一種智能機(jī)器人系統(tǒng)及其工作方法
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種智能機(jī)器人系統(tǒng)及其工作方法
[0001]
技術(shù)領(lǐng)域
[0002]本發(fā)明涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種智能機(jī)器人系統(tǒng)及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0003]智能機(jī)器人作為一種包含相當(dāng)多學(xué)科知識(shí)的技術(shù)，幾乎是伴隨著人工智能所產(chǎn)生的。而智能機(jī)器人在當(dāng)今社會(huì)變得越來(lái)越重要，越來(lái)越多的領(lǐng)域和崗位都需要智能機(jī)器人參與，這使得智能機(jī)器人的研究也越來(lái)越深入。
[0004]通常人類(lèi)有自己的生命周期，一個(gè)自然人出生后，需要登記，在成長(zhǎng)過(guò)程中需要補(bǔ)充能量，累了要休息，不斷地學(xué)習(xí)新知識(shí)，成人后要工作，積累一定的知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)后并做出了成績(jī)后升迀，有時(shí)候也會(huì)生病，衰老最終走向死亡。作為模仿人類(lèi)的機(jī)器人也不例外，理應(yīng)有自己的生命周期。傳統(tǒng)的工業(yè)用機(jī)器人技術(shù)通常會(huì)采用些允許或禁止機(jī)器人工作的使能裝置來(lái)機(jī)械地控制與各便攜操作盤(pán)對(duì)應(yīng)的機(jī)器人及其驅(qū)動(dòng)電源的接通和切斷。然而，這些傳統(tǒng)的工業(yè)用機(jī)器人技術(shù)并沒(méi)有系統(tǒng)地從生命周期的角度來(lái)考慮機(jī)器人的生存過(guò)程，無(wú)法滿(mǎn)足當(dāng)前智能化機(jī)器人的需求。比如:傳統(tǒng)的工業(yè)用機(jī)器人沒(méi)有考慮到，機(jī)器人需要不斷地學(xué)習(xí)，升級(jí)，有時(shí)候并不需要完全斷電僅僅低功耗電池供電運(yùn)行即可，等等問(wèn)題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的問(wèn)題是提供一種智能機(jī)器人系統(tǒng)及其工作方法，該系統(tǒng)及其工作方法模擬人類(lèi)的生命周期，為智能機(jī)器人進(jìn)行更智能化的學(xué)習(xí)和應(yīng)用提供了一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)。
[0006]本發(fā)明公開(kāi)的一種智能機(jī)器人系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制中心、頭部表情控制子系統(tǒng)、左臂伺服控制子系統(tǒng)、右臂伺服控制子系統(tǒng)、身體伺服控制子系統(tǒng)、運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)、電源控制子系統(tǒng)和人機(jī)交互子系統(tǒng)；
所述系統(tǒng)控制中心管理和同步所有子系統(tǒng)的狀態(tài)；
所述頭部表情控制子系統(tǒng)負(fù)責(zé)展示各種表情，同時(shí)也管理機(jī)器人的傳感器；
所述左臂伺服控制子系統(tǒng)控制左臂各關(guān)節(jié)的電機(jī)，完成相應(yīng)的左臂動(dòng)作；
所述右臂伺服控制子系統(tǒng)控制右臂各關(guān)節(jié)的電機(jī)，完成相應(yīng)的右臂動(dòng)作；
所述身體伺服控制子系統(tǒng)控制身體各關(guān)節(jié)的電機(jī)，完成相應(yīng)的身體動(dòng)作；
所述運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)控制進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、避障，形成一系列行動(dòng)序列；
所述電源控制子系統(tǒng)給所有子系統(tǒng)的供電，完成充放電；
所述人機(jī)交互子系統(tǒng)負(fù)責(zé)與人類(lèi)交互。
[0007]所述傳感器包括聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、嗅覺(jué)、環(huán)境傳感器之中的一個(gè)或多個(gè)。
[0008]上述系統(tǒng)的工作方法，包括以下步驟的部分或者全部:
O為機(jī)器人設(shè)定狀態(tài)，包括正常狀態(tài)、異常狀態(tài)和關(guān)機(jī)狀態(tài)，所述正常狀態(tài)包括開(kāi)始狀態(tài)、注冊(cè)狀態(tài)、登錄狀態(tài)、未登錄狀態(tài)、充電狀態(tài)、學(xué)習(xí)狀態(tài)、工作狀態(tài)、升級(jí)狀態(tài)、待機(jī)狀態(tài)、安防狀態(tài)、學(xué)習(xí)狀態(tài)、升級(jí)狀態(tài)；
2)系統(tǒng)進(jìn)入開(kāi)始狀態(tài)，各子系統(tǒng)初始化；
3)檢測(cè)各子系統(tǒng)是否注冊(cè)過(guò)，如已注冊(cè)，進(jìn)入登錄狀態(tài)，如未注冊(cè)，進(jìn)入注冊(cè)狀態(tài)，然后再進(jìn)入登登錄狀態(tài)；
4)各子系統(tǒng)登錄成功，進(jìn)入工作狀態(tài)，未登錄成功，進(jìn)入未登錄狀態(tài)，嘗試重新登錄；
5)系統(tǒng)處于工作狀態(tài)，電源充電，各子系統(tǒng)進(jìn)入充電狀態(tài)；
6)電源退出充電，各子系統(tǒng)恢復(fù)工作狀態(tài)；
7)系統(tǒng)接到待機(jī)指令，通知各子系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)；系統(tǒng)接到喚醒指令，通知各子系統(tǒng)恢復(fù)工作狀態(tài)；
8)系統(tǒng)發(fā)接到防指令，通知各子系統(tǒng)進(jìn)入安防狀態(tài)；系統(tǒng)接到出退出安防指令，通知各子系統(tǒng)恢復(fù)工作狀態(tài)；
9)系統(tǒng)接到學(xué)習(xí)指令，通知各子系統(tǒng)進(jìn)入學(xué)習(xí)狀態(tài)；學(xué)習(xí)結(jié)束，各子系統(tǒng)恢復(fù)工作狀態(tài)；
10)系統(tǒng)接到升級(jí)指令，各子系統(tǒng)進(jìn)入升級(jí)狀態(tài)；升級(jí)結(jié)束，各子系統(tǒng)恢復(fù)工作狀態(tài)，對(duì)所升級(jí)部分重啟；
11)無(wú)論系統(tǒng)處于何種狀態(tài)，系統(tǒng)接到關(guān)機(jī)或或電源關(guān)機(jī)通知，通知各子系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，向電源子系統(tǒng)發(fā)送斷電指令；
12)系統(tǒng)處于正常狀態(tài)時(shí)，若控制中心或某子系統(tǒng)出現(xiàn)異常，系統(tǒng)進(jìn)入異常狀態(tài)，異常解除，恢復(fù)正常狀態(tài)；如在異常狀態(tài)下，系統(tǒng)接到關(guān)機(jī)指令或電源關(guān)機(jī)通知，通知各子系統(tǒng)進(jìn)入關(guān)機(jī)狀態(tài)，向電源子系統(tǒng)發(fā)送斷電指令。
[0009]本發(fā)明的智能機(jī)器人系統(tǒng)及其工作方法，模擬了人類(lèi)的生命周期，采用獨(dú)立系統(tǒng)控制模塊來(lái)貫穿機(jī)器人的整個(gè)生命周期，為智能機(jī)器人進(jìn)行更智能化的學(xué)習(xí)和應(yīng)用提供了一個(gè)基礎(chǔ)平臺(tái)，促進(jìn)了機(jī)器人的智能化程度。
【附圖說(shuō)明】
[0010]圖1是本發(fā)明的智能機(jī)器人系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)框圖；
圖2是本發(fā)明的智能機(jī)器人系統(tǒng)的正常狀態(tài)示意圖；
圖3是本發(fā)明的的智能機(jī)器人系統(tǒng)的異常狀態(tài)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0011]下面結(jié)合附圖，對(duì)本發(fā)明提出的一種智能機(jī)器人系統(tǒng)及其工作方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0012]如圖1所示，智能機(jī)器人系統(tǒng)，包括系統(tǒng)控制中心24、頭部表情控制子系統(tǒng)19、左臂伺服控制子系統(tǒng)17、右臂伺服控制子系統(tǒng)18、身體伺服控制子系統(tǒng)21、運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)23、電源控制子系統(tǒng)20和人機(jī)交互子系統(tǒng)22。
[0013]系統(tǒng)控制中心24管理和同步所有子系統(tǒng)的狀態(tài)。頭部表情控制子系統(tǒng)19負(fù)責(zé)展示各種表情，同時(shí)也管理機(jī)器人的傳感器，包括聽(tīng)覺(jué)、視覺(jué)、嗅覺(jué)傳感器以及濕度、溫度、PM2.5等環(huán)境傳感器。左臂伺服控制子系統(tǒng)17控制左臂各關(guān)節(jié)的電機(jī)，完成相應(yīng)的左臂動(dòng)作。右臂伺服控制子系統(tǒng)18控制右臂各關(guān)節(jié)的電機(jī)，完成相應(yīng)的右臂動(dòng)作。身體伺服控制子系統(tǒng)控制身體各關(guān)節(jié)的電機(jī)，完成相應(yīng)的身體動(dòng)作，比如點(diǎn)頭、彎腰，移動(dòng)等。運(yùn)動(dòng)控制子系統(tǒng)23控制進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)劃、避障，形成一系列行動(dòng)序列，通知各伺服子系統(tǒng)完成某個(gè)動(dòng)作或任務(wù)。電源控制子系統(tǒng)20給所有子系統(tǒng)的供電，完成充放電。人機(jī)交互子系統(tǒng)22負(fù)責(zé)與人類(lèi)交互，比如理解人類(lèi)的語(yǔ)言，并作出回應(yīng)，語(yǔ)言不局限于口頭語(yǔ)言也包括肢體語(yǔ)言等。各子系統(tǒng)與系統(tǒng)控制中心是通過(guò)CAN總線25通信，當(dāng)然，連接方式也不限于CAN總線。每個(gè)子系統(tǒng)運(yùn)行在有獨(dú)立的CPU PCB板上，會(huì)根據(jù)每個(gè)子系統(tǒng)的實(shí)際情況選擇不同的芯片，例如:MCU、DSP、ARM等。系統(tǒng)控制中心可以獨(dú)立運(yùn)行在一個(gè)PCB板上，也可以與某個(gè)子系統(tǒng)共同運(yùn)行在某個(gè)PCB板上。每個(gè)子系統(tǒng)都定義唯一的模塊ID，發(fā)送接收消息是需要指定目的模塊ID、原模塊ID、優(yōu)先級(jí)、消息類(lèi)型、消息長(zhǎng)度、消息數(shù)據(jù)等，比如:通知各子系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài)，目的模塊ID為各控制子系統(tǒng)系統(tǒng)控制模塊ID，原模塊ID為系統(tǒng)控制中心模塊ID，優(yōu)先級(jí)為中，消息類(lèi)型為睡眠指令，消息長(zhǎng)度為3個(gè)字節(jié)(睡眠指令，消息長(zhǎng)度，睡眠方式各占一個(gè)字節(jié))，消息數(shù)據(jù)為睡眠方式，是深度還是淺度。
[0014]系統(tǒng)控制有限狀態(tài)機(jī)開(kāi)發(fā)過(guò)程涉及:(I)發(fā)生的事件；(2)當(dāng)前狀態(tài)；(3)決定執(zhí)行的動(dòng)作；(4)設(shè)置下一個(gè)狀態(tài)。當(dāng)前狀態(tài)，接收到一個(gè)事件，對(duì)該事件進(jìn)行處理，即執(zhí)行某個(gè)動(dòng)作，執(zhí)行完動(dòng)作后，并設(shè)置當(dāng)前狀態(tài)為下一個(gè)狀態(tài)，如此周而復(fù)始地基于事件進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。比如:待機(jī)過(guò)程的實(shí)現(xiàn)，當(dāng)前狀態(tài)為工作狀態(tài)，這時(shí)接收到一個(gè)待機(jī)事件(待機(jī)指令)，執(zhí)行動(dòng)作(通知各子系統(tǒng)進(jìn)入待機(jī)狀態(tài))，并設(shè)置下一個(gè)狀態(tài)(當(dāng)前狀態(tài)改為休眠狀態(tài))。正常狀態(tài)的變迀具體如圖2所示，圖中包括開(kāi)始狀態(tài)1、注冊(cè)狀態(tài)3、登錄狀態(tài)4、未登錄狀態(tài)5、充電狀態(tài)12、學(xué)習(xí)狀態(tài)13、工作狀態(tài)8、升級(jí)狀態(tài)6、待機(jī)狀態(tài)14、安防狀態(tài)7、關(guān)機(jī)狀態(tài)11。開(kāi)始狀態(tài)I是指