本發(fā)明涉及仿生機(jī)器人領(lǐng)域，特別是涉及一種仿人機(jī)器人控制裝置及其控制方法。

背景技術(shù)：

隨著人們教育水平的不斷提高，越來(lái)越少人愿意從事低技術(shù)、低附加值的服務(wù)業(yè)，如迎賓、咨詢、接待等工作；同時(shí)，隨著機(jī)器人技術(shù)的日益成熟，尤其是仿人機(jī)器人領(lǐng)域中運(yùn)動(dòng)控制、語(yǔ)音語(yǔ)義識(shí)別、圖像識(shí)別等技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，逐漸凸顯出仿人服務(wù)型機(jī)器人的未來(lái)發(fā)展前景，因全球人口老齡化的加劇，服務(wù)型機(jī)器人的市場(chǎng)廣闊，仿人機(jī)器人也逐步成為研究應(yīng)用的一個(gè)熱點(diǎn)。機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制技術(shù)是機(jī)器人發(fā)展的核心技術(shù)之一，然而目前的機(jī)器人控制線路復(fù)雜，成本高昂。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明提供一種線路簡(jiǎn)單、成本低廉的仿人機(jī)器人控制裝置及其控制方法。

本發(fā)明解決其技術(shù)問(wèn)題所采用的技術(shù)方案是：

一種仿人機(jī)器人控制裝置，包括設(shè)置于機(jī)器人內(nèi)部的機(jī)器人控制器，機(jī)器人控制器包括上位機(jī)和與上位機(jī)通信連接的下位機(jī)，下位機(jī)與機(jī)器人的各運(yùn)動(dòng)部件相連接，還設(shè)置有信號(hào)采集器，信號(hào)采集器與上位機(jī)通信連接，上位機(jī)根據(jù)信號(hào)采集器采集到的信息發(fā)出信號(hào)給下位機(jī)進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)控制。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，信號(hào)采集器包括位置采集器、音頻采集器和圖像采集器，位置采集器、音頻采集器和圖像采集器均與上位機(jī)通信連接。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，上位機(jī)還通信連接有音頻隔離器，音頻隔離器還通信連接有音頻放大器，音頻放大器連接有進(jìn)行語(yǔ)音輸出的擴(kuò)音器。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，還設(shè)置有均與下位機(jī)通信連接的頭部控制板、手臂控制板、腰部驅(qū)動(dòng)器和驅(qū)動(dòng)眼瞼實(shí)現(xiàn)眨眼動(dòng)作的眼瞼驅(qū)動(dòng)器。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，上位機(jī)為上位機(jī)語(yǔ)音芯片，位置采集器為位置傳感器，音頻采集器為麥克風(fēng)，圖像采集器為攝像頭，下位機(jī)為STM32控制板，頭部控制板和手臂控制板均為舵機(jī)控制板，腰部驅(qū)動(dòng)器為M542驅(qū)動(dòng)器，眼瞼驅(qū)動(dòng)器為高電平繼電器，音頻隔離器為音頻隔離模塊，音頻放大器為音頻功放板。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，一種仿人機(jī)器人控制方法，包括以下步驟：

1）、通過(guò)信號(hào)采集器采集機(jī)器人周邊的位置信息、音頻信息和圖像信息并將位置信息、音頻信息和圖像信息匯總到上位機(jī)；

2）、上位機(jī)根據(jù)匯總的位置信息、音頻信息和圖像信息作出分析并發(fā)出信號(hào)給下位機(jī)；

3）、下位機(jī)根據(jù)上位機(jī)發(fā)出的信號(hào)發(fā)送控制信息給頭部控制板、手臂控制板、腰部驅(qū)動(dòng)器和眼瞼驅(qū)動(dòng)器；

4）、機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件基于接收到的頭部控制板、手臂控制板、腰部驅(qū)動(dòng)器和眼瞼驅(qū)動(dòng)器的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件的預(yù)定運(yùn)動(dòng)。

作為上述技術(shù)方案的進(jìn)一步改進(jìn)，機(jī)器人的各運(yùn)動(dòng)部件上還設(shè)置有運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集器，各運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集器均與上位機(jī)通信連接。

本發(fā)明的有益效果：此仿人機(jī)器人控制裝置及其控制方法通過(guò)上位機(jī)、信號(hào)采集器和下位機(jī)的設(shè)置，上位機(jī)基于信號(hào)采集器采集到的位置、音頻和圖像信息綜合分析并發(fā)出控制信號(hào)給下位機(jī)，下位機(jī)再將運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)送給機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，該仿人機(jī)器人控制裝置及其控制方法線路簡(jiǎn)單、成本低廉。

附圖說(shuō)明

下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步說(shuō)明：

圖1是機(jī)器人控制框架圖；

圖2是機(jī)器人整體結(jié)構(gòu)圖。

具體實(shí)施方式

參照?qǐng)D1～圖2，本發(fā)明為一種仿人機(jī)器人控制裝置，包括設(shè)置于機(jī)器人內(nèi)部的機(jī)器人控制器4，機(jī)器人控制器4包括上位機(jī)41和與上位機(jī)41通信連接的下位機(jī)42，下位機(jī)42與機(jī)器人的各運(yùn)動(dòng)部件相連接，還設(shè)置有信號(hào)采集器，信號(hào)采集器與上位機(jī)41通信連接，上位機(jī)41根據(jù)信號(hào)采集器采集到的信息發(fā)出信號(hào)給下位機(jī)42進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件的運(yùn)動(dòng)控制。

一種仿人機(jī)器人控制方法，包括以下步驟：

1）、通過(guò)信號(hào)采集器采集機(jī)器人周邊的位置信息、音頻信息和圖像信息并將位置信息、音頻信息和圖像信息匯總到上位機(jī)41；

2）、上位機(jī)41根據(jù)匯總的位置信息、音頻信息和圖像信息作出分析并發(fā)出信號(hào)給下位機(jī)42；

3）、下位機(jī)42根據(jù)上位機(jī)41發(fā)出的信號(hào)發(fā)送控制信息給頭部控制板421、手臂控制板422、腰部驅(qū)動(dòng)器423和眼瞼驅(qū)動(dòng)器424；

4）、機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件基于接收到的頭部控制板421、手臂控制板422、腰部驅(qū)動(dòng)器423和眼瞼驅(qū)動(dòng)器424的控制信號(hào)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件的預(yù)定運(yùn)動(dòng)。

通過(guò)上位機(jī)41、信號(hào)采集器和下位機(jī)42的設(shè)置，上位機(jī)41基于信號(hào)采集器采集到的位置、音頻和圖像信息綜合分析并發(fā)出控制信號(hào)給下位機(jī)42，下位機(jī)42再將運(yùn)動(dòng)控制信號(hào)發(fā)送給機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人各運(yùn)動(dòng)部件的預(yù)期運(yùn)動(dòng)，該仿人機(jī)器人控制裝置及其控制方法線路簡(jiǎn)單、成本低廉。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，信號(hào)采集器包括位置采集器401、音頻采集器402和圖像采集器403，位置采集器401、音頻采集器402和圖像采集器403均與上位機(jī)41通信連接。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，上位機(jī)41還通信連接有音頻隔離器43，音頻隔離器43還通信連接有音頻放大器431，音頻放大器431連接有進(jìn)行語(yǔ)音輸出的擴(kuò)音器。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，還設(shè)置有均與下位機(jī)42通信連接的頭部控制板421、手臂控制板422、腰部驅(qū)動(dòng)器423和驅(qū)動(dòng)眼瞼實(shí)現(xiàn)眨眼動(dòng)作的眼瞼驅(qū)動(dòng)器424。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，上位機(jī)41為上位機(jī)語(yǔ)音芯片，位置采集器401為位置傳感器，音頻采集器402為麥克風(fēng)，圖像采集器403為攝像頭，下位機(jī)42為STM32控制板，頭部控制板421和手臂控制板422均為舵機(jī)控制板，腰部驅(qū)動(dòng)器423為M542驅(qū)動(dòng)器，眼瞼驅(qū)動(dòng)器424為高電平繼電器，音頻隔離器43為音頻隔離模塊，音頻放大器431為音頻功放板。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，機(jī)器人的各運(yùn)動(dòng)部件上還設(shè)置有運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集器，各運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集器均與上位機(jī)41通信連接。

作為優(yōu)選的實(shí)施方式，仿人機(jī)器人包括機(jī)器人頭部1、機(jī)器人手臂2和機(jī)器人腰部3，機(jī)器人控制器4設(shè)置在機(jī)器人的腰部機(jī)構(gòu)上，機(jī)器人控制器4包括上位機(jī)41和與上位機(jī)41通信連接的下位機(jī)42。機(jī)器人頭部設(shè)置有采集外部圖像數(shù)據(jù)的圖像采集器403；機(jī)器人頭部1、機(jī)器人手臂2、機(jī)器人腰部3上設(shè)置有位置采集器401，其主要采集該仿人機(jī)器人自身位置和通信對(duì)象的位置關(guān)系等信息，以實(shí)現(xiàn)和通信對(duì)象間的進(jìn)一步接觸；同時(shí)機(jī)器人手臂3的手指上還設(shè)置有若干觸覺(jué)傳感器，通過(guò)這些傳感器將位置信息和姿態(tài)信息等傳遞給上位機(jī)41；機(jī)器人頭部1、機(jī)器人手臂2、機(jī)器人腰部3上設(shè)置有音頻采集器402，其主要采集外部的語(yǔ)音輸入或周邊環(huán)境的語(yǔ)音信息。上位機(jī)41基于收到的這些圖像信息、位置信息和語(yǔ)音信息發(fā)出控制信號(hào)，并將控制信號(hào)發(fā)送給下位機(jī)42,并同時(shí)發(fā)送給音頻隔離器43。下位機(jī)42收到上位機(jī)41的信號(hào)后做出反應(yīng)，并將控制信號(hào)分別發(fā)送給頭部控制板421、手臂控制板422、腰部驅(qū)動(dòng)器423和眼瞼驅(qū)動(dòng)器424。頭部控制板421接收到控制信號(hào)后將控制頭部的各舵機(jī)進(jìn)行眼球轉(zhuǎn)動(dòng)、嘴部張合、點(diǎn)頭和轉(zhuǎn)頭等動(dòng)作；手臂控制板422接收到控制信號(hào)后將控制左右兩個(gè)手臂上的各舵機(jī)進(jìn)行肩部前后擺動(dòng)、上臂內(nèi)外擺動(dòng)、上臂轉(zhuǎn)動(dòng)、前臂擺動(dòng)和手掌運(yùn)動(dòng)；腰部驅(qū)動(dòng)器423接收到控制信號(hào)后將控制驅(qū)動(dòng)腰部運(yùn)動(dòng)的步進(jìn)電機(jī)進(jìn)行彎腰動(dòng)作，眼瞼驅(qū)動(dòng)器424接收到控制信號(hào)后使驅(qū)動(dòng)眼瞼轉(zhuǎn)動(dòng)以實(shí)現(xiàn)眨眼動(dòng)作的銅線圈進(jìn)行通斷電操作以進(jìn)行眨眼動(dòng)作。另外，機(jī)器人的各運(yùn)動(dòng)部件上還設(shè)置有運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集器，這些運(yùn)動(dòng)數(shù)據(jù)采集器與上位機(jī)41通信連接，將運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳送給上位機(jī)41以進(jìn)行下一步的運(yùn)動(dòng)。

當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于上述實(shí)施方式，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員在不違背本發(fā)明精神的前提下還可作出等同變形或替換，這些等同的變形或替換均包含在本申請(qǐng)權(quán)利要求所限定的范圍內(nèi)。