本發(fā)明涉及智能機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種開放式服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著我國勞動(dòng)力成本日益增加、社會(huì)老齡化程度加劇，服務(wù)機(jī)器人再一次進(jìn)入人們的視野。

目前的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品主要針對(duì)家庭服務(wù)、商業(yè)服務(wù)、助老助殘及其它特殊行業(yè)，人們對(duì)其技術(shù)期望很高。但是，就服務(wù)機(jī)器人發(fā)展周期來看，其關(guān)鍵技術(shù)實(shí)用化程度不夠、傳感器模塊成本太高，這些嚴(yán)重制約了當(dāng)前服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)業(yè)的成長壯大。盡管服務(wù)機(jī)器人近年來成為資本追逐的熱點(diǎn)，但更多的投資商和研發(fā)機(jī)構(gòu)尚處于觀望和嘗試狀態(tài)。

與手機(jī)、電腦等消費(fèi)類電子產(chǎn)品不同，現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人難以形成一套統(tǒng)一的規(guī)范和平臺(tái)，而且在目前已有的服務(wù)機(jī)器人控制系統(tǒng)中，服務(wù)機(jī)器人的體系結(jié)構(gòu)都存在通用性上的不足，并且這一問題已經(jīng)影響到了服務(wù)機(jī)器人技術(shù)研究發(fā)展，市面上現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品少有可擴(kuò)展、可升級(jí)接口，不利于產(chǎn)品的長期演進(jìn)和增值。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種開放式服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，通過在可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端和可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)中增加可擴(kuò)展接口來支持系統(tǒng)兼容性，保證服務(wù)機(jī)器人在原有硬件平臺(tái)進(jìn)行功能擴(kuò)展；通過引入云計(jì)算技術(shù)，整合了智能終端制造業(yè)、計(jì)算機(jī)硬件制造業(yè)、計(jì)算機(jī)軟件服務(wù)業(yè)、電信服務(wù)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè)的技術(shù)成果，有利于主流信息產(chǎn)業(yè)對(duì)這一產(chǎn)品的技術(shù)和資源支持，成為各產(chǎn)業(yè)上的新型經(jīng)濟(jì)增長點(diǎn)。

本發(fā)明解決上述技術(shù)問題的技術(shù)方案如下：一種開放式服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，包括可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端、可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)以及功能設(shè)備；

所述可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端用于接收用戶輸入數(shù)據(jù)，向所述可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)無線發(fā)送服務(wù)要求包，并接收所述可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)反饋的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果；

所述可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)用于接收所述可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端發(fā)送的服務(wù)要求包，將所述服務(wù)要求包解析成對(duì)應(yīng)的功能指令集，向所述功能設(shè)備發(fā)出任務(wù)控制指令，并接收所述功能設(shè)備返回的執(zhí)行結(jié)果；

所述功能設(shè)備用于接收所述可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)發(fā)出的任務(wù)控制指令，并向所述可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)返回指令執(zhí)行結(jié)果。

本發(fā)明的有益效果是：該系統(tǒng)通過可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端向可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)無線發(fā)送服務(wù)要求包，可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)將服務(wù)要求包解析成對(duì)應(yīng)的功能指令集，向功能設(shè)備發(fā)出任務(wù)控制指令，該系統(tǒng)允許服務(wù)機(jī)器人靈活配置，可以根據(jù)用戶的不同需求選擇相應(yīng)的功能設(shè)備，從而解決了現(xiàn)有服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)通用性不強(qiáng)的問題，有利于產(chǎn)品的長期演進(jìn)和增值，不僅能讓投資商看到資本投入后的滾動(dòng)升值預(yù)期，而且讓用戶看到了產(chǎn)品的功能升級(jí)預(yù)期，更能讓主流信息產(chǎn)業(yè)看到了新的利潤增長點(diǎn)。

在上述技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本發(fā)明還可以做如下改進(jìn)。

進(jìn)一步，所述可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端包括功能應(yīng)用模塊、可擴(kuò)展應(yīng)用接口模塊及任務(wù)指派模塊，所述任務(wù)指派模塊分別接收所述功能應(yīng)用模塊和可擴(kuò)展應(yīng)用接口模塊發(fā)送的功能應(yīng)用并形成服務(wù)要求包；所述功能應(yīng)用模塊包括人物識(shí)別單元、地圖學(xué)習(xí)單元、語音對(duì)話單元、導(dǎo)引單元、巡視單元、助手單元、遙操作單元及娛樂單元。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是在可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端中增加可擴(kuò)展應(yīng)用接口模塊來支持系統(tǒng)兼容性，保證服務(wù)機(jī)器人在原有硬件平臺(tái)進(jìn)行功能擴(kuò)展。

進(jìn)一步，所述可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)包括接收服務(wù)要求包的任務(wù)理解模塊及與所述任務(wù)理解模塊分別調(diào)用的本地智能計(jì)算組件和云計(jì)算組件，以及與所述本地智能計(jì)算組件、云計(jì)算組件和任務(wù)理解模塊共同調(diào)用的管理內(nèi)核，以及管理內(nèi)核調(diào)用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊；

所述任務(wù)理解模塊向所述可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端返回任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，所述本地智能計(jì)算組件向任務(wù)理解模塊返回本地智能算法計(jì)算結(jié)果，所述云計(jì)算組件向任務(wù)理解模塊返回云服務(wù)平臺(tái)的計(jì)算結(jié)果，所述管理內(nèi)核向本地智能計(jì)算組件、云計(jì)算組件返回執(zhí)行結(jié)果，所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊向管理內(nèi)核返回所述功能設(shè)備執(zhí)行結(jié)果。

進(jìn)一步，所述本地智能計(jì)算組件包括可擴(kuò)展本地計(jì)算接口模塊及本地計(jì)算模塊，所述本地計(jì)算模塊包括地圖構(gòu)建單元、行駛軌跡規(guī)劃單元、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃單元、機(jī)器視覺單元及多機(jī)協(xié)同單元；

所述云計(jì)算組件包括語音識(shí)別模塊、人臉識(shí)別模塊及可擴(kuò)展云計(jì)算接口模塊；

所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊包括可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口驅(qū)動(dòng)單元及本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元，所述本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元包括底盤驅(qū)動(dòng)、機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)、位姿傳感器驅(qū)動(dòng)、視覺驅(qū)動(dòng)、音頻驅(qū)動(dòng)、溫濕度驅(qū)動(dòng)及無線通信驅(qū)動(dòng)。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是在可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)中增加可擴(kuò)展本地計(jì)算接口模塊及可擴(kuò)展云計(jì)算接口模塊來支持系統(tǒng)兼容性，保證服務(wù)機(jī)器人在原有軟硬件平臺(tái)新增來自本地計(jì)算和云端計(jì)算的智能算法；通過引入云計(jì)算技術(shù)，在增強(qiáng)其智能的同時(shí)跟主流信息產(chǎn)業(yè)鏈保持銜接，使得服務(wù)機(jī)器人不再是一個(gè)單純的機(jī)電產(chǎn)品，而是一個(gè)涉及到智能終端制造業(yè)、計(jì)算機(jī)硬件制造業(yè)、計(jì)算機(jī)軟件服務(wù)業(yè)、電信服務(wù)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè)的綜合性產(chǎn)品。

進(jìn)一步，所述管理內(nèi)核包括計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理模塊及設(shè)備抽象模塊；所述設(shè)備抽象模塊以統(tǒng)一接口形式供計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)和機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理模塊調(diào)用。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是把成熟而且兼容性良好的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)引入機(jī)器人核心軟件系統(tǒng)，從根本上的保證了機(jī)器人功能的兼容性和擴(kuò)展性，同時(shí)，設(shè)備抽象模塊屏蔽底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)的差異性，以統(tǒng)一的訪問接口實(shí)現(xiàn)了上層軟件與底層設(shè)備的分離，便于上層軟件開發(fā)與功能設(shè)備開發(fā)的獨(dú)立開展。

進(jìn)一步，所述機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理模塊包括行為安全性控制單元、實(shí)時(shí)性控制單元。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是為避免機(jī)器人行為安全風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)出指令前由行為安全性控制單元對(duì)動(dòng)作目標(biāo)和動(dòng)作結(jié)果進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，禁止危害人身安全和破壞周圍環(huán)境的行為，同時(shí)，通過實(shí)時(shí)性控制單元來調(diào)整運(yùn)動(dòng)控制指令與控制系統(tǒng)其它指令優(yōu)先級(jí)，用于保證運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)控制和反饋。

進(jìn)一步，所述功能設(shè)備包括本地設(shè)備和可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口，所述可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口采用串口RS232/485、USB接口、以太網(wǎng)接口及藍(lán)牙接口；所述本地設(shè)備包括底盤控制器、機(jī)械臂控制器、位姿傳感器、視覺傳感器、麥克風(fēng)喇叭、溫濕度傳感器及無線通信單元。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是通過集成本地設(shè)備，豐富了機(jī)器人的行為能力和環(huán)境感知能力，同時(shí)，根據(jù)用戶對(duì)性能的不同需求，通過可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口連接其相應(yīng)的功能設(shè)備，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人靈活配置，不僅能讓投資商看到資本投入后的滾動(dòng)升值預(yù)期，而且讓用戶看到了產(chǎn)品的功能升級(jí)預(yù)期，更能讓主流信息產(chǎn)業(yè)看到了新的利潤增長點(diǎn)。

進(jìn)一步，所述向功能設(shè)備發(fā)出的任務(wù)控制指令至少包括底盤運(yùn)動(dòng)指令、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)指令、位姿傳感器采集位姿數(shù)據(jù)指令、視覺傳感器采集視頻指令、麥克風(fēng)采集音頻指令、溫濕度傳感器采集溫濕度指令、無線通信單元發(fā)送數(shù)據(jù)指令中的一種。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是根據(jù)服務(wù)機(jī)器人所連接的功能設(shè)備發(fā)出相應(yīng)的控制指令。

進(jìn)一步，所述向服務(wù)可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)返回指令執(zhí)行結(jié)果至少為底盤控制器執(zhí)行結(jié)果、機(jī)械臂控制器執(zhí)行結(jié)果、位姿參數(shù)、視頻、音頻、無線通信單元發(fā)送狀態(tài)或接收的數(shù)據(jù)中的一種。

采用上述進(jìn)一步方案的有益效果是將連接的功能設(shè)備執(zhí)行結(jié)果反饋給服務(wù)可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)。

進(jìn)一步，所述用戶輸入數(shù)據(jù)至少為視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、觸屏信號(hào)中的一種。

附圖說明

圖1為本發(fā)明系統(tǒng)原理圖；

圖2為可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端新增功能應(yīng)用流程圖；

圖3為可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端任務(wù)指派模塊工作流程圖；

圖4為可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)任務(wù)理解模塊工作流程圖；

圖5為可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)新增本地智能計(jì)算模塊工作流程圖；

圖6為可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)新增云計(jì)算模塊工作流程圖；

圖7為可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理模塊工作流程圖；

圖8為可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)新增設(shè)備流程圖。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的原理和特征進(jìn)行描述，所舉實(shí)例只用于解釋本發(fā)明，并非用于限定本發(fā)明的范圍。

如圖1所示為本發(fā)明系統(tǒng)原理圖，為了解決市面上現(xiàn)有的服務(wù)機(jī)器人產(chǎn)品少有可擴(kuò)展、可升級(jí)接口，不利于產(chǎn)品的長期演進(jìn)和增值的問題，本發(fā)明提供了一種開放式服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過在可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端和可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)中增加可擴(kuò)展接口模塊來支持系統(tǒng)兼容性，保證服務(wù)機(jī)器人在原有硬件平臺(tái)進(jìn)行功能擴(kuò)展；通過引入云計(jì)算技術(shù)，在增強(qiáng)其智能的同時(shí)跟主流信息產(chǎn)業(yè)鏈保持銜接，使得服務(wù)機(jī)器人不再是一個(gè)單純的機(jī)電產(chǎn)品，而是一個(gè)涉及到智能終端制造業(yè)、計(jì)算機(jī)硬件制造業(yè)、計(jì)算機(jī)軟件服務(wù)業(yè)、電信服務(wù)業(yè)、互聯(lián)網(wǎng)服務(wù)業(yè)的綜合性產(chǎn)品，允許服務(wù)機(jī)器人靈活配置，可以根據(jù)用戶對(duì)性能的不同需求選擇不同成本配置的產(chǎn)品，不僅能讓投資商看到資本投入后的滾動(dòng)升值預(yù)期，而且讓用戶看到了產(chǎn)品的功能升級(jí)預(yù)期，更能讓主流信息產(chǎn)業(yè)看到了新的利潤增長點(diǎn)。

本發(fā)明提及的開放式服務(wù)機(jī)器人包括底盤、控制箱、機(jī)械臂、電池和一些功能設(shè)備；控制箱是機(jī)器人的控制核心，安裝了一臺(tái)嵌入式工控機(jī)和電池，工控機(jī)運(yùn)行著可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)，電池向其它部件提供電源；機(jī)械臂、底盤及其它功能設(shè)備通過標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口接入嵌入式工控機(jī)；用戶在智能手機(jī)或平板電腦上安裝可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端，可通過APP與機(jī)器人進(jìn)行人機(jī)交互，也可以通過語音方式與機(jī)器人進(jìn)行人機(jī)交互。

本發(fā)明的一種開放式服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)，包括可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端、可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)以及功能設(shè)備；可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端用于接收用戶輸入數(shù)據(jù)，向可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)無線發(fā)送服務(wù)要求包，并接收可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)反饋的任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，其中，用戶輸入數(shù)據(jù)至少為視頻數(shù)據(jù)、音頻數(shù)據(jù)、觸屏信號(hào)中的一種；可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)用于接收所述可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端發(fā)送的服務(wù)要求包，將服務(wù)要求包解析成對(duì)應(yīng)的功能指令集，向所述功能設(shè)備發(fā)出任務(wù)控制指令，并接收功能設(shè)備返回的執(zhí)行結(jié)果；功能設(shè)備用于接收可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)發(fā)出的任務(wù)控制指令，并向可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)返回指令執(zhí)行結(jié)果。

可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端包括功能應(yīng)用模塊、可擴(kuò)展應(yīng)用接口模塊及任務(wù)指派模塊，任務(wù)指派模塊分別接收功能應(yīng)用模塊和可擴(kuò)展應(yīng)用接口模塊發(fā)送的功能應(yīng)用并形成服務(wù)要求包，其中，功能應(yīng)用模塊包括人物識(shí)別單元、地圖學(xué)習(xí)單元、語音對(duì)話單元、導(dǎo)引單元、巡視單元、助手單元、遙操作單元及娛樂單元，其具體內(nèi)容如下：

①人物識(shí)別單元，發(fā)現(xiàn)人物目標(biāo)并跟隨該目標(biāo)移動(dòng)，便于與用戶隨時(shí)進(jìn)行交互，根據(jù)底盤上安裝的傳感器類型，可以選擇視覺傳感器進(jìn)行圖像檢測(cè)，也可以選擇對(duì)目標(biāo)攜帶的RFID標(biāo)簽進(jìn)行射頻信號(hào)檢測(cè)，以及選擇其它檢測(cè)方式；

②地圖學(xué)習(xí)單元，告知服務(wù)機(jī)器人對(duì)所處環(huán)境進(jìn)行檢測(cè)，創(chuàng)建環(huán)境地圖并記錄一些關(guān)鍵位置點(diǎn)，根據(jù)底盤上安裝的傳感器類型，可以選擇視覺傳感器進(jìn)行圖像檢測(cè)，也可以選擇激光雷達(dá)進(jìn)行激光掃描，以及選擇其它檢測(cè)方式；

③語音對(duì)話單元，與用戶進(jìn)行人機(jī)對(duì)答、信息交互。該功能可以嵌入到可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端，利用智能手機(jī)或平板電腦自帶的語音拾取模塊進(jìn)行交互，也可以獨(dú)立在底盤上安裝麥克風(fēng)和喇叭，由用戶直接與機(jī)器人進(jìn)行交互；

④導(dǎo)引單元，通過人機(jī)交互了解到用戶需求，引導(dǎo)用戶到某個(gè)目的地。根據(jù)底盤上安裝的傳感器類型，可以選擇視覺傳感器進(jìn)行目的地圖像匹配，也可以選擇對(duì)目的地RFID標(biāo)簽進(jìn)行射頻信號(hào)匹配，還可以選擇激光雷達(dá)進(jìn)行目的地特征匹配，以及選擇其它匹配方式；

⑤巡視單元，按照用戶指定路線進(jìn)行來回行駛，并把沿線視頻傳到用戶的可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端。根據(jù)底盤上安裝的傳感器類型，可以選擇傳輸環(huán)境溫濕度、氣壓、風(fēng)速等信息；

⑥助手單元，通過機(jī)械臂、底盤等運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)完成用戶指定的某項(xiàng)任務(wù)，比如抬舉重物、水中取物等。為配置該功能，需要在機(jī)械臂上安裝視覺、測(cè)距器等輔助傳感器；

⑦遙操作單元，用戶可通過可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端對(duì)服務(wù)機(jī)器人進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，通過視頻實(shí)時(shí)偵測(cè)周邊環(huán)境；

⑧娛樂單元，用戶可以通過可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端與服務(wù)機(jī)器人開展游戲；

⑨可擴(kuò)展應(yīng)用接口模塊，以插件的形式約定功能集成方法，為了添加新增功能應(yīng)用，需要在服務(wù)機(jī)器人底盤上安裝支持該功能的設(shè)備，并在可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)中安裝該設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序，如圖2所示為新增功能應(yīng)用流程圖，可擴(kuò)展應(yīng)用接口模塊首先詢問任務(wù)指派模塊可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)是否安裝了新設(shè)備，如果安裝了新設(shè)備，則該新增功能應(yīng)用申請(qǐng)成功，否則，申請(qǐng)失敗。

⑩任務(wù)指派模塊，如圖3所示為任務(wù)指派模塊工作流程，首先與可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)建立連接，根據(jù)用戶在可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端選擇的功能應(yīng)用形成服務(wù)要求包，并按照專用通信協(xié)議把該要求封裝成服務(wù)要求包，最后下達(dá)給下層可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)的任務(wù)理解模塊，并接收該系統(tǒng)反饋的執(zhí)行結(jié)果。

可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)是機(jī)器人控制核心，與運(yùn)行該系統(tǒng)的計(jì)算機(jī)共同構(gòu)成了機(jī)器人大腦?？蓴U(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)包括無線通訊單元，通過無線通信單元與可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端連接。為便于獲取底層設(shè)備驅(qū)動(dòng)程序、保證系統(tǒng)功能兼容性和擴(kuò)展性，可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)軟件安裝在通用計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)上，比如Linux系統(tǒng)、Windows系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括接受服務(wù)要求包的任務(wù)理解模塊及所述任務(wù)理解模塊分別調(diào)用的本地智能計(jì)算組件及云計(jì)算組件，以及所述本地智能計(jì)算組件、云計(jì)算組件及任務(wù)理解模塊共同調(diào)用的管理內(nèi)核，以及管理內(nèi)核調(diào)用的設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊，所述任務(wù)理解模塊向可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端返回任務(wù)執(zhí)行結(jié)果，所述本地智能計(jì)算組件向任務(wù)理解模塊返回本地智能算法計(jì)算結(jié)果，所述云計(jì)算組件向任務(wù)理解模塊返回云服務(wù)平臺(tái)的計(jì)算結(jié)果，所述管理內(nèi)核向本地智能計(jì)算組件、云計(jì)算組件返回底層軟硬件執(zhí)行結(jié)果，所述設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊向管理內(nèi)核返回底層功能設(shè)備運(yùn)行狀態(tài)。其中，向功能設(shè)備發(fā)出的任務(wù)控制指令至少為底盤運(yùn)動(dòng)指令、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)指令、位姿傳感器采集位姿數(shù)據(jù)指令、視覺傳感器采集視頻指令、麥克風(fēng)采集音頻指令、溫濕度傳感器采集溫濕度指令、無線通信單元發(fā)送數(shù)據(jù)指令中的一種；向可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)返回指令執(zhí)行結(jié)果至少為底盤控制器執(zhí)行結(jié)果、機(jī)械臂控制器執(zhí)行結(jié)果、位姿參數(shù)、視頻、音頻、無線通信單元發(fā)送狀態(tài)或接收的數(shù)據(jù)。

其服務(wù)可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)具體內(nèi)容如下：

1）任務(wù)理解模塊，如圖4為任務(wù)理解模塊工作流程，首先與可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端建立連接，把可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端下達(dá)的服務(wù)要求包解析成功能指令集，再把這些指令集下達(dá)給本地智能計(jì)算組件、云計(jì)算組件和管理內(nèi)核，最后再把任務(wù)執(zhí)行結(jié)果反饋給任務(wù)指派模塊。

2）本地計(jì)算組件，適用于本地計(jì)算機(jī)資源處理、需要快速響應(yīng)的智能算法，包括本地計(jì)算接口模塊，其中本地計(jì)算接口模塊包括地圖構(gòu)建單元、行駛軌跡規(guī)劃單元、機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃單元、機(jī)器視覺單元及多機(jī)協(xié)同單元；另外，還有可擴(kuò)展本地計(jì)算接口模塊，便于增加其它智能計(jì)算方法，其中，

①可擴(kuò)展本地計(jì)算接口模塊，以功能指令集的形式約定本地智能計(jì)算的訪問方法，為新增本地智能計(jì)算方法，需要把實(shí)現(xiàn)代碼包裝成功能指令集以供任務(wù)理解模塊訪問，如圖5所示為新增本地智能計(jì)算模塊的流程，需要訪問管理內(nèi)核，如果本地系統(tǒng)資源支持該申請(qǐng)，則申請(qǐng)成功，否則，申請(qǐng)失敗。

②地圖構(gòu)建單元，利用傳感器檢測(cè)的環(huán)境特征創(chuàng)建地圖，為后續(xù)自主行駛提供依據(jù)。具體實(shí)現(xiàn)可采用SLAM等經(jīng)典算法，支持可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端的地圖學(xué)習(xí)單元、導(dǎo)引單元、巡視單元、助手單元等功能應(yīng)用；

③行駛軌跡規(guī)劃單元，利用地圖和傳感器檢測(cè)的位姿信息安排全局和局部行駛路徑，并在行駛中避開障礙物。具體實(shí)現(xiàn)有全局路徑規(guī)劃的A*算法、局部路徑規(guī)劃的動(dòng)態(tài)窗口法（DWA）等，支持可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端的導(dǎo)引單元、巡視單元、助手單元等功能應(yīng)用；

④機(jī)械臂運(yùn)動(dòng)軌跡規(guī)劃單元，利用傳感器檢測(cè)的機(jī)械臂各單元姿態(tài)安排運(yùn)動(dòng)軌跡，并在移動(dòng)中避開障礙物。具體實(shí)現(xiàn)有概率路標(biāo)法(PRM)、快速擴(kuò)展隨機(jī)樹法(RRT)等經(jīng)典算法等，支持可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端的巡視單元、助手單元等功能應(yīng)用；

⑤機(jī)器視覺單元，利用視覺傳感器采集的圖像信息完成目標(biāo)識(shí)別等。具體實(shí)現(xiàn)有圖像特征提取算法、圖像匹配算法，支持可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端的導(dǎo)引單元、巡視單元、助手單元等功能應(yīng)用；

⑥多機(jī)協(xié)同單元，計(jì)算多機(jī)器人協(xié)同工作策略，利用機(jī)器人攜帶的無線通信設(shè)備建立自組織網(wǎng)絡(luò)，通過交互信息了解各自的方位和任務(wù)。具體實(shí)現(xiàn)可采用AODV等經(jīng)典路由算法，支持可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端的巡視單元、助手單元等功能應(yīng)用；

3）云計(jì)算組件，適用于遠(yuǎn)程云計(jì)算資源處理的智能算法，包括：語音識(shí)別模塊、人臉識(shí)別模塊，另外，還有可擴(kuò)展云計(jì)算接口模塊，便于增加其它云計(jì)算方法，其中，

①可擴(kuò)展云計(jì)算接口模塊，以功能指令集的形式約定云計(jì)算的訪問方法，為新增云計(jì)算方法，需要把實(shí)現(xiàn)代碼包裝成功能指令集以供任務(wù)理解模塊訪問，如圖6所示為新增云計(jì)算方法的流程，需要訪問管理內(nèi)核，如果云服務(wù)平臺(tái)支持該申請(qǐng)，則申請(qǐng)成功，否則，申請(qǐng)失敗。

②語音識(shí)別模塊，將采集的語音信號(hào)轉(zhuǎn)換成機(jī)器人可理解的語義，可利用比較成熟的云計(jì)算平臺(tái)提高識(shí)別的準(zhǔn)確性和環(huán)境適應(yīng)度，支持可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端的語音對(duì)話單元、助手單元等功能應(yīng)用。

③人臉識(shí)別模塊，將采集的人臉圖像特征跟具體人物對(duì)應(yīng)起來，可利用比較成熟的云計(jì)算平臺(tái)提高識(shí)別的準(zhǔn)確性和環(huán)境適應(yīng)度，支持可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端的導(dǎo)引單元、助手單元等功能應(yīng)用。

4）管理內(nèi)核，對(duì)機(jī)器人軟硬件資源進(jìn)行管理，屏蔽底層硬件差異，包括：計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理模塊和設(shè)備抽象模塊，其中，

①計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)，是管理內(nèi)核實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)，其可靠性、穩(wěn)定性、標(biāo)準(zhǔn)性和兼容性為服務(wù)機(jī)器人的可靠服務(wù)、硬件兼容、長期擴(kuò)展提供了基礎(chǔ)。具體可選擇Linux、Windows等。

②機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理模塊，服務(wù)機(jī)器人的底盤和機(jī)械臂是具備運(yùn)動(dòng)功能的特殊設(shè)備，傳統(tǒng)的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)按普通設(shè)備進(jìn)行管理，缺乏安全性和實(shí)時(shí)性約束，機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理對(duì)這類特殊設(shè)備執(zhí)行動(dòng)作前進(jìn)行分析，并根據(jù)分析結(jié)果進(jìn)行動(dòng)作限制。

如圖7所示，為避免服務(wù)機(jī)器人行為安全風(fēng)險(xiǎn)，在發(fā)出指令前由行為安全性控制單元對(duì)動(dòng)作目標(biāo)和動(dòng)作結(jié)果進(jìn)行對(duì)比評(píng)估，禁止危害人身安全和破壞周圍環(huán)境的行為，如果評(píng)估結(jié)果為安全，則通過行為實(shí)時(shí)性控制單元來調(diào)整運(yùn)動(dòng)控制指令與系統(tǒng)其它指令優(yōu)先級(jí)，以保證運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的實(shí)時(shí)執(zhí)行和反饋，如果評(píng)估結(jié)果為不安全，則禁止該指令。

③設(shè)備抽象模塊，設(shè)備抽象模塊屏蔽底層硬件設(shè)備差異，為計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)及機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)管理模塊提供統(tǒng)一的設(shè)備訪問接口。

5）設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊，設(shè)備驅(qū)動(dòng)模塊是差異化的底層硬件設(shè)備訪問方案，以軟件形式嵌入在計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)中，為上層各種服務(wù)功能實(shí)現(xiàn)提供信號(hào)或數(shù)據(jù)的輸入輸出方法，包括可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口驅(qū)動(dòng)單元及本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元，所述本地設(shè)備驅(qū)動(dòng)單元包括底盤驅(qū)動(dòng)、機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)、位姿傳感器驅(qū)動(dòng)、視覺驅(qū)動(dòng)、音頻驅(qū)動(dòng)、溫濕度驅(qū)動(dòng)及無線通信驅(qū)動(dòng)。

按照計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)約定的外設(shè)驅(qū)動(dòng)程序結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)驅(qū)動(dòng)后，可增加新的功能設(shè)備，圖8為新增設(shè)備驅(qū)動(dòng)流程，系統(tǒng)注冊(cè)新設(shè)備，詢問新設(shè)備是否安裝，如果新設(shè)備已安裝，則為新設(shè)備分配系統(tǒng)資源，新設(shè)備注冊(cè)成功；如果新設(shè)備未安裝，則新設(shè)備注冊(cè)失敗。

功能設(shè)備包括了本地功能設(shè)備及可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口，其中，本地功能設(shè)備包括底盤控制器、機(jī)械臂控制器、位姿傳感器、視覺傳感器、麥克風(fēng)喇叭、溫濕度傳感器及無線通信單元，功能設(shè)備接收可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)發(fā)出的任務(wù)控制指令、并返回指令執(zhí)行結(jié)果。其中，可擴(kuò)展標(biāo)準(zhǔn)設(shè)備接口采用常見的串口RS232/485、USB接口、以太網(wǎng)接口、藍(lán)牙接口，在普通的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)下保持系統(tǒng)兼容性。

本發(fā)明通過可擴(kuò)展的人機(jī)交互終端向可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)無線發(fā)送服務(wù)要求包，可擴(kuò)展的機(jī)器人智能系統(tǒng)根據(jù)服務(wù)要求包傳送控制指令控制功能設(shè)備執(zhí)行任務(wù)，該系統(tǒng)允許服務(wù)機(jī)器人靈活配置，可以根據(jù)用戶的不同需求選擇相應(yīng)的功能設(shè)備，從而解決了現(xiàn)有服務(wù)機(jī)器人系統(tǒng)通用性不強(qiáng)的問題，有利于產(chǎn)品的長期演進(jìn)和增值，不僅能讓投資商看到資本投入后的滾動(dòng)升值預(yù)期，而且讓用戶看到了產(chǎn)品的功能升級(jí)預(yù)期，更能讓主流信息產(chǎn)業(yè)看到了新的利潤增長點(diǎn)。

以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例，并不用以限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。