專利名稱：基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種屬于機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域的控制系統(tǒng)，具體地說，是一種基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)、控制技術(shù)和其他如網(wǎng)絡(luò)技術(shù)的發(fā)展，及人們生活水平的不斷提高，人們對高科技娛樂設(shè)備的興趣越來越濃厚，寓教于樂已成為目前科普工作的有效方法之一。21世紀(jì)機(jī)器人將開拓民用市場，其中重要的一個(gè)領(lǐng)域即娛樂機(jī)器人。近年來，娛樂機(jī)器人技術(shù)發(fā)展得非?？?，從步行機(jī)器人到足球機(jī)器人，從機(jī)器寵物到機(jī)器昆蟲，許多娛樂機(jī)器人已經(jīng)走進(jìn)我們的生活。但目前專用的類人娛樂機(jī)器人只可進(jìn)行某些功能單一的表演，行為程序化，不會與人進(jìn)行互動(dòng)并和諧相處。而且有研制周期長、制作成本高的缺點(diǎn)。表演機(jī)器人通常是在非結(jié)構(gòu)化環(huán)境下工作，即其工作的環(huán)境可能在表演過程中發(fā)生變化，而不像工業(yè)機(jī)器人那樣可以事先布置好生產(chǎn)環(huán)境。與工業(yè)機(jī)器人及自動(dòng)化裝備相比，表演機(jī)器人與環(huán)境的交互作用更加復(fù)雜，控制更加困難，因此它對智能化程度要求更高。
經(jīng)對現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)的檢索發(fā)現(xiàn)，中國發(fā)明專利(申請?zhí)?3141789)公布了一種鋼琴表演機(jī)器人，該機(jī)器人采用自動(dòng)運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃或運(yùn)動(dòng)示教的方法，在正常的音樂節(jié)拍下，機(jī)器人的手指動(dòng)作和移動(dòng)位置能像真正的鋼琴家一樣進(jìn)行演奏。但該機(jī)器人采用集中式控制方式，不利于功能擴(kuò)展；并且只能在結(jié)構(gòu)環(huán)境下工作，不適合動(dòng)態(tài)的非結(jié)構(gòu)的舞臺表演環(huán)境。而且，作為一個(gè)融入人們?nèi)粘Ｉ畹谋硌輽C(jī)器人，其研制成本和研制周期也是其打入市場的一個(gè)非常重要的因素。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人控制系統(tǒng)，使其使用模塊化的設(shè)計(jì)方式，易于功能擴(kuò)展和二次開發(fā)，且價(jià)格低廉，安全可靠。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的，本發(fā)明包括人臉圖像識別控制器、環(huán)境感知和定位控制器、通訊控制和決策器、機(jī)器人本體行為控制器。人臉圖像識別控制器通過視覺信息識別在機(jī)器人面前的觀眾的性別和年齡范圍信息，并將此信息通過局域網(wǎng)發(fā)送至通訊控制和決策器；環(huán)境感知和定位控制器通過視覺信息獲得機(jī)器人的位置信息和周圍環(huán)境信息，并通過局域網(wǎng)與通訊控制和決策器進(jìn)行信息交互；通訊控制和決策器根據(jù)前兩者的信息和機(jī)器人本體行為控制器通過無線局域網(wǎng)發(fā)送的機(jī)器人自身狀態(tài)信息決定機(jī)器人的行為動(dòng)作，以一定的協(xié)議發(fā)送至機(jī)器人本體行為控制器，控制機(jī)器人的行為。
所述的人臉圖像識別控制器包括第一CCD攝像頭、無線視頻發(fā)射器、無線視頻接受器、圖像采集卡、第一個(gè)人電腦、人臉圖像識別模塊。CCD攝像頭采集在機(jī)器人前方的觀眾的圖像信息，該圖像信息通過無線視頻發(fā)射器發(fā)送出去，無線視頻接受器和圖像采集卡相連，圖像采集卡設(shè)在第一個(gè)人電腦上，人臉圖像識別模塊設(shè)在第一個(gè)人電腦內(nèi)，人臉圖像識別模塊識別出在機(jī)器人面前的觀眾的性別、年齡和高度信息。
所述的環(huán)境感知和定位控制器包括第二CCD攝像頭、圖像采集卡、第二個(gè)人電腦、視覺定位模塊，第二CCD攝像頭通過視頻線將視頻信號傳輸至圖像采集卡，圖像采集卡設(shè)在在第二個(gè)人電腦上，視覺定位模塊設(shè)在第二個(gè)人電腦內(nèi)，視覺定位模塊檢測出機(jī)器人在舞臺中的位置信息、舞臺的邊界位置、障礙物的位置、觀眾的位置信息。
所述的通訊控制和決策器包括網(wǎng)絡(luò)集線器、無線網(wǎng)橋、網(wǎng)線、通訊控制和決策模塊，第一個(gè)人電腦和第二個(gè)人電腦通過網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)集線器相連，無線網(wǎng)橋通過網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)集線器相連，從而實(shí)現(xiàn)兩臺個(gè)人電腦以及機(jī)器人本體上的嵌入式處理器之間的互連，通訊控制和決策模塊設(shè)在第二個(gè)人電腦內(nèi)，完成各個(gè)系統(tǒng)之間的信息互連以及各種信息的融合，最終確定機(jī)器人的行為控制指令，并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至機(jī)器人本體上的嵌入式控制器。
所述的機(jī)器人本體行為控制器包括傳感器系統(tǒng)、智能處理器系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)。傳感器系統(tǒng)采集周圍環(huán)境信息和機(jī)器人自身姿態(tài)信息，并傳輸給智能處理器系統(tǒng)；智能處理器系統(tǒng)根據(jù)這些信息和通訊控制和決策器通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的控制指令對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最后控制執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作，來完成機(jī)器人的相關(guān)行為。
所述的智能處理器系統(tǒng)包括嵌入式控制器、AD卡、IO卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、無線網(wǎng)卡、規(guī)劃控制模塊以及自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制模塊。行為規(guī)劃控制模塊設(shè)在嵌入式控制器的存儲器內(nèi)，嵌入式控制器通過PC104總線和AD卡、IO卡連接，嵌入式控制器通過USB接口和無線網(wǎng)卡連接，嵌入式控制器通過串口和運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行信息交互，自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制模塊設(shè)在運(yùn)動(dòng)控制卡的存儲器內(nèi)。
所述的傳感器系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)編碼器、電位計(jì)和超聲波傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)在伺服電機(jī)上，同時(shí)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡相連，反饋機(jī)器人的位置信號；電位計(jì)與電機(jī)輸出軸通過連軸器相連，電位計(jì)輸出由AD卡采集，反饋機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；超聲波傳感器設(shè)在機(jī)器人底盤正前方，超聲波傳感器輸出由運(yùn)動(dòng)控制卡采集，反饋周圍環(huán)境信息。
所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡連接，發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器和IO卡連接，揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器和IO卡連接，將智能處理器系統(tǒng)確定的機(jī)器人行為指令轉(zhuǎn)換為執(zhí)行系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)命令，同時(shí)完成信號的隔離和電平匹配。
所述的執(zhí)行系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器。伺服電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，發(fā)光二極管和發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器連接，揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器連接，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的移動(dòng)、手臂的揮動(dòng)、頭的擺動(dòng)、膝部的曲伸以及發(fā)光二極管顏色的改變和語音輸出的控制。
在表演場地，啟動(dòng)機(jī)器人后，機(jī)器人首先通過全景攝像頭獲得環(huán)境信息，通過視覺定位模塊處理獲得自身定位信息和環(huán)境障礙物信息。視覺定位模塊通過相應(yīng)協(xié)議將這些信息發(fā)送至通訊控制模塊。同時(shí)，機(jī)器人本體上的嵌入式控制器通過串口，獲得由DSP卡處理得到的里程計(jì)信息、超聲波傳感器測得的障礙物距離信息，然后通過無線網(wǎng)絡(luò)同樣發(fā)送至通訊控制模塊。通訊控制模塊通過對這兩種信息的融合，最終確定機(jī)器人的自身定位信息和環(huán)境信息，來指導(dǎo)機(jī)器人在舞臺上的移動(dòng)、手臂的動(dòng)作及語音操作。一旦有觀眾被主持人邀請到舞臺上，機(jī)器人通過全景攝像頭檢測到觀眾的位置信息后，隨即移動(dòng)面向該名觀眾，并維持和觀眾間的一定距離，以保證安全，并獲得較好的人臉識別性能和良好的人機(jī)交互效果。設(shè)在機(jī)器人眼部CCD攝像頭捕獲到觀眾的人臉圖像后，通過無線視頻發(fā)射器發(fā)送到PC機(jī)A上。人臉圖像識別模塊通過識別人臉的特征信息，如眼、眉、鼻、嘴的輪廓，判斷出該名觀眾的性別信息和年齡段范圍信息，并通過相應(yīng)的網(wǎng)絡(luò)協(xié)議發(fā)送到機(jī)器人本體上的嵌入式控制器內(nèi)，指導(dǎo)機(jī)器人做出相應(yīng)的動(dòng)作表演和語音控制，比如揮手、作揖、問好。同時(shí)，根據(jù)觀眾的性別，改變LED的顏色。比如以紅色表示女士，以藍(lán)色表示男士。相應(yīng)的，人臉圖像識別模塊判斷出人臉在整個(gè)圖像中的位置后，同樣發(fā)送給機(jī)器人本體上的嵌入式控制器內(nèi)，指導(dǎo)機(jī)器人調(diào)整自身的高度，使得機(jī)器人的視線和觀眾保持在同一個(gè)水平面上。
本發(fā)明中采用機(jī)器視覺進(jìn)行人臉基本信息識別；采用全景視覺和碼盤信息融合進(jìn)行機(jī)器人自定位；采用全景視覺，并輔助超聲波傳感器信息進(jìn)行環(huán)境信息提??；采用智能控制技術(shù)進(jìn)行機(jī)器人行為和語音的自主控制，各個(gè)模塊功能分離，易于設(shè)計(jì)和擴(kuò)展。采用多處理器協(xié)作的技術(shù)，將上訴各功能有機(jī)的組合成為一個(gè)整體，完成舞臺劇表演的任務(wù)，完美演繹與人和諧共處的主題。該機(jī)器人根據(jù)識別出的觀眾的基本信息，選擇相應(yīng)的行為和語言操作，動(dòng)作靈活，自主性強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)人機(jī)和諧交互，從而達(dá)到寓教于樂的目的。本發(fā)明機(jī)器人的相關(guān)控制技術(shù)也可推廣應(yīng)用于其他需要協(xié)調(diào)分布式控制的設(shè)備上。本發(fā)明所采用的直流伺服電機(jī)、奔騰級嵌入式控制器和運(yùn)動(dòng)控制卡使機(jī)器人的手臂和移動(dòng)行為響應(yīng)速度快；同時(shí)由于采用了位置伺服控制，使機(jī)器人的定位精度非常高。由于采用了多種傳感器融合的定位方法，機(jī)器人能夠精確定位，自動(dòng)適應(yīng)表演環(huán)境，并根據(jù)場景的不同進(jìn)行不同的動(dòng)作表演，智能性高。多種傳感器融合的技術(shù)同時(shí)使得機(jī)器人能夠自動(dòng)避障，提高其作為一種和人類進(jìn)行交互的娛樂機(jī)器人的安全性能。采用多處理器融合的控制技術(shù)，使得該機(jī)器人很方便就能擴(kuò)展其功能，比如增加其自由度，或者增加語音識別功能，而不需要重新進(jìn)行設(shè)計(jì)。


圖1為本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖具體實(shí)施方式
以下結(jié)合附圖和實(shí)例對本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步的描述。
如圖1所示，本發(fā)明包括人臉圖像識別控制器、環(huán)境感知和定位控制器、通訊控制和決策器、機(jī)器人本體行為控制器。分述如下1.人臉圖像識別控制器。人臉圖像識別控制器通過視覺信息識別在機(jī)器人面前的觀眾的性別和年齡范圍信息，并將此信息通過局域網(wǎng)發(fā)送至通訊控制和決策器。包括第一CCD攝像頭、無線視頻發(fā)射器、無線視頻接受器、圖像采集卡、第一個(gè)人電腦、人臉圖像識別模塊。CCD攝像頭采集在機(jī)器人前方的觀眾的圖像信息，該圖像信息通過無線視頻發(fā)射器發(fā)送出去，無線視頻接受器和圖像采集卡相連，圖像采集卡設(shè)在第一個(gè)人電腦上，人臉圖像識別模塊設(shè)在第一個(gè)人電腦內(nèi)，人臉圖像識別模塊識別出在機(jī)器人面前的觀眾的性別、年齡和高度信息。
2.環(huán)境感知和定位控制器。環(huán)境感知和定位控制器通過視覺信息獲得機(jī)器人的位置信息和周圍環(huán)境信息。包括第二CCD攝像頭、圖像采集卡、第二個(gè)人電腦、視覺定位模塊，第二CCD攝像頭通過視頻線將視頻信號傳輸至圖像采集卡，圖像采集卡設(shè)在在第二個(gè)人電腦上，視覺定位模塊設(shè)在第二個(gè)人電腦內(nèi)，視覺定位模塊檢測出機(jī)器人在舞臺中的位置信息、舞臺的邊界位置、障礙物的位置、觀眾的位置信息。
3.通訊控制和決策器。通訊控制和決策器根據(jù)前兩者的信息和機(jī)器人本體行為控制器通過無線局域網(wǎng)發(fā)送的機(jī)器人自身狀態(tài)信息決定機(jī)器人的行為動(dòng)作，以一定的協(xié)議發(fā)送至機(jī)器人本體行為控制器，控制機(jī)器人的行為。包括網(wǎng)絡(luò)集線器、無線網(wǎng)橋、網(wǎng)線、通訊控制和決策模塊，第一個(gè)人電腦和第二個(gè)人電腦通過網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)集線器相連，無線網(wǎng)橋通過網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)集線器相連，從而實(shí)現(xiàn)兩臺個(gè)人電腦以及機(jī)器人本體上的嵌入式處理器之間的互連，通訊控制和決策模塊設(shè)在第二個(gè)人電腦內(nèi)，完成各個(gè)系統(tǒng)之間的信息互連，以及各種信息的融合，最終確定機(jī)器人的行為控制指令，并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至機(jī)器人本體上的嵌入式控制器。
4.機(jī)器人本體行為控制器。包括傳感器系統(tǒng)、智能處理器系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)。分述如下所述的傳感器系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)編碼器、電位計(jì)和超聲波傳感器。旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)在伺服電機(jī)上，同時(shí)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡相連，反饋機(jī)器人的位置信號；電位計(jì)與電機(jī)輸出軸通過連軸器相連，電位計(jì)輸出由AD卡采集，反饋機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)；超聲波傳感器設(shè)在機(jī)器人底盤正前方，超聲波傳感器輸出由運(yùn)動(dòng)控制卡采集，反饋周圍環(huán)境信息。
所述的智能處理器系統(tǒng)包括嵌入式控制器、AD卡、IO卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、無線網(wǎng)卡、規(guī)劃控制模塊以及自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制模塊。嵌入式控制器設(shè)在機(jī)器人背包內(nèi)，行為規(guī)劃控制模塊設(shè)在嵌入式控制器的存儲器內(nèi)。該控制器通過PC104總線和AD卡、IO卡連接，通過USB接口和設(shè)在機(jī)器人背包內(nèi)的無線網(wǎng)卡連接，通過串口和設(shè)在機(jī)器人底盤內(nèi)的運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行信息交互。自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制模塊設(shè)在運(yùn)動(dòng)控制卡的存儲器內(nèi)。智能控制器根據(jù)傳感器系統(tǒng)采集的信息和通訊控制和決策器通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的控制指令對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令決定機(jī)器人的行為動(dòng)作，并對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)指令。
所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器。電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡連接，發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器和IO卡連接，揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器和IO卡連接，將智能處理器系統(tǒng)確定的機(jī)器人行為指令轉(zhuǎn)換為執(zhí)行系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)命令，同時(shí)完成信號的隔離和電平匹配。
所述的執(zhí)行系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器。手臂、膝部、頸部、移動(dòng)輪通過連軸器與伺服電機(jī)相連，伺服電機(jī)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器相連；發(fā)光二極管設(shè)在機(jī)器人的頸部和肩部，和發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器連接；揚(yáng)聲器設(shè)在機(jī)器人嘴部，和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器連接，根據(jù)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的直接驅(qū)動(dòng)命令最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的移動(dòng)，手臂的揮動(dòng)，頭的擺動(dòng)，膝部的曲伸，以及發(fā)光二極管顏色的改變，語音輸出的控制。
權(quán)利要求
1.一種基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，包括人臉圖像識別控制器、環(huán)境感知和定位控制器、通訊控制和決策器、機(jī)器人本體行為控制器，其特征在于，人臉圖像識別控制器通過視覺信息識別在機(jī)器人面前的觀眾的性別和年齡范圍信息，并將此信息通過局域網(wǎng)發(fā)送至通訊控制和決策器，環(huán)境感知和定位控制器通過視覺信息獲得機(jī)器人的位置信息和周圍環(huán)境信息，并通過局域網(wǎng)與通訊控制和決策器進(jìn)行信息交互，通訊控制和決策器根據(jù)前兩者的信息和機(jī)器人本體行為控制器通過無線局域網(wǎng)發(fā)送的機(jī)器人自身狀態(tài)信息決定機(jī)器人的行為動(dòng)作，以協(xié)議發(fā)送至機(jī)器人本體行為控制器，控制機(jī)器人的行為。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的人臉圖像識別控制器包括第一CCD攝像頭、無線視頻發(fā)射器、無線視頻接受器、圖像采集卡、第一個(gè)人電腦、人臉圖像識別模塊，第一CCD攝像頭采集在機(jī)器人前方的觀眾的圖像信息，該圖像信息通過無線視頻發(fā)射器發(fā)送出去，無線視頻接受器和圖像采集卡相連，圖像采集卡設(shè)在第一個(gè)人電腦上，人臉圖像識別模塊設(shè)在第一個(gè)人電腦內(nèi)，人臉圖像識別模塊識別出在機(jī)器人面前的觀眾的性別、年齡和高度信息。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的環(huán)境感知和定位控制器包括第二CCD攝像頭、圖像采集卡、第二個(gè)人電腦、視覺定位模塊，第二CCD攝像頭通過視頻線將視頻信號傳輸至圖像采集卡，圖像采集卡設(shè)在在第二個(gè)人電腦上，視覺定位模塊設(shè)在第二個(gè)人電腦內(nèi)，視覺定位模塊檢測出機(jī)器人在舞臺中的位置信息、舞臺的邊界位置、障礙物的位置、觀眾的位置信息。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的通訊控制和決策器包括網(wǎng)絡(luò)集線器、無線網(wǎng)橋、網(wǎng)線、通訊控制和決策模塊，第一個(gè)人電腦和第二個(gè)人電腦通過網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)集線器相連，無線網(wǎng)橋通過網(wǎng)線與網(wǎng)絡(luò)集線器相連，從而實(shí)現(xiàn)兩臺個(gè)人電腦以及機(jī)器人本體上的嵌入式處理器之間的互連，通訊控制和決策模塊設(shè)在第二個(gè)人電腦內(nèi)，完成各個(gè)系統(tǒng)之間的信息互連以及各種信息的融合，最終確定機(jī)器人的行為控制指令，并通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送至機(jī)器人本體上的嵌入式控制器。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的機(jī)器人本體行為控制器包括傳感器系統(tǒng)、智能處理器系統(tǒng)、驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)四個(gè)子系統(tǒng)，傳感器系統(tǒng)采集周圍環(huán)境信息和機(jī)器人自身姿態(tài)信息，并傳輸給智能處理器系統(tǒng)，智能處理器系統(tǒng)根據(jù)這些信息和通訊控制和決策器通過無線網(wǎng)絡(luò)發(fā)送過來的控制指令對驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)發(fā)出相應(yīng)的指令，由驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)最后控制執(zhí)行系統(tǒng)進(jìn)行動(dòng)作，來完成機(jī)器人的相關(guān)行為。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的智能處理器系統(tǒng)包括嵌入式控制器、AD卡、IO卡、運(yùn)動(dòng)控制卡、無線網(wǎng)卡、規(guī)劃控制模塊以及自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制模塊，行為規(guī)劃控制模塊設(shè)在嵌入式控制器的存儲器內(nèi)，嵌入式控制器通過PC104總線和AD卡、IO卡連接，嵌入式控制器通過USB接口和無線網(wǎng)卡連接，嵌入式控制器通過串口和運(yùn)動(dòng)控制卡進(jìn)行信息交互，自動(dòng)運(yùn)動(dòng)控制模塊設(shè)在運(yùn)動(dòng)控制卡的存儲器內(nèi)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的傳感器系統(tǒng)包括旋轉(zhuǎn)編碼器、電位計(jì)和超聲波傳感器，旋轉(zhuǎn)編碼器設(shè)在伺服電機(jī)上，同時(shí)與電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡相連，反饋機(jī)器人的位置信號，電位計(jì)與電機(jī)輸出軸通過連軸器相連，電位計(jì)輸出由AD卡采集，反饋機(jī)器人的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，超聲波傳感器設(shè)在機(jī)器人底盤正前方，超聲波傳感器輸出由運(yùn)動(dòng)控制卡采集，反饋周圍環(huán)境信息。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括電機(jī)驅(qū)動(dòng)器、發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器、揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和運(yùn)動(dòng)控制卡連接，發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器和IO卡連接，揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器和IO卡連接，將智能處理器系統(tǒng)確定的機(jī)器人行為指令轉(zhuǎn)換為執(zhí)行系統(tǒng)直接驅(qū)動(dòng)命令，同時(shí)完成信號的隔離和電平匹配。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，其特征是，所述的執(zhí)行系統(tǒng)包括伺服電機(jī)、發(fā)光二極管、揚(yáng)聲器，伺服電機(jī)和電機(jī)驅(qū)動(dòng)器連接，發(fā)光二極管和發(fā)光二極管驅(qū)動(dòng)器連接，揚(yáng)聲器和揚(yáng)聲器驅(qū)動(dòng)器連接，最終實(shí)現(xiàn)機(jī)器人本體的移動(dòng)、手臂的揮動(dòng)、頭的擺動(dòng)、膝部的曲伸以及發(fā)光二極管顏色的改變和語音輸出的控制。
全文摘要
一種屬于機(jī)電控制技術(shù)領(lǐng)域的基于多處理器協(xié)作的智能表演機(jī)器人的控制系統(tǒng)，本發(fā)明包括人臉圖像識別控制器、環(huán)境感知和定位控制器、通訊控制和決策器、機(jī)器人本體行為控制器，人臉圖像識別控制器通過視覺信息識別在機(jī)器人面前的觀眾的性別和年齡范圍信息，并將此信息通過局域網(wǎng)發(fā)送至通訊控制和決策器；環(huán)境感知和定位控制器通過視覺信息獲得機(jī)器人的位置信息和周圍環(huán)境信息，并通過局域網(wǎng)與通訊控制和決策器進(jìn)行信息交互；通訊控制和決策器根據(jù)前兩者的信息和機(jī)器人本體行為控制器通過無線局域網(wǎng)發(fā)送的機(jī)器人自身狀態(tài)信息決定機(jī)器人的行為動(dòng)作。本發(fā)明易于功能擴(kuò)展和二次開發(fā)，且價(jià)格低廉，安全可靠。
文檔編號B25J13/00GK1730135SQ20051002680
公開日2006年2月8日 申請日期2005年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2005年6月16日
發(fā)明者曹其新, 黃彥文, 付莊, 趙言正, 周金良 申請人:上海交通大學(xué)