专利名称：：一种智能机器人及其运作方法
技术领域：
：本发明涉及智能机器人
技术领域：
，尤其涉及一种智能机器人及其运作方法。
背景技术：
：智能机器人的功能，尤其是类人可移动智能机器人的功能，随着图像处理，语音处理，无线网络技术，自动控制及计算处理能力等技术的发展，其功能目前有了突飞猛进的提高，包括有图象采集视觉功能，实时接受处理语音指令，在没有遥控装置的前提下自动到达指定地点等功能，在军事、安防、办公及家庭等领域得到越来越多的应用。现有的智能机器人在处理按顺序发生的多个单一事件时才显示出其可靠性及实用性。在多个并发事件产生时，智能机器人在实时处理及优先级判断上往往出现困难或者缺乏灵活性及实用性。比如，智能机器人在别人拍他头部时可以通过传感器感受到并作出响应，诸如转头后语音询问"什么事"等，但当他正在执行某项指令如正在去某个地点的途中，一边遇到了障碍物短暂停顿需要处理绕开障碍，这时候如果别人拍他头部，他必须作出判断和选择是先对拍头作出响应，还是置之不理先绕开障碍，或是终止正在执行的任务？如果同时又收到其它人的新指令到另外一个地方去、或是有更多的事件也同时发生，智能机器人的优先级处理能力会变的更加复杂。目前的通常做法是两类第一类直到处理完已经接受正在执行的事件之前，对其它发生的事件及指令不做处理；第二类优先处理最新的/或是最后一个指令或事件。即便是可以处理更复杂的多事件优先处理，也只能对可能发生的事件提前预编程固定处理顺序，没有灵活性，往往使智能机器人的智能性大打折扣。
发明内容本发明的目的在于提出一种智能机器人及其运作方法，使得智能机器人能够接收处理多个同时发生事件的请求，并且作出合理的并行处理响应或优先级处理。为达此目的，本发明采用以下技术方案一种智能机器人，包括一个或多个信号处理器，还包括优先级及状态控制单元，所述优先级及状态控制单元用于获取、分析和处理所述智能机器人的状态信息与所述信号处理器的优先级及状态信息。所述优先级及状态控制单元包括多事件并行处理及优先级分析处理模块和状态表模块，所述多事件并行处理及优先级分析处理模块用于接收和分析新事件的优先级及状态信息，并调整所述状态表模块。还包括控制处理CPU单元、数据总线和控制总线；所述一个或多个信号处理器通过数据总线与所述控制处理CPU单元连接，用于进行数据通信。所述控制总线包括机器人状态线、信号处理器地址线和优先级线；所述机器人状态线用于传递所述机器人的状态信息；所述信号处理器地址线用于传递所述信号处理器的状态信息；所述优先级线用于传递所述信号处理器的新事件的优先级信息。所述信号处理器包括如下处理器中的一种或者多种感应器信号处理器、所述视觉/图像信号处理器、所述听觉/语音信号处理器和所述表情/动作/移动控制信号处理器。一种智能机器人的运作方法，包括以下步骤A、所述智能机器人的信号处理器获取指令或者感应信号；B、所述信号处理器通过控制总线检测所述智能机器人所处的状态;C、根据所述指令或者感应信号的类别，通过所述控制总线发送申请指令给优先级及状态控制单元；D、所述优先级及状态控制单元进行处理后，将处理结果发送给控制处理CPU单元；E、所述控制处理CPU单元通过数据总线与所述信号处理器进行数据交互。所述步骤D进一步包括以下步骤所述优先级及状态控制单元接收申请指令；判断所述智能机器人是否无法执行工作，如果是则中断请求，保持目前充电或其它无法工作所处状态，如果否则继续执行请求；判断所述智能机器人是否正在执行工作，如果是则进入多事件优先级处理流程，如果否则继续；判断所述智能机器人是否同时接收到不少于2个申请指令，如果是则进入多事件优先级处理流程；如果否，则发出执行申请指令的处理结果，并更新所述智能机器人的状态表。所述多事件优先级处理流程包括以下步骤判断所述智能机器人是否无法工作，如果是则中断请求，保持目前充电或其它无法工作所处状态，如果否则继续执行请求；判断新事件与否与原事件没有冲突，如果没有冲突则同时执行原事件和新事件，如果冲突则继续下一步；判断新事件是否比原事件的优先级高，如果否则继续执行原事件，如果是则继续下一步判断其他新事件是否可以与所述优先级高的新事件同时执行，如果是则同时执行，如果否则执行所述优先级高的新事件，当机器人完成指令任务/和其它状态后，自动回到"等待指令/闲置"状态，其它状态清零，并等待新的请求。所述步骤E中，所述控制处理CPU单元通过数据总线采用时分的方式与所述信号处理器进行数据交互，在所述信号处理器处于空闲状态超出预设时间时，所述控制处理CPU也可以主动循环发送储存器中预存的指令给对应的信号处理器执行。所述步骤B中，所述信号处理器通过控制总线中的状态线的电流确定状态线比特，从而确定所述智能机器人所处的状态。所述步骤C还包括以下步骤所述信号处理器通过所述控制总线中的信号处理器地址线将其状态信息发送给所述优先级及状态控制单元。步骤C中，所述信号处理器通过所述控制总线采用时分的方式将申请指令发送给所述优先级及状态控制单元。所述优先级信息根据事件发起人类别和事件请求类别确定。所述控制总线和数据总线是同步系统。采用了本发明的技术方案，可以根据发出指令者的身份(如主人或陌生人)、事件类别、所处状态(如执行状态，待命状态，充电或维修状态)等，灵活地实现各种多个并发事件处理优先权的能力，使智能机器人更加智能化和人性化。图l是本发明具体实施方式中智能机器人内部结构示意图；图2是本发明具体实施方式中各信号处理器与优先级及状态控制单元进行数据通信的示意图3是本发明具体实施方式中各信号处理器与优先级及状态控制单元进行数据通信的帧结构示意图4是本发明具体实施方式中多个并发事件同时处理或按优先级处理的逻辑及状态表模块示意图5是本发明具体实施方式中控制处理CPU通过数据总线与各处理器进行数据通信的帧结构示意图6是本发明具体实施方式中多个同时发生事件的请求及处理的流程图7是本发明具体实施方式中多事件优先级处理的流程图。具体实施例方式下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。图1是本发明具体实施方式中智能机器人内部结构示意图。如图1所示，该智能机器人包括控制处理CPU单元101、优先级及状态控制单元102、感应器信号处理器103、视觉/图像信号处理器104、听觉/语音信号处理器105、表情/动作/移动控制信号处理器106，以及其他状态控制信号处理器。感应器信号处理器、视觉/图像信号处理器、听觉/语音信号处理器和表情/动作/移动控制信号处理器通过数据总线与控制处理CPU单元连接，用于进行数据通信。感应器信号处理器、视觉/图像信号处理器、听觉/语音信号处理器和表情/动作/移动控制信号处理器通过控制总线与优先级及状态控制单元、控制处理CPU单元进行连接，用于获取、分析、处理智能机器人与感应器信号处理器、视觉/图像信号处理器、听觉/语音信号处理器和表情/动作/移动控制信号处理器的优先级及状态信息。优先级及状态控制单元包括多事件并行处理及优先级分析处理模块和状态表模块，多事件并行处理及优先级分析处理模块用于接收、分析新事件的优先级及状态信息，并调整状态表模块。状态表模块包括两个部分:第一部分为事件发起人表，其中包括主人、主人的家人/登记的朋友、陌生人或机器人本身。第二部分为机器人状态表，其中包括原地闲置/待命状态、处于执行移动的工作状态、原地与摄像头视频相关的工作状态、原地与语音相关的交互工作状态、不能工作的状态、状态变化时自动更新、事件完成后，状态模块置零恢复原始状态。控制总线包括机器人状态线、信号处理器地址线和优先级线，机器人状态线用于传递机器人的状态信息，信号处理器地址线用于传递感应器信号处理器、视觉/图像信号处理器、听觉/语音信号处理器和表情/动作/移动控制信号处理器的状态信息，优先级线用于传递感应器信号处理器、视觉/图像信号处理器、听觉/语音信号处理器和表情/动作/移动控制信号处理器的新事件的优先级信息。机器人内部智能体系结构是基于多个分布式信号处理器(DSP)并且通过控制处理CPU做集中控制和数据处理。每个信号处理器可专门处理响应的输入信息，图l中例举了视觉/图像信号处理器，听觉/语音信号处理器，移动控制信号处理器，各种感应器。信号处理器，其它状态控制(充电/触屏相关的内容显示等)信号处理器。在实际应用中，可以根据需求增加专用信号处理器的数量或处理能力。比如本发明也适合于基于无线网络的智能机器人，这时候要增加网络服务器相关的信号处理器，远程控制业务相关的信号处理器(如通过手机或电脑实现远程可移动监控等。选用多个分布式信号处理器(DSP)做专项信息处理的好处是设计成本比通用CPU低，响应快，升级方便。此外，由于信号处理器的专用性，机器人可以同时以图像、'动作、声音等不同方式进一步获取信息并且可以以图像，动作，声音等不同方式同时作出响应。每个信号处理器分别与机器人内部的数据总线和控制总线相连接。当智能机器人的某个信号处理器获取了某个指令或感应信号时，它首先在通过控制总线检测机器人所处的状态，然后根据指令类别发出申请指令到机器人内部控制总线。在内部控制总线上的信息由优先级及状态控制单元集中处理，得到处理后，反应给集中处理器CPU并开始通过数据总线与相关的某个或多个信号处理器进行数据交互。本系统是基于同一时钟的同步系统。在数据总线上的数据交互及控制总线的信息交互都是按着同步系统的方式来实现的。智能机器人在任意时刻可以处于以下四个状态工作状态，闲置/待命状态，充电状态，特殊状态(/等)。在控制总线中前两位表明状态线可以用两个比特如表1所示来表明。这两个状态线是由优先级及状态控制单元来控制的。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>每个信号处理器很容易通过检测智能机器人内部控制总线的状态线的电流确定状态线比特从而确定机器人所处的状态。智能机器人在任意时刻可以定义为更为具体的状态以增加其可控制性，比如表2中的八个状态，并且在控制总线中可以用前三位状态线即三位比特来表明。这三个状态线也是由优先级及状态控制单元来控制的。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>原地与感应器相关的交互工作状态(头、手、身体被接触的响应等)100原地与摄像头视频相关的工作状态(人物/场景识别、虚拟呈像、录像/摄影等)101原地与触屏相关的交互工作状态(触屏指令、内容播放、游戏类)110原地闲置/待命状态111每个信号处理器很容易通过检测智能机器人内部控制总线的状态线的电流确定状态线比特从而确定机器人所处的状态(如O比特时为低电流；1比特时为高电流)。机器人内部控制总线的下面几条线为信号处理器地址线每个信号处理器对应一个固定的地址线，也以比特0或1来表示该信号处理器的状态比如0时为该信号处理器没有信息输入/或请求；为1时，该信号处理器有新的信息输入/或请求；控制处理CPU做数据响应时也是按照信号处理器的地址状态来传递信息的；该地址状态为零时，对应时刻的数据总线的数据不是给它的，所以该信号处理器对对应时刻的数据总线的数据不做接受，相反则接受CPU的传递信息。在图2中，共有五个信号处理器所以共有五个状态线来确定信号处理器的状态和地址。如果机器人^:于充电状态或特殊状态无法工作时，如果同时收到信息处理的请求(如感应器感应到有人拍他的头；或者收到语音指令)，那么收到信息处理请求的信号处理器把它的地址比特状态作出改变(比如从比特0改到比特1);优先级及状态控制单元把状态的改变解释为有新的事件发生，并传递给控制处理CPU;CPU根据机器人所处的状态自动给听觉/语音信号处理器发出响应语音提示比如如果机器人处于充电状态，语音信号处理器可以响应语音提示为"对不起，我在充电，暂时不能提供服务。"；如果机器人处于特殊状态，语音信号处理器可以响应语音提示为"对不起，我暂时不能提供服务，请拨打热线电话了解原因。"这时机器人对具体的事件请求不做具体处理。如果机器人处于待命或闲置状态时，如果同时收到一个或多个同时出现的信息处理请求时，那么收到信息处理请求的信号处理器把它/它们的地址比特状态作出改变(比如从比特0改到比特1);同时信号处理器按照接收到的事件/或信息/或指令自动归类发出相应的优先权申请通过控制总线发到优先级及状态控制单元。优先级及状态控制单元根据收到的优先级作出处理和判断，并且根据结果使控制处理CPU作出相应的反应。当多事件同时发生时，首先智能机器人应该能够接受多事件的处理请求，其次判断是否有能力及符合逻辑同时处理及响应，再其次，如果不能同时符合逻辑的进行处理时，要作出正确的按优先级处理的决定和响应。事件发生的类别及优先权可以按以下方式规定(也可以根据实际需求和应用作出调整，但系统的实现方式是一样的)第一类主人/成员或主人的亲人/陌生人的请求事件。智能机器人可以根据主人的面部图像特征或者语音特征进行预登记。预登记后，智能机器人可以通过视觉摄像头/或语音特征识别弓I擎做特征比较来判断事件发起人是否是自己的主人。智能机器人也可以根据对有限数目的主人的小组成员或家庭成员的面部图像特征或者语音特征进行预登记。或者反之，智能机器人也可以对主人不欢迎的个别人员的特征进行预登记。除此之外机器人可以自动发起一些事件，如预设置的提醒服务，判断电池快没电时去充电，或基于视觉的主动问候等业务。所以可以以两个比特对事件发起人加以区别，如表3所示。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>第二类新的发生事件/信息处理请求的类别。发生事件/信息处理请求的类别可以按表4所示进行分类。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage14</column></row><table>图2是本发明具体实施方式中各信号处理器与优先级及状态控制单元进行数据通信的示意图。图3是本发明具体实施方式中各信号处理器与优先级及状态控制单元进行数据通信的帧结构示意图。如图2和图3所示，内部控制总线是个同步系统。传输时间被划分为等长的控制帧；每个控制帧由与信号处理器数目相对应的时间段构成；在每个时间段内对应的信号处理器可以传输8个比特的事件优先级数据。当某个/多个信号处理器获取信息传输的需求时，把地址线/控制线状态由0转变为1，表明有数据传输。然后把事件的优先级信息通过对应的控制帧上的时间段传给优先级及状态控制单元；后者可以同时收到每个信号处理器的请求及优先级信息。优先级及状态控制单元作出分析后，把可以并行处理或按优先级中断处理的结果反应给控制处理CPU去执行。图4是本发明具体实施方式中多个并发事件同时处理或按优先级处理的逻辑示意图。如图4所示，优先级及状态控制单元通过控制总线获取以上请求后，优先级及状态控制单元内部拥有一个状态表，当一个或多个事件或请求产生时，这个状态表发生变化并且使控制处理CPU相应执行相应的变化和主导智能机器人的行动。图5是本发明具体实施方式中控制处理CPU通过数据总线与各处理器进行数据通信的帧结构示意图。如图5所示，由于本系统是同步系统，数据传输总线是的传输时间被划分成连续的数据帧。每个帧的时间长度是一样的，并且是控制线上控制数据帧的N倍，N二l，2，等。每个数据帧又被划分成2Xn个时间段(n=l,2，"*9)，每个时间段可以传输8个比特数据。传输模式为复式传输模式前n个时间段用来控制和承载由信号处理器传给控制处理CPU的数据；后n个时间段用来控制和承载由控制处理CPU传给各个信号处理器的数据。具体方式说明如下。前n个时间段中的第一个时间段为控制信令时间段用来控制指示哪些信号处理器有数据传给控制处理CPU,其余八个时间段固定分给某个信号处理器，用来承载由信号处理器传给控制处理CPU的数据当控制信令时间段中的某个比特比如第三位为1时，对应地址的信号处理器在第个四个时间段有数据传给控制处理CPU。后n个时间段中的第一个时间段也为控制信令时间段用来控制指示控制处理CPU要把数据传给哪些信号处理器，其余八个时间段固定分给某个信号处理器，用来承载由控制处理CPU传给各个信号处理器的数据当控制信令时间段中的某个比特比如第三位为1时，控制处理CPU在第个四个时间段有数据传给对应地址的信号处理器。当有多于八个的信号处理器时，可以用2个或更多的控制信令时间段和对应加长每个数据帧的时间段。比如有12个信号处理器，我们可以用2*16个时间段构成每个数据帧前16个数据段中的头两个作为控制信令时间段，接下来的12个时间段固定分配给每个信号处理器，还有两个时间段空闲；前16个数据段中的头两个作为控制信令时间段，接下来的12个时间段固定分配给对应的信号处理器，余下的两个对间段空闲。以上数据传输控制系统的优势是无论智能机器人的哪些部分收到/感应到信息/指令，都可以同时传送个优先级及状态控制单元，经过判断处理后，可以通过控制处理CPU作出多个信号处理器同时反应和响应。比如，某位客人叫智能机器人走过来。在移动过程中，智能机器人正好走到预设置的主人的面前，正要绕开前行时，主人摸着它的头说你去书房吧。接受语音的信号处理器判别主人把语音指令传给优先级及状态控制单元，同时处理感应信号的信号处理器把头部被摸的信息以及负责图像处理的信号处理器把面前图像也传给优先级及状态控制单元。后者分析判断后，发出中断客人指令优先处理主人指令给CPU。然后控制处理CPU可以同时对应的信号处理器作出以下响应-负责语音的信号处理器作出语音响应，如主人，我听到了，立即执行;_负责表情的信号处理器作出表情响应，如做个鬼脸等-负责移动的信号处理器开始向书房移动等。图6是本发明具体实施方式中多个同时发生事件的请求及处理的流程图。如图6所示，多个同时发生事件的请求及处理的流程包括以下步骤优先级及状态控制单元接收申请指令；判断智能机器人是否无法执行工作，如果是则中断请求，保持目前充电或其它无法工作所处状态，如果否则继续执行请求；判断智能机器人是否正在执行工作，如果是则进入多事件优先级处理流程，如果否则继续；判断智能机器人是否同时接收到不少于2个申请指令，如果是则进入多事件优先级处理流程。如果否，则发出执行申请指令的处理结果，并更新智能机器人的状态表。图7是本发明具体实施方式中多事件优先级处理的流程图。如图7所示，多事件优先级处理流程包括以下步骤判断智能机器人是否无法工作，如果是则中断请求，保持目前充电或其它无法工作所处状态，如果否则继续执行请求；判断新事件与否与原事件没有冲突，如果没有冲突则同时执行原事件和新事件，如果有冲突则继续下一步；判断新事件是否比原事件的优先级高，如果否则继续执行原事件，如果是则继续下一步；判断其他新事件是否可以与优先级高的新事件同时执行，如果是则同时执行，如果否则执行优先级高的新事件，并结束。当机器人完成指令任务/和其它状态后，自动回到"等待指令/闲置"状态，其它状态清零，并等待新的请求。以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉该技术的人在本发明所揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。权利要求1、一种智能机器人，包括一个或多个信号处理器，其特征在于还包括优先级及状态控制单元，所述优先级及状态控制单元用于获取、分析和处理所述智能机器人的状态信息与所述信号处理器的优先级及状态信息。2、根据权利要求1所述的一种智能机器人，其特征在于所述优先级及状态控制单元包括多事件并行处理及优先级分析处理模块和状态表模块，所述多事件并行处理及优先级分析处理模块用于接收和分析新事件的优先级及状态信息，并调整所述状态表模块。3、一种如权利要求1或2任一所述的智能机器人，其特征在于还包括控制处理CPU单元、数据总线和控制总线；所述一个或多个信号处理器通过数据总线与所述控制处理CPU单元连接，用于进行数据通信。4、根据权利要求3所述的一种智能机器人，其特征在于所述控制总线包括机器人状态线、信号处理器地址线和优先级线；所述机器人状态线用于传递所述机器人的状态信息；所述信号处理器地址线用于传递所述信号处理器的状态信息；所述优先级线用于传递所述信号处理器的新事件的优先级信息。5、根据权利要求3所述的智能机器人，其特征在于所述信号处理器包括如下处理器中的一种或多种感应器信号处理器、所述视觉/图像信号处理器、所述听觉/语音信号处理器和所述表情/动作/移动控制信号处理器。6、一种智能机器人的运作方法，其特征在于包括以下步骤A、所述智能机器人的信号处理器获取指令或者感应信号；B、所述信号处理器通过控制总线检测所述智能机器人所处的状态；C、根据所述指令或者感应信号的类别，通过所述控制总线发送申请指令给优先级及状态控制单元；D、所述优先级及状态控制单元进行处理后，将处理结果发送给控制处理CPU单元；E、所述控制处理CPU单元通过数据总线与所述信号处理器进行数据交互。7、根据权利要求6所述的一种智能机器人的运作方法，其特征在于所述步骤D进一步包括以下步骤所述优先级及状态控制单元接收申请指令；判断所述智能机器人是否无法执行工作，如果是则中断请求，保持目前充电或其它无法工作所处状态，如果否则继续执行请求；判断所述智能机器人是否正在执行工作，如果是则进入多事件优先级处理流程，如果否则继续；判断所述智能机器人是否同时接收到不少于2个申请指令，如果是则进入多事件优先级处理流程；如果否，则发出执行申请指令的处理结果，并更新所述智能机器人的状态表。8、根据权利要求7所述的一种智能机器人的运作方法，其特征在于所述多事件优先级处理流程包括以下步骤判断所述智能机器人是否无法工作，如果是则中断请求，保持目前充电或其它无法工作所处状态，如果否则继续执行请求；判断新事件与否与原事件没有冲突，如果没有冲突则同时执行原事件和新事件，如果冲突则继续下一步；判断新事件是否比原事件的优先级高，如果否则继续执行原事件，如果是则继续下一步判断其他新事件是否可以与所述优先级高的新事件同时执行，如果是则同时执行，如果否则执行所述优先级高的新事件，当机器人完成指令任务/和其它状态后，自动回到"等待指令/闲置"状态，其它状态清零，并等待新的请求。9、根据权利要求7所述的一种智能机器人的运作方法，其特征在于所述步骤E中，所述控制处理CPU单元通过数据总线采用时分的方式与所述信号处理器进行数据交互，在所述信号处理器处于空闲状态超出预设时间时，所述控制处理CPU也可以主动循环发送储存器中预存的指令给对应的信号处理器执行。10、根据权利要求6-9任一权利要求所述的一种智能机器人的运作方法，其特征在于，所述步骤B中，所述信号处理器通过控制总线中的状态线的电流确定状态线比特，从而确定所述智能机器人所处的状态；所述步骤C还包括以下步骤所述信号处理器通过所述控制总线中的信号处理器地址线将其状态信息发送给所述优先级及状态控制单元，所述信号处理器通过所述控制总线采用时分的方式将申请指令发送给所述优先级及状态控制单元；所述优先级信息根据事件发起人类别和事件请求类别确定；所述控制总线和数据总线是同步系统。全文摘要本发明公开了一种智能机器人及其运作方法，包括一个或多个信号处理器，还包括优先级及状态控制单元，所述优先级及状态控制单元用于获取、分析和处理所述智能机器人的状态信息与所述信号处理器的优先级及状态信息。采用了本发明的技术方案，使得智能机器人能够接收处理多个同时发生事件的请求，并且作出合理的并行处理响应或优先级处理。文档编号B25J9/16GK101362334SQ200810222789公开日2009年2月11日申请日期2008年9月25日优先权日2008年9月25日发明者吴季泳,悦朱,邢力刚申请人:塔米智能科技(北京)有限公司