一种机器人控制系统的制作方法

本实用新型涉及一种机器人控制系统。

背景技术：

随着科技迅猛发展，人民生活和工作的自动化、智能化程度越来越高，在工业制造、医学治疗、娱乐服务、军事、航空航天等各领域，出现了越来越多的机器人。

随着人力成本的不断增加，越来越多的服务性岗位将被服务机器人取代。国外，服务机器人的发展较早，成果较多，出现了像Pepper人形机器人，其具有较多的功能，因此应用场合更广；国内对服务型机器人的研究起步较迟，但是近年来，在第四次产业革命的良好环境及国家政策大力扶持下，各种各样的机器人层次不穷，在餐饮行业，送餐机器人发展尤为迅速，出现了大量的送餐机器人，然而现在的送餐机器人的功能较少，相应的控制系统也较简单。

现有的机器人控制系统由于结构过于简单，实现功能较少，无法满足未来机器人多功能、多应用场合的发展要求。

技术实现要素：

为解决已有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种机器人控制系统。该机器人控制系统硬件及软件可裁剪的特点，可以简单作出调整即可控制不同的机器人；控制模式多样化化，可以根据不同的应用场合，设置不同的控制模式；可使服务机器人广泛应用与各个领域。

本实用新型采用如下技术方案：

一种机器人控制系统，采用多处理器机器人控制系统；所述多处理器机器人控制系统包括主控制系统及从控制系统；所述主控制系统与从控制系统电连接；所述主控制系统包括主控制器、信号接收模块、主传感器模块、多媒体控制模块及电源控制模块；所述主控制器分别与信号接收模块、主传感器模块、多媒体控制模块及电源控制模块电连接；所述从控制系统包括相互独立的从一控制系统、从二控制系统……从M控制系统，其中M≥2；所述从一控制系统、从二控制系统……从M控制系统分别与所述主控制系统电连接；所述多处理器机器人控制系统具有多个控制器，分别是主控制器、从一控制器、从二控制器……从M控制器；所有从控制器相互独立，并分别与主控制器电连接。

所述信号接收模块至少包括输入模块、语音信号处理模块、遥控信号处理模块及通信模块四个中的一个模块；所述输入模块、语音信号处理模块、遥控信号处理模块及通信模块相互独立，并分别与主控制器电连接；所述输入模块具有设定系统参数、改变系统状态及控制机器人运行功能；所述语音信号处理模块具有语音信号接收、处理及识别功能；所述遥控信号处理模块具有接收、处理外部输入的遥控信息功能；所述通信模块负责所述机器人控制系统与外部通信功能。

所述主传感器模块至少包括温湿度传感器模块、人体感应模块及亮度传感器模块三个中的一个模块；所述温湿度传感器模块、人体感应模块及亮度传感器模块相互独立，并且分别与主控制器电连接；所述温湿度传感器模块具有检测机器人内部及周边环境温、湿度功能；

所述人体感应模块具有判别机器人周边是否存在人类或其它温血动物功能；

所述亮度传感器模块具有识别机器人周边环境亮暗功能。

所述多媒体控制模块至少包括相互独立的投影仪控制模块、摄像头控制模块、音箱控制模块及显示控制模块四个中的一个模块；所述投影仪控制模块、摄像头控制模块、音箱控制模块及显示控制模块与主控制器电连接；所述显示控制模块具有显示所述机器人控制系统状态的功能；

所述多媒体控制模块与机器人的多媒体设备连接，所述多媒体设备包括投影仪、摄像头、音箱及液晶屏；

所述投影仪控制模块的控制对象为机器人的投影仪；所述摄像头控制模块的控制对象为机器人的摄像头；所述音箱控制模块的控制对象为机器人的音箱；所述显示控制模块的控制对象为液晶屏。

所述电源控制模块包括控制器电源控制模块、芯片电源控制模块、电机电源控制模块及多媒体电源控制模块；所述控制器电源控制模块与所述从控制系统电连接；所述芯片电源控制模块分别与主控制系统及从控制系统电连接，为主、从控制系统中除控制器外的其他芯片及其电路供电；所述电机电源控制模块分别与主控制系统及从控制系统电连接，为所有电机的驱动模块供电；所述多媒体电源控制模块分别与所述多媒体控制模块中的投影仪控制模块、摄像头控制模块、音箱控制模块及显示控制模块电连接，分别为投影仪控制模块、摄像头控制模块、音箱控制模块及显示控制模块供电。

所述从一控制系统包括从一控制器、从一传感器模块、从一关节控制模块及小车控制模块；所述从一控制器分别与从一传感器模块、从一关节控制模块及小车控制模块电连接；所述从一传感器模块至少包括相互独立的避撞模块、测距模块、循迹模块及导航模块四个中的一个模块，所述避撞模块、测距模块、循迹模块及导航模块分别与从一控制器电连接；所述从一关节控制模块包括分别与从一控制器电连接且相互独立的头部控制模块、颈部控制模块及腰关节控制模块；所述小车控制模块包括分别与从一控制器电连接且相互独立的左轮控制模块及右轮控制模块；所述头部控制模块、颈部控制模块、腰关节控制模块、左轮控制模块及右轮控制模块均包括电机驱动模块及关节传感器信号处理模块；所述电机驱动模块驱动机器人电机运行，所述关节传感器信号处理模块采集、反馈与电机对应部分的状态信息。

所述从二控制系统包括从二控制器及双臂关节控制模块；所述双臂关节控制模块包括第一臂关节控制模块、第二臂关节控制模块……第N臂关节控制模块，其中N≥2；所述双臂关节控制模块的每个臂关节控制模块均包括电机驱动模块及关节传感器信号处理模块；

优选的，所述机器人控制系统的控制对象机器人具有两个多自由灵巧手时，所述机器人控制系统的从控制系统具有从三、从四控制系统，其中从三控制系统控制一灵巧手，从四控制系统控制另一灵巧手；所述从三、四控制系统分别具有从三控制器、从四控制器，均具有电机驱动模块及关节传感器信号处理模块。

本实用新型的一种机器人控制系统，优选的，采用单处理器机器人控制系统；所述单处理器机器人控制系统包括控制器、信号接收模块、传感器模块、多媒体控制模块、关节控制模块、电源控制模块、小车控制模块及灵巧手控制模块；所述控制器分别与信号接收模块、传感器模块、多媒体控制模块、关节控制模块、电源控制模块、小车控制模块及灵巧手控制模块电连接；所述传感器模块至少包括两两相互独立的避撞模块、测距模块、循迹模块、导航模块、温湿度传感器模块、人体感应模块及亮度传感器模块七个中的一个模块，所述避撞模块、测距模块、循迹模块、导航模块、温湿度传感器模块、人体感应模块及亮度传感器模块分别与控制器电连接；所述关节控制模块包括头部控制模块、颈部控制模块、腰关节控制模块及双臂控制模块；所述灵巧手控制模块包括电机驱动模块及关节传感器信号处理模块；

本实用新型的一种机器人控制系统，其控制对象为一机器人；所述头部控制模块的控制对象为机器人的头部；所述颈部控制模块的控制对象为机器人的颈部；所述腰关节控制模块的控制对象为机器人的腰部；所述双臂控制模块的控制对象为机器人的机械臂；所述灵巧手控制模块的控制对象为机器人的灵巧手；所述小车控制模块的控制对象为机器人的小车底盘。

所述的单处理器机器人控制系统仅有一个控制器。

本实用新型的一种机器人控制系统，具有多种控制模式，包括存储程序控制模式、输入模块控制模式、语音控制模式、遥控控制模式、上位机控制模式、网络控制模式及混合控制模式；所述储存程序控制模式，是指机器人控制系统根据预先存储在控制系统内的数据控制机器人控制系统运行的模式；所述输入模块控制模式，是指根据所述信号接收模块中的输入模块输入的信息控制机器人控制系统运行的模式；所述语音控制模式，是指根据所述信号接收模块中的语音信息处理模块识别的外部语音信号控制机器人控制系统运行的模式；所述遥控控制模式，是指根据所述信号接收模块中的遥控信号处理模块识别的外部遥控信号控制机器人控制系统运行的模式；所述上位机控制模式，是指一上位机通过所述信号接收模块的通信模块控制机器人控制系统运行的模式；所述网络控制模式，是指外部网络通过所述信号接收模块的通信模块控制机器人控制系统运行的模式；所述混合控制模式，在指存储程序控制模式、输入模块控制模式、语音控制模式、遥控控制模式、上位机控制模式及网络控制模式中的至少两种模式同时控制机器人控制系统运行的模式；

本实用新型的一种机器人控制系统，采用不同的控制模式时，需要配备相应的外部设备；所述外部设备包括上位机、遥控器及网络；采用遥控控制模式时，需要配备一遥控器；采用上位机控制模式时，需要配备一上位机；采用网络控制模式时，需要连接网络；采用混合控制模式时，也需要配备相应模式下的外部设备。

本实用新型与现有技术相比，具有的有益效果是：

1.本实用新型的多处理器机器人控制系统，具有多个控制器，采用主从控制模式，主控制器控制从控制器工作，各个控制器分别负责机器人不同部位的控制，此结构有利于实现对机器人多个部位同步控制；

2.本实用新型的单处理器机器人控制系统，仅有一个控制器，此结构有利于降低控制系统的成本；

3.本实用新型的一种机器人控制系统，控制模式多样，能满足不同应用场合的要求；

4.本实用新型的一种机器人控制系统，具有语音控制功能，能识别普通人类语音指令；

5.本实用新型的一种机器人控制系统，具有两种不同结构的控制系统，在对各个部位同步执行程度要求比较高的机器人中，可选择多处理器机器人控制系统作为机器人控制系统；在对控制系统成本低要求较高的机器人中，可选择单处理器机器人控制系统作为机器人控制系统；

6.本实用新型的一种机器人控制系统，具有多媒体控制模块，能实现多种多媒体设备的控制；

7.本实用新型的一种机器人控制系统，具有强大的控制能力，实现了对多关节、多自由度机器人的灵活控制；

8.本实用新型的一种机器人控制系统，具有多种功能模块，可根据实际需要，加装或拆除部分功能模块，系统具有较好的扩展性及裁剪性。

附图说明：

图1是本实用新型的多处理器机器人控制系统的原理框图；

图2是本实用新型的主控制系统的原理框图；

图3是本实用新型的信号接收模块的原理框图；

图4是本实用新型的主传感器模块的原理框图；

图5是本实用新型的多媒体控制模块的原理框图；

图6是本实用新型的电源控制模块的原理框图；

图7是本实用新型的从控制系统的原理框图；

图8是本实用新型的从一控制系统的原理框图；

图9是本实用新型的从一传感器模块的原理框图；

图10是本实用新型的从一关节控制模块的原理框图；

图11是本实用新型的小车控制模块的原理框图；

图12是本实用新型的关节/小车控制模块的原理框图；

图13是本实用新型的从二控制系统的原理框图；

图14是本实用新型的双臂关节控制模块的原理框图；

图15是本实用新型的单处理器机器人控制系统的原理框图；

图16是本实用新型的传感器模块的原理框图；

图17是本实用新型的关节控制模块的原理框图；

图18是本实用新型的机器人控制系统的控制方案的原理框图；

图19是本实用新型的机器人控制系统的控制对象--机器人的结构示意图；

图中：10.主控制器，11.信号接收模块，12.主传感器模块，13.多媒体控制模块，14.电源控制模块，15.控制器，16.传感器模块，17.关节控制模块，18.灵巧手控制模块，20.上位机，21.遥控器，22.语音，23.网络，100.主控制系统，111.输入模块，112.语音信号处理模块，113.遥控信号处理模块，114.通信模块，121.温湿度传感器模块，122.人体感应模块，123.亮度传感器模块，131.投影仪控制模块，132.摄像头控制模块，133.音箱控制模块，134，显示控制模块，141.控制器电源控制模块，142.芯片电源控制模块，143.电机电源控制模块，144.多媒体电源控制模块，200.从控制系统，300.从一控制系统，310.从一控制器，320.从一传感器模块，321.避撞模块，322.测距模块，323.循迹模块，324.导航模块，330.从一关节控制模块，331.头部控制模块，332.颈部控制模块，333.腰关节控制模块，340.小车控制模块，341.左轮控制模块，342.右轮控制模块，343.电机驱动模块，344.关节传感器信号处理模块，400.从二控制系统，410.从二控制器，420.双臂关节控制模块，421.第一臂关节控制模块，422.第二臂关节控制模块，423.第N臂关节控制模块，500.从三控制系统，600.从四控制系统，700.从M控制系统，1000.多处理器机器人控制系统，2000.单处理器机器人控制系统,3000.机器人，3001.小车底盘，3002.腰部，3003，机械臂，3004.灵巧手，3005.颈部，3006.头部，3007.机器人上位机，10000.机器人控制系统。

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型中的具体实施例作进一步详细说明。

请参见图19，实施例以一机器人3000为控制对象，机器人3000具有一小车底盘3001、一腰部3002、两机械臂3003、两灵巧手3004、一颈部3005、一头部3006及一机器人上位机3007；其中，每个机械臂3003均具有四个关节，每个灵巧手都是八自由度多传感器灵巧手；机器人3000还具有一温湿度传感器、一人体感应传感器、一亮度传感器、四超声传感器、一电子罗盘及一轨迹检测模块；机器人3000具有的多媒体设备包括一投影仪、一摄像头、一音箱及两液晶屏。

实施例一

参见图1及7，针对机器人3000，本实施采用多处理器控制系统1000，其采用主从控制方式，具有一个主控系统100及从控制系统200，其中从控制系统200包括从一控制系统300、从二控制系统400、从三控制系统500及从四控制系统600；

参见1、2及7，所述主控制系统100与从控制系统200电连接；所述主控制系统100包括主控制器10、信号接收模块11、主传感器模块12、多媒体控制模块13及电源控制模块14；所述主控制器10分别与信号接收模块11、主传感器模块12、多媒体控制模块13及电源控制模块14电连接；所述从一控制系统300、从二控制系统400、从三控制系统500及从四控制系统600分别与所述主控制系统100电连接。

参见图2及3，本实施例中，所述信号接收模11包括输入模块111、语音信号处理模块112、遥控信号处理模块113及通信模块114四个模块；所述输入模块111、语音信号处理模块112、遥控信号处理模块113及通信模块114相互独立，并分别与主控制器10电连接；所述输入模块111具有设定系统参数、改变系统状态及控制机器人运行的功能；所述语音信号处理模块112具有语音信号接收、处理及识别的功能；所述遥控信号处理模块113具有接收、处理外部输入的遥控信息的功能；请结合图18，所述通信模块114负责所述机器人控制系统10000与外部通信。

参见图2及4，本实施例中，所述主传感器模块12包括温湿度传感器模块121、人体感应模块122及亮度传感器模块123三个模块；所述温湿度传感器模块121、人体感应模块122及亮度传感器模块123相互独立，并且分别与主控制器10电连接；所述温湿度传感器模块121与机器人3000的温湿度传感器电连接，其具有检测机器人内部及周边环境温、湿度的功能；所述人体感应模块122与机器人3000的人体感应传感器电连接，其具有判别机器人周边是否存在人类或其它温血动物的功能；所述亮度传感器模块123与机器人3000的亮度传感器电连接，具有识别机器人周边环境亮暗的功能；

参见图2及5，本实施例中，所述多媒体控制模块13包括相互独立的投影仪控制模块131、摄像头控制模块132、音箱控制模块133及显示控制模块134块四个模块；所述投影仪控制模块131、摄像头控制模块132、音箱控制模块133及显示控制模块134分别与主控制器10电连接；请结合图18，所述显示控制模块134具有显示所述机器人控制系统10000状态的功能；所述多媒体控制模块13与机器人3000的多媒体设备连接，所述多媒体设备包括投影仪、摄像头、音箱及液晶屏；所述投影仪控制模块131的控制对象为机器人的投影仪；所述摄像头控制模块132的控制对象为机器人的摄像头；所述音箱控制模块133的控制对象为机器人的音箱；所述显示控制模块134的控制对象为机器人的液晶屏。

参见图1、2及6，本实施例中，所述电源控制模块14包括控制器电源控制模块141、芯片电源控制模块142、电机电源控制模块143及多媒体电源控制模块144；所述控制器电源控制模块141与所述从控制系统200电连接；所述芯片电源控制模块142分别与主控制系统100及从控制系统200电连接，为主、从控制系统中除控制器外的其他芯片及其电路供电；所述电机电源控制模块143分别与主控制系统100及从控制系统200电连接，为所有电机的驱动模块供电；请结合图5，所述多媒体电源控制模块144分别与所述多媒体控制模13中的投影仪控制模块131、摄像头控制模块132、音箱控制模块133及显示控制模块134电连接，分别为投影仪控制模块131、摄像头控制模块132、音箱控制模块133及显示控制模块134供电；

参见图8，本实施例中，所述从一控制系统300包括从一控制器310、从一传感器模块320、从一关节控制模块330及小车控制模块340；所述从一控制器310分别与从一传感器模块320、从一关节控制模块330及小车控制模块340电连接；请结合图9，本实施例中，所述从一传感器模块320包括相互独立的避撞模块321、测距模块322、循迹模块323及导航模块324四个模块，所述避撞模块321、测距模块322、循迹模块323及导航模块324分别与从一控制器310电连接；所述避撞模块321及测距模块322与机器人3000的四超声传感器电连接；所述循迹模块323与机器人3000的轨迹检测模块电连接；所述导航模块324与机器人3000的电子罗盘电连接。请结合图10，所述从一关节控制模块330包括分别与从一控制器310电连接且相互独立的头部控制模块331、颈部控制模块332及腰关节控制模块333；请结合图11，所述小车控制模340包括分别与从一控制器310电连接且相互独立的左轮控制模块341及右轮控制模块342；请结合图12，所述头部控制模块331、颈部控制模块332、腰关节控制模块333、左轮控制模块341及右轮控制模块342均包括电机驱动模块343及关节传感器信号处理模块344；所述电机驱动模块343驱动机器人3000电机运行，所述关节传感器信号处理模块344采集、反馈与电机对应部分的状态信息。

参见图13及14，本实施例中，所述从二控制系统400包括从二控制器410及双臂关节控制模块420；所述双臂关节控制模块420包括第一臂关节控制模块421、第二臂关节控制模块422，第三臂关节控制模块……第八臂关节控制模块，所有臂关节控制模块分别控制机器人3000的两机械臂的八个臂关节；请结合图12，所述双臂关节控制模块420的每个臂关节控制模块均包括电机驱动模343及关节传感器信号处理模块344；

本实施例中，所述机器人控制系统的控制对象机器3000具有两个灵巧手，请结合图7，所述机器人控制系统1000的从控制系统具有从三控制系统500、从四控制系统600，其中从三控制系统500控制一灵巧手，从四控制系统600控制另一灵巧手；请结合图12，所述从三、四控制系统分别具有从三控制器、从四控制器，均具有电机驱动模块343及关节传感器信号处理模块344；

请结合图2、7、8及13，所述多处理器机器人控制系统1000具有五个控制器，分别是主控制器10、从一控制器310、从二控制器410、从三控制器及从四控制器；所有从控制器相互独立，并分别与主控制器10电连接。

请结合图10、11及13，本实施例的一种机器人控制系统，其控制对象为机器人3000；所述头部控制模块331的控制对象为机器人3000的头部；所述颈部控制模块332的控制对象为机器人3000的颈部；所述腰关节控制模块333的控制对象为机器人3000的腰部；所述双臂控制模块420的控制对象为机器人3000的机械臂；所述小车控制模块340的控制对象为机器人3000的小车底盘。

本实施例的一种机器人控制系统，具有多种控制模式，包括存储程序控制模式、输入模块控制模式、语音控制模式、遥控控制模式、上位机控制模式、网络控制模式及混合控制模式；所述储存程序控制模式，是指机器人控制系统根据预先存储在控制系统内的数据控制机器人控制系统运行的模式；所述输入模块控制模式，是指根据所述信号接收模块中的输入模块输入的信息控制机器人控制系统运行的模式；所述语音控制模式，是指根据所述信号接收模块中的语音信息处理模块识别的外部语音信号控制机器人控制系统运行的模式；所述遥控控制模式，是指根据所述信号接收模块中的遥控信号处理模块识别的外部遥控信号控制机器人控制系统运行的模式；所述上位机控制模式，是指一上位机通过所述信号接收模块的通信模块控制机器人控制系统运行的模式；所述网络控制模式，是指外部网络通过所述信号接收模块的通信模块控制机器人控制系统运行的模式；所述混合控制模式，在指存储程序控制模式、输入模块控制模式、语音控制模式、遥控控制模式、上位机控制模式及网络控制模式中的至少两种模式同时控制机器人控制系统运行的模式；

请结合图18，本实施例中的一种机器人控制系统，采用不同的控制模式时，需要配备相应的外部设备；所述外部设备包括上位机20、遥控器21及网络23；采用遥控控制模式时，需要配备一遥控器21；采用上位机控制模式时，需要配备一上位机20；采用网络控制模式时，需要连接网络23；采用混合控制模式时，也需要配备相应模式下的外部设备。

实施例二

本实施例除以下特征外其它结构同实施例一：

参见图15，本实施例中，一种机器人控制系1000采用单处理器机器人控制系统2000；所述单处理器机器人控制系统2000包括控制器15、信号接收模块11、传感器模块16、多媒体控制模块13、关节控制模块17、电源控制模块14、小车控制模块340及灵巧手控制模块18；所述控制器15分别与信号接收模块11、传感器模块16、多媒体控制模块13、关节控制模块17、电源控制模块14、小车控制模块340及灵巧手控制模块18电连接；请结合图16，所述传感器模块16包括两两相互独立的避撞模321、测距模块322、循迹模块323、导航模块324、温湿度传感器模块121、人体感应模块122及亮度传感器模块123七个模块，所述避撞模块321、测距模块322、循迹模块323、导航模块324、温湿度传感器模块121、人体感应模块122及亮度传感器模块123分别与控制器15电连接；请结合图17，所述关节控制模17包括头部控制模块331、颈部控制模块332、腰关节控制模块333及双臂控制模块420；请结合图12，所述灵巧手控制模块18包括电机驱动模343及关节传感器信号处理模块344。

参见图15，本实施例中，所述的单处理器机器人控制系2000仅有一个控制器15；所述灵巧手控制模块18的控制对象为机器人3000的灵巧手。

实施例三

当然，一种机器人控制系统的控制对象不单指机器人3000，还可以是其它与机器人3000不同自由度、不同结构、不同功能的机器人。在其它实施例中，一种机器人控制系统可以根据不同机器人加装或裁减部分模块。

虽然上面已经示出了一些示例性实施例，但本领域的技术人员将理解，在不脱离本实用新型的原理或精神的情况下，可以对这些示例性实施例作出改变，本实用新型的范围由权利要求及其同等物限定。