專利名稱：利用手機(jī)耳機(jī)等接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人系統(tǒng)的制作方法
利用手機(jī)耳機(jī)等接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域
通訊技術(shù)。
背景技術(shù)：
本專利申請(qǐng)的系統(tǒng)主要用來(lái)實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離或超遠(yuǎn)程控制機(jī)器人。一部手機(jī)終端，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送和接收數(shù)據(jù)，控制另一部連接在遠(yuǎn)程機(jī)器人機(jī)體上的手機(jī)終端與其通訊，再通過(guò)機(jī)器人機(jī)體上手機(jī)終端的耳機(jī)和其他數(shù)據(jù)接口，向機(jī)器人機(jī)體電路發(fā)送數(shù)據(jù)，并接收從機(jī)器人機(jī)體反饋的信息。系統(tǒng)主要特點(diǎn)是通過(guò)定制手機(jī)終端內(nèi)部軟件和耳機(jī)與數(shù)據(jù)接口信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊，使得手機(jī)終端可向機(jī)器人發(fā)送控制指令；通過(guò)定制手機(jī)終端軟件，實(shí)現(xiàn)手機(jī)終端控制遠(yuǎn)程手機(jī)終端，再通過(guò)遠(yuǎn)程手機(jī)終端的耳機(jī)和其他數(shù)據(jù)接口傳輸數(shù)據(jù)，間接控制機(jī)器人機(jī)體運(yùn)動(dòng)，并獲取反饋信息。其中接口信號(hào)定義格式和標(biāo)準(zhǔn)。通過(guò)通用接口和器件，實(shí)現(xiàn)低成本遠(yuǎn)程控制機(jī)器人的普及應(yīng)用，對(duì)遠(yuǎn)程照料空巢老人會(huì)有很大幫助。發(fā)明內(nèi)容
一種手機(jī)耳機(jī)線的改造裝置，其一端與通用耳機(jī)或耳麥的插頭相同，與手機(jī)連接；其另一端與機(jī)器人等機(jī)電設(shè)備連接；其中間或末端加裝數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)耳機(jī)接口輸出控制信號(hào)向機(jī)電設(shè)備控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備反饋信號(hào)向耳機(jī)接口側(cè)的傳輸和轉(zhuǎn)換。
一種手機(jī)數(shù)據(jù)線的改造裝置，其一端與手機(jī)數(shù)據(jù)接口相同，與手機(jī)連接；其另一端與機(jī)器人等機(jī)電設(shè)備連接；其中間或末端加裝數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)手機(jī)數(shù)據(jù)接口輸出控制信號(hào)向機(jī)電設(shè)備控制信號(hào)的轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備反饋信號(hào)向手機(jī)數(shù)據(jù)接口側(cè)的傳輸和轉(zhuǎn)換。
有上述兩種改造裝置中至少一種改造裝置接口的機(jī)器人，可執(zhí)行手機(jī)通過(guò)改造裝置發(fā)送的控制指令，并反饋信息到手機(jī)。上述兩種改造裝置的數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊也可以集成于機(jī)器人機(jī)體上，此時(shí)，連接手機(jī)與機(jī)器人的線纜只需要用普通線纜，手機(jī)側(cè)插頭相同，機(jī)器人側(cè)接口適配即可。
與機(jī)器人機(jī)體連接的手機(jī)上三種專用軟件，分別實(shí)現(xiàn)接收和處理控制指令及反向回傳信息、手機(jī)音頻輸入輸出控制、本端直接控制機(jī)器人。
主動(dòng)控制手機(jī)終 端上三種專用軟件，分別實(shí)現(xiàn)反饋數(shù)據(jù)和音頻視頻信息接收、遠(yuǎn)程機(jī)器人狀態(tài)仿真模擬和觸摸控制、遠(yuǎn)程控制指令發(fā)送。其中觸摸控制指通過(guò)手動(dòng)觸摸手機(jī)屏上顯示的機(jī)器人仿真模擬圖像的運(yùn)動(dòng)部件圖形或圖標(biāo)，產(chǎn)生控制指令。


附圖為一種典型的系統(tǒng)圖，圖下半部，人手動(dòng)觸摸控制手機(jī)屏幕上的機(jī)器人仿真模型，控制其可運(yùn)動(dòng)部件運(yùn)行，手機(jī)中的軟件處理相關(guān)數(shù)據(jù)，轉(zhuǎn)為可傳輸數(shù)據(jù)指令的形式，轉(zhuǎn)換為無(wú)線信號(hào)，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送到與遠(yuǎn)程機(jī)器人機(jī)體相連的遠(yuǎn)程手機(jī)上。圖上半部，遠(yuǎn)程手機(jī)接收和處理控制指令，將指令通過(guò)耳機(jī)和/或其他數(shù)據(jù)接口發(fā)送到機(jī)器人機(jī)體電路，控制機(jī)器人機(jī)體可動(dòng)部件運(yùn)動(dòng)。數(shù)據(jù)線連接有數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊，這種模塊也可以集成于手機(jī)或機(jī)器人機(jī)體中。手機(jī)實(shí)際固定于機(jī)器人頭部可水平與俯仰旋轉(zhuǎn)的機(jī)構(gòu)上，攝取視頻和音頻信息，通過(guò)無(wú)線網(wǎng)絡(luò)傳送回圖下部所示的主動(dòng)控制手機(jī)，并將實(shí)時(shí)圖像顯示在屏.中供人查看和做相應(yīng)控制動(dòng)作。
具體實(shí)施例方式在主動(dòng)控制終端手機(jī)上安裝三種軟件，分別實(shí)現(xiàn)反饋數(shù)據(jù)和音頻視頻信息接收、遠(yuǎn)程機(jī)器人狀態(tài)仿真模擬和觸摸控制、遠(yuǎn)程控制指令發(fā)送三種功能。在受控終端手機(jī)上安裝三種軟件，分別實(shí)現(xiàn)接收和處理控制指令及反向回傳信息(附圖中軟件A)、手機(jī)音頻(數(shù)據(jù))輸入輸出控制(附圖中軟件C)、本端直接控制機(jī)器人(附圖中軟件B)三種功能。受控終端手機(jī)通過(guò)耳機(jī)和/或數(shù)據(jù)接口與機(jī)器人機(jī)體電路相連接。手機(jī)可固定于機(jī)器人可旋轉(zhuǎn)部件上，可水平與俯仰方向旋轉(zhuǎn)。通過(guò)人工操作主動(dòng)控制終端手機(jī)上的“遠(yuǎn)程機(jī)器人狀態(tài)仿真模擬和觸摸控制”功能軟件，產(chǎn)生指令信息，利用“遠(yuǎn)程控制指令發(fā)送”功能軟件，經(jīng)由無(wú)線網(wǎng)絡(luò)，將指令信息發(fā)送到遠(yuǎn)程受控終端手機(jī)。遠(yuǎn)程受控終端手機(jī)收到信號(hào)后，通過(guò)“接收和處理控制指令及反向回傳信息”功能軟件(附圖中軟件A)，處理相關(guān)信號(hào)，并發(fā)送到“手機(jī)音頻(數(shù)據(jù))輸入輸出控制”功能軟件(附圖中軟件C )，控制耳機(jī)接口或其他數(shù)據(jù)接口信息的輸出。耳機(jī)接口或其他數(shù)據(jù)接口的信號(hào)通過(guò)電信號(hào)形式傳輸?shù)竭B接線纜，通過(guò)“數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊”，轉(zhuǎn)換為機(jī)器人機(jī)體部件電信號(hào)，控制機(jī)器人機(jī)體運(yùn)動(dòng)。機(jī)器人產(chǎn)生的反饋信息，通過(guò)耳機(jī)和其他數(shù)據(jù)接口回傳到遠(yuǎn)程受控終端手機(jī)，遠(yuǎn)程受控終端手機(jī)通過(guò)“接收和處理控制指令及反向回傳信息”功能軟件(附圖中軟件A)處理，并回傳到主動(dòng)控制終端。遠(yuǎn)程受控終端手機(jī)通過(guò)攝像頭等信息捕獲裝置獲取到的信息，通過(guò)“接收和處理控制指令及反向回傳信息”功能軟件(附圖中軟件A)，回傳到主動(dòng)控制手機(jī)的“反饋數(shù)據(jù)和音頻視頻信息接收”功能軟件，并顯示于手機(jī)屏幕上，實(shí)現(xiàn)反饋數(shù)據(jù)和音頻視頻信息接收。附圖所示耳機(jī)連線和數(shù)據(jù)連線上的數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊可以置于連線上，或者內(nèi)置于手機(jī)內(nèi)部，或置于機(jī)器人機(jī)體。主動(dòng)控制終端手機(jī)屏幕可顯示兩幅畫面，其中一幅為接收到的遠(yuǎn)程受控終端手機(jī)攝取的實(shí)時(shí)或半實(shí)時(shí)圖片和視頻信息，另一幅顯示機(jī)器人狀態(tài)模擬畫面。通過(guò)手機(jī)軟件和硬件支持，控制耳機(jī)和其他數(shù)據(jù)線協(xié)同輸出控制信號(hào)，如一路信號(hào)用來(lái)區(qū)別不同運(yùn)動(dòng)部件，一路信號(hào)為運(yùn)動(dòng)部件的控制指令，使得在機(jī)器人側(cè)通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)部件的區(qū)別控制，協(xié)同控制機(jī)器人機(jī)體運(yùn)動(dòng)。利用重定義控制信號(hào)的信息格式和通訊標(biāo)準(zhǔn)，可只單獨(dú)利用耳機(jī)接口或數(shù)據(jù)線接口傳送控制信息，以使數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊有效地對(duì)輸入輸出信號(hào)及其變化規(guī)律進(jìn)行識(shí)別和轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)控制功能。

設(shè)置時(shí)鐘和專用電路，連接于耳機(jī)接口(和其他數(shù)據(jù)接口)與機(jī)器人之間，或內(nèi)置于機(jī)器人機(jī)體內(nèi)，可實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的時(shí)間片輪詢控制，即每隔一定的間隔時(shí)間(如幾毫秒)，控制信號(hào)控制機(jī)器人不同的可動(dòng)部件。不同時(shí)間片對(duì)應(yīng)不同可動(dòng)部件的可控時(shí)間區(qū)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同執(zhí)行部件的時(shí)分多址。
設(shè)置通訊信號(hào)格式，根據(jù)耳機(jī)接口(或其他數(shù)據(jù)接口)輸出電流和電壓幅值的不同區(qū)間，對(duì)應(yīng)不同可動(dòng)部件的可控幅度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)幅分多址，再根據(jù)區(qū)間內(nèi)的細(xì)分幅度信息，區(qū)分控制指令。
利用對(duì)接口輸出信號(hào)頻率及其變化規(guī)律的區(qū)分，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)向不同可動(dòng)部件的指令的區(qū)分，實(shí)現(xiàn)頻分多址。
利用信息編碼的碼元信息，通過(guò)對(duì)不同碼片的識(shí)別，對(duì)應(yīng)機(jī)器人不同的可動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)碼分多址。
如有需要，在數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊上留有耳機(jī)分接口，仍可以分路出耳機(jī)音頻信息，供使用。
通過(guò)改造手機(jī)，還可以使得手機(jī)喇叭播放音響的同時(shí)，耳機(jī)接口可輸出控制信息。
通過(guò)操作“本端直接控制機(jī)器人”功能軟件(附圖中的B軟件)，可以直接控制機(jī)器人機(jī)體，例如發(fā)送觸摸控制指令控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，發(fā)送批處理命令控制機(jī)器人依次完成一系列動(dòng)作，發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自檢，也可以實(shí)現(xiàn)一些高級(jí)功能，例如手動(dòng)輸入曲譜，軟件可將曲譜轉(zhuǎn)換為控制信號(hào)，控制機(jī)器人按曲譜舞蹈運(yùn)動(dòng)。
手動(dòng)輸入曲譜，這一高級(jí)功能也可以在控制終端手機(jī)的“遠(yuǎn)程機(jī)器人狀態(tài)仿真模擬和觸摸控制”功能軟件處實(shí)現(xiàn)，再通過(guò)“接收和處理控制指令及反向回傳信息”功能軟件(附圖中軟件A)，實(shí)現(xiàn)曲譜接收和處理，曲譜數(shù)據(jù)處理后交由“手機(jī)音頻(數(shù)據(jù))輸入輸出控制”功能軟件(附圖中軟件C)輸出到機(jī)器人，控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)。
以上所述，手機(jī)實(shí)際可以替換為其他各種終端，只要終端可以實(shí)現(xiàn)音頻或其他數(shù)據(jù)輸入輸出接口通訊功能。
以上所述，機(jī)器人實(shí)際可以為其他機(jī)電器件，典型的一種設(shè)計(jì)為一系列信號(hào)燈，“接收和處理控制指令及反向回傳信息”功能軟件(附圖中軟件A)轉(zhuǎn)換的控制信號(hào)，或“本端直接控制機(jī)器人”功能軟件(附圖中軟件B)的錄入信號(hào)(例如一首歌的音調(diào)信息)，控制耳機(jī)輸出電壓和電流的幅度和頻率的變化，再通過(guò)濾波電路和/或不同截止電壓的三極管中斷電路控制各個(gè)信號(hào)燈 的通斷。
權(quán)利要求
1.一種系統(tǒng)體系構(gòu)架，其特征在于，系統(tǒng)由主動(dòng)控制終端手機(jī)、專用軟件、受控終端手機(jī)、耳機(jī)接口和/或其他數(shù)據(jù)接口和線纜、機(jī)器人裝置、接口專用信號(hào)處理模塊(可位于線纜上、內(nèi)嵌于手機(jī)或機(jī)器人裝置中)組成，通過(guò)主動(dòng)控制終端手機(jī)，經(jīng)由無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)控制另一部受控終端手機(jī)，再通過(guò)受控終端手機(jī)的耳機(jī)接口和/或其他數(shù)據(jù)接口，將控制信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)接口專用信號(hào)處理模塊的處理，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人機(jī)體電路信號(hào)，控制機(jī)器人可動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)，也可由機(jī)器人反向反饋狀態(tài)信號(hào)，經(jīng)由受控終端手機(jī)傳輸?shù)街鲃?dòng)控制手機(jī)，受控終端手機(jī)也可傳輸其獲取的視頻信息到主動(dòng)控制手機(jī)。
2.一種手機(jī)耳機(jī)線(和/或通用數(shù)據(jù)線)的改造裝置，其特征在于，由線纜、兩端接口和數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊組成，其一端與通用耳機(jī)或耳麥(和/或通用數(shù)據(jù)線)的插頭相同，可與手機(jī)連接，其另一端可與機(jī)器人等機(jī)電設(shè)備連接，其中間或末端加裝數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換模塊，實(shí)現(xiàn)耳機(jī)或耳麥接口(和/或通用數(shù)據(jù)接口)輸出控制信號(hào)向機(jī)電設(shè)備控制信號(hào)轉(zhuǎn)換的功能，也可實(shí)現(xiàn)機(jī)電設(shè)備反饋信號(hào)向耳機(jī)接口側(cè)(和/或通用數(shù)據(jù)接口側(cè))的傳輸和轉(zhuǎn)換的功能，如有需要，在數(shù)據(jù)處理和轉(zhuǎn)換模塊上留有耳機(jī)分接口，仍可以分路輸出耳機(jī)音頻信息，供使用。
3.一種實(shí)現(xiàn)I所述系統(tǒng)的支撐軟件體系，其特征在于，在主動(dòng)控制終端手機(jī)上，通過(guò)軟硬件支持，實(shí)現(xiàn)反 饋數(shù)據(jù)和音頻視頻信息接收、遠(yuǎn)程機(jī)器人狀態(tài)仿真模擬和觸摸控制、遠(yuǎn)程控制指令發(fā)送等功能，在受控終端手機(jī)上實(shí)現(xiàn)接收和處理控制指令及反向回傳信息、手機(jī)音頻(數(shù)據(jù))輸入輸出控制、本端直接控制機(jī)器人等功能。
4.一種手機(jī)固定于機(jī)器人可控機(jī)體的設(shè)計(jì)模式，其特征在于，手機(jī)通過(guò)耳機(jī)和/或數(shù)據(jù)接口與機(jī)器人機(jī)體電路相連接，手機(jī)固定于機(jī)器人機(jī)身，或可動(dòng)或可旋轉(zhuǎn)連接部件上，可水平或俯仰方向或其他方向旋轉(zhuǎn)或移動(dòng)。
5.一種手機(jī)觸摸屏幕顯示及軟件功能設(shè)計(jì)模式，其特征在于，手機(jī)屏幕可同時(shí)顯示兩個(gè)或兩個(gè)以上畫面:一個(gè)畫面顯示視頻或圖片播放信息，這些信息為實(shí)時(shí)或準(zhǔn)實(shí)時(shí)接收到的信息；一個(gè)畫面顯示機(jī)械部件模擬圖像或參數(shù)，通過(guò)觸摸控制屏幕上機(jī)械部件或參數(shù)，使之發(fā)生變化，軟件處理后產(chǎn)生可發(fā)送到遠(yuǎn)端設(shè)備的控制指令。
6.一種手機(jī)與機(jī)器人的多接口協(xié)同通訊模式，其特征在于，通過(guò)手機(jī)軟件和硬件支持，手機(jī)控制耳機(jī)和其他數(shù)據(jù)線協(xié)同輸出控制信號(hào)，一路信號(hào)用來(lái)區(qū)別I所述機(jī)器人的不同運(yùn)動(dòng)部件類型，一路信號(hào)為運(yùn)動(dòng)部件的控制指令，使得在機(jī)器人側(cè)通過(guò)電路實(shí)現(xiàn)對(duì)不同運(yùn)動(dòng)部件的區(qū)別控制，協(xié)同控制機(jī)器人機(jī)體運(yùn)動(dòng)。
7.—種手機(jī)與機(jī)器人單接口通訊模式，其特征在于，通過(guò)如下幾種方式對(duì)輸入輸出信號(hào)及其變化規(guī)律進(jìn)行識(shí)別，以區(qū)分I所述系統(tǒng)中機(jī)器人的不同運(yùn)動(dòng)部件并區(qū)分控制信息:設(shè)置時(shí)鐘和專用電路，連接于耳機(jī)接口(或其他數(shù)據(jù)接口)與機(jī)器人之間，或內(nèi)置于機(jī)器人機(jī)體內(nèi)，以實(shí)現(xiàn)最簡(jiǎn)單的時(shí)間片輪詢控制，即每隔一定的間隔時(shí)間(如幾毫秒)，控制信號(hào)控制機(jī)器人不同的可動(dòng)部件，不同時(shí)間片對(duì)應(yīng)不同可動(dòng)部件的可控時(shí)間區(qū)間，實(shí)現(xiàn)對(duì)不同執(zhí)行部件的時(shí)分多址；設(shè)置通訊信號(hào)格式，根據(jù)耳機(jī)接口(或其他數(shù)據(jù)接口)輸出電流和電壓幅值的不同區(qū)間，對(duì)應(yīng)不同可動(dòng)部件的可控幅度區(qū)間，實(shí)現(xiàn)幅分多址，再根據(jù)區(qū)間內(nèi)的細(xì)分幅度信息，區(qū)分控制指令；利用對(duì)接口輸出信號(hào)頻率及其變化規(guī)律的區(qū)分，實(shí)現(xiàn)對(duì)發(fā)向不同可動(dòng)部件的指令的區(qū)分，實(shí)現(xiàn)頻分多址；也可利用信息編碼的碼元信息，通過(guò)對(duì)不同碼片的識(shí)別，對(duì)應(yīng)機(jī)器人不同的可動(dòng)部件，實(shí)現(xiàn)碼分多址。
8.一種設(shè)計(jì)模式及其功能軟件，其特征在于，可手動(dòng)向I所述系統(tǒng)中的手機(jī)終端輸入或載入曲譜，在手機(jī)內(nèi)轉(zhuǎn)換為對(duì)機(jī)器人的控制指令信號(hào)，通過(guò)音頻或其他數(shù)據(jù)接口傳送到機(jī)器人，控制其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；通過(guò)操作I所述手機(jī)的相關(guān)功能軟件，可直接控制機(jī)器人機(jī)體，發(fā)送觸摸控制指令控制機(jī)器人運(yùn)動(dòng)，發(fā)送批處理命令控制機(jī)器人依次完成一系列動(dòng)作，發(fā)送指令實(shí)現(xiàn)機(jī)器人自檢。
9.一種應(yīng)用模式，其特征在于，通過(guò)改造手機(jī)，可以使手機(jī)喇叭播放音響的同時(shí)，耳機(jī)接口可輸出控制信息。
10.以上所述1-9所述中，手機(jī)實(shí)際可以替換為其他各種有音頻或其他數(shù)據(jù)的輸入輸出接口通訊功能的終端，機(jī)器人也可以為其他機(jī)電器件，典型的一種設(shè)計(jì)為手機(jī)耳機(jī)接口插入一條線纜連接的一系列信號(hào)燈(或不同截止電壓的發(fā)光三極管)，手機(jī)將文字曲譜或音頻文件轉(zhuǎn)換為輸出控制信號(hào)，控制耳機(jī)接口輸出電壓和電流的幅度和頻率等的變化，利用必要的模擬信號(hào)數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換電路，交直流轉(zhuǎn)換電路等，通過(guò)濾波電路和/或不同截止電壓的三極管中斷電路控制各個(gè)信號(hào)燈的通斷，類似的替換、替代、改造或改名應(yīng)屬于本專利申請(qǐng)的保 護(hù)范圍。
全文摘要
本發(fā)明申請(qǐng)為利用手機(jī)耳機(jī)等接口實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)程控制的機(jī)器人系統(tǒng)，主要設(shè)計(jì)一種通訊和控制系統(tǒng)，這種系統(tǒng)的主要功能為，通過(guò)主動(dòng)控制終端手機(jī)，利用專用軟件，經(jīng)由無(wú)線或有線網(wǎng)絡(luò)控制另一部受控終端手機(jī)，再通過(guò)受控終端手機(jī)的耳機(jī)和其他數(shù)據(jù)接口，將控制信號(hào)輸出，經(jīng)過(guò)信號(hào)處理模塊的處理，將控制信號(hào)轉(zhuǎn)換為機(jī)器人機(jī)體電路信號(hào)，控制機(jī)器人可動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)。
文檔編號(hào)G05B19/04GK103235522SQ20131011418
公開日2013年8月7日 申請(qǐng)日期2013年4月3日 優(yōu)先權(quán)日2013年4月3日
發(fā)明者李博 申請(qǐng)人:李博