本實(shí)用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體說涉及一種多關(guān)節(jié)小型機(jī)器人電控系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的不斷發(fā)展以及人工智能技術(shù)的不斷進(jìn)步。在家用領(lǐng)域小型智能機(jī)器人的應(yīng)用也越來越廣泛，面向家用的小型智能機(jī)器人正在迅猛發(fā)展。

現(xiàn)有的面向家用的小型機(jī)器人，僅能實(shí)現(xiàn)按鈕開閉或語音交互，尚不能通過其他方式實(shí)現(xiàn)用戶與小型機(jī)器人的多元溝通。尤其是現(xiàn)有的機(jī)器人不能采用肢體語言與用戶交互或者只能實(shí)現(xiàn)呆板的簡單動(dòng)作。為了實(shí)現(xiàn)復(fù)雜的動(dòng)作，就必須要增加機(jī)器人的可動(dòng)關(guān)節(jié)，但是隨著可動(dòng)關(guān)節(jié)的增加，機(jī)器人的肢體控制難度也隨之增加。

在現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人的動(dòng)作電控系統(tǒng)并不能很好的匹配多關(guān)節(jié)的機(jī)器人肢體系統(tǒng)，這就導(dǎo)致機(jī)器人的肢體動(dòng)作不夠靈活。這不僅限制了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，而且大大降低了機(jī)器人的用戶體驗(yàn)。

因此，為了提高機(jī)器人的用戶體驗(yàn)，拓展機(jī)器人的應(yīng)用范圍，亟需一種多關(guān)節(jié)小型機(jī)器人電控系統(tǒng)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了提高機(jī)器人的用戶體驗(yàn)，拓展機(jī)器人的應(yīng)用范圍，本實(shí)用新型提供了一種多關(guān)節(jié)小型機(jī)器人電控系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括集成在主機(jī)上的交互輸入采集單元和交互數(shù)據(jù)處理單元以及集成在從機(jī)上的動(dòng)作處理單元、多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和多個(gè)關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元，其中：

所述交互輸入采集單元配置為采集外界交互輸入信息，所述交互輸入采集單元包含聲音采集裝置以及圖像采集裝置；

所述交互數(shù)據(jù)處理單元配置為根據(jù)所述外界交互輸入信息判斷對話場景并生成與所述對話場景匹配的多模態(tài)的機(jī)器人應(yīng)答，所述交互數(shù)據(jù)處理單元包含用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的所述機(jī)器人應(yīng)答的應(yīng)答存儲(chǔ)器，所述應(yīng)答存儲(chǔ)器配置為自動(dòng)從云端獲取并更新所述機(jī)器人應(yīng)答；

所述機(jī)器人應(yīng)答包含機(jī)器人動(dòng)作，所述動(dòng)作處理單元配置為根據(jù)所述機(jī)器人動(dòng)作生成并輸出多路電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及多路舵機(jī)控制信號；

所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元以及所述關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元配置為根據(jù)接收到的所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號或所述舵機(jī)控制信號控制電機(jī)或舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

在一實(shí)施例中，所述機(jī)器人應(yīng)答還包含機(jī)器人語音，所述主機(jī)集成音頻輸出單元以及功率放大單元，其中：

所述交互數(shù)據(jù)處理單元配置為根據(jù)所述外界交互輸入信息生成并輸出所述機(jī)器人語音；

所述音頻輸出單元配置為根據(jù)所述機(jī)器人語音生成并輸出相應(yīng)的音頻信息；

所述功率放大單元配置為放大所述音頻信息輸出的功率。

在一實(shí)施例中，所述主機(jī)集成圖像處理單元，所述圖像處理單元配置為對所述圖像采集裝置采集到的外部圖像信息進(jìn)行初步處理并將處理結(jié)果發(fā)送到所述交互數(shù)據(jù)處理單元。

在一實(shí)施例中，所述主機(jī)集成聯(lián)網(wǎng)通信單元，所述聯(lián)網(wǎng)通信單元配置為實(shí)現(xiàn)所述交互數(shù)據(jù)處理單元與外部服務(wù)器之間的數(shù)據(jù)交互。

在一實(shí)施例中，所述聲音采集裝置包含麥克風(fēng)、麥克降噪單元以及音頻放大單元，所述麥克降噪單元以及所述音頻放大單元集成在所述主機(jī)上。

在一實(shí)施例中，所述主機(jī)為基于MTK6572處理器的主控板。

在一實(shí)施例中，所述從機(jī)集成姿態(tài)傳感器，所述姿態(tài)傳感器配置為采集當(dāng)前機(jī)器人的姿態(tài)信息，所述動(dòng)作處理單元配置為結(jié)合所述姿態(tài)信息生成所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及所述舵機(jī)控制信號。

在一實(shí)施例中，所述從機(jī)集成障礙物傳感器，所述障礙物傳感器配置為采集當(dāng)前機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向上的障礙物信息，所述動(dòng)作處理單元配置為結(jié)合所述障礙物信息生成所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及所述舵機(jī)控制信號。

在一實(shí)施例中，所述從機(jī)集成觸摸傳感器，所述觸摸傳感器配置為采集當(dāng)前機(jī)器人肢體和外界物體的接觸情況信息，所述動(dòng)作處理單元配置為結(jié)合所述接觸情況信息生成所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及所述舵機(jī)控制信號。

在一實(shí)施例中，所述從機(jī)為基于STM32處理器的主控板。

根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)可以簡單方便的驅(qū)動(dòng)多關(guān)節(jié)小型機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與用戶多模態(tài)的人機(jī)交互；相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的機(jī)器人具有更高的動(dòng)作靈活性以及動(dòng)作精度，機(jī)器人的應(yīng)用范圍被大大拓展，用戶體驗(yàn)得到極大提高。

本實(shí)用新型的其它特征或優(yōu)點(diǎn)將在隨后的說明書中闡述。并且，本實(shí)用新型的部分特征或優(yōu)點(diǎn)將通過說明書而變得顯而易見，或者通過實(shí)施本實(shí)用新型而被了解。本實(shí)用新型的目的和部分優(yōu)點(diǎn)可通過在說明書、權(quán)利要求書以及附圖中所特別指出的步驟來實(shí)現(xiàn)或獲得。

附圖說明

附圖用來提供對本實(shí)用新型的進(jìn)一步理解，并且構(gòu)成說明書的一部分，與本實(shí)用新型的實(shí)施例共同用于解釋本實(shí)用新型，并不構(gòu)成對本實(shí)用新型的限制。在附圖中：

圖1是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡圖；

圖2是根據(jù)本實(shí)用新型一實(shí)施例的系統(tǒng)接口分布示意圖。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合附圖及實(shí)施例來詳細(xì)說明本實(shí)用新型的實(shí)施方式，借此本實(shí)用新型的實(shí)施人員可以充分理解本實(shí)用新型如何應(yīng)用技術(shù)手段來解決技術(shù)問題，并達(dá)成技術(shù)效果的實(shí)現(xiàn)過程并依據(jù)上述實(shí)現(xiàn)過程具體實(shí)施本實(shí)用新型。需要說明的是，只要不構(gòu)成沖突，本實(shí)用新型中的各個(gè)實(shí)施例以及各實(shí)施例中的各個(gè)特征可以相互結(jié)合，所形成的技術(shù)方案均在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。

在現(xiàn)有技術(shù)中，機(jī)器人的動(dòng)作電控系統(tǒng)并不能很好的匹配多關(guān)節(jié)的機(jī)器人肢體系統(tǒng)，這就導(dǎo)致機(jī)器人的肢體動(dòng)作不夠靈活。這不僅限制了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，而且大大降低了機(jī)器人的用戶體驗(yàn)。為了提高機(jī)器人的用戶體驗(yàn)，拓展機(jī)器人的應(yīng)用范圍，本實(shí)用新型提出了一種多關(guān)節(jié)小型機(jī)器人電控系統(tǒng)。

接下來基于附圖描述本實(shí)用新型一實(shí)施例的機(jī)器人電控系統(tǒng)的基本結(jié)構(gòu)。如圖1所示，本實(shí)施例的機(jī)器人電子控制系統(tǒng)主要組成部分包括交互輸入采集單元110、交互數(shù)據(jù)處理單元120、動(dòng)作處理單元140、多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(161以及162)和多個(gè)關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元(171、172以及173)。

交互輸入采集單元110配置為采集外界交互輸入信息，交互數(shù)據(jù)處理單元120配置為根據(jù)外界交互輸入信息判斷對話場景并生成與對話場景匹配的多模態(tài)的機(jī)器人應(yīng)答。為了能夠準(zhǔn)確靈活的回應(yīng)用戶，在本實(shí)施例中，機(jī)器人對于外界環(huán)境數(shù)據(jù)(交互輸入數(shù)據(jù))的采集是多模態(tài)的。交互輸入采集單元110包含聲音采集裝置111以及圖像采集裝置112。

聲音采集裝置111用于采集外界聲音信息。具體的，在本實(shí)施例中，聲音采集裝置111包含麥克風(fēng)、麥克降噪單元以及音頻放大單元。

圖像采集裝置112用于采集外界圖像信息。具體的，在本實(shí)施例中，圖像采集裝置112包含攝像頭。考慮到對圖像進(jìn)行分析處理需要較高的運(yùn)算處理需求，為了降低交互數(shù)據(jù)處理單元120的數(shù)據(jù)處理壓力，在本實(shí)施例中，系統(tǒng)中構(gòu)造了圖像處理單元173，圖像處理單元173配置為對外部圖像信息進(jìn)行初步處理并將處理結(jié)果發(fā)送到交互數(shù)據(jù)處理單元120。這樣，不僅降低了交互數(shù)據(jù)處理單元120的數(shù)據(jù)處理壓力，而且還可以通過更改圖像處理單元113的具體處理模式來對機(jī)器人的功能進(jìn)行限定。例如，針對有用戶識(shí)別需求的機(jī)器人，在圖像處理單元113中加入面部定位以及面部識(shí)別相關(guān)的功能模塊。

進(jìn)一步的，在本實(shí)施例中，交互輸入采集單元110還包括觸摸傳感器103。觸摸傳感器103配置為采集機(jī)器人接收到的外部觸摸壓力傳感信息。這樣就可以使得機(jī)器人不僅在聽覺、視覺上獲取用戶的交互需求，而且還可以從觸覺上獲取用戶的交互需求，大大拓展了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，提高了機(jī)器人的應(yīng)用體驗(yàn)。

交互數(shù)據(jù)處理單元120配置為根據(jù)外界交互輸入信息判斷對話場景并生成與對話場景匹配的多模態(tài)的機(jī)器人應(yīng)答。在本實(shí)施例中，機(jī)器人應(yīng)答包括機(jī)器人動(dòng)作。一個(gè)完整的機(jī)器人動(dòng)作是由多個(gè)小動(dòng)作組合而成，每個(gè)小動(dòng)作對應(yīng)一套具體的機(jī)器人動(dòng)作命令。例如，對于每條腿包含三個(gè)關(guān)節(jié)的雙足機(jī)器人，其每邁動(dòng)一步均需要對兩條腿上共計(jì)六個(gè)關(guān)節(jié)進(jìn)行操控。

為了降低交互數(shù)據(jù)處理單元120的數(shù)據(jù)處理量，提高機(jī)器人的反應(yīng)速度，在本實(shí)施例中，機(jī)器人的多個(gè)基本動(dòng)作以及多套基本的動(dòng)作流程的操控指令是預(yù)先設(shè)置好的，如果機(jī)器人需要完成基本動(dòng)作、基本動(dòng)作流程或者是需要完成由多個(gè)基本動(dòng)作/基本動(dòng)作流程組合而成的動(dòng)作，只需調(diào)用預(yù)先完成好的操控指令即可。

具體的，針對不同的對話場景，機(jī)器人依照預(yù)設(shè)的匹配模式，分析出與當(dāng)前對話場景匹配的機(jī)器人動(dòng)作，然后直接調(diào)用與機(jī)器人動(dòng)作對應(yīng)的操控指令。為實(shí)現(xiàn)上述功能，交互數(shù)據(jù)處理單元120包含用于存儲(chǔ)預(yù)設(shè)的機(jī)器人應(yīng)答的應(yīng)答存儲(chǔ)器122。這樣，針對某些特定的對話場景，交互數(shù)據(jù)處理單元120就可以直接從應(yīng)答存儲(chǔ)器122選取預(yù)設(shè)的機(jī)器人應(yīng)答(機(jī)器人動(dòng)作)，而不需要即時(shí)生成新的機(jī)器人應(yīng)答，從而大大減少了生成機(jī)器人應(yīng)答的時(shí)間，提高了機(jī)器人的反應(yīng)速度，提高了機(jī)器人的用戶體驗(yàn)。

進(jìn)一步的，應(yīng)答存儲(chǔ)器122配置為自動(dòng)從云端100獲取并更新機(jī)器人應(yīng)答，這樣就可以不斷擴(kuò)展機(jī)器人的應(yīng)答范圍，隨著機(jī)器人應(yīng)答的不斷擴(kuò)充以及應(yīng)答模式的不斷優(yōu)化，機(jī)器人的應(yīng)用體驗(yàn)也不斷提高。

進(jìn)一步的，在本實(shí)用新型另一實(shí)施例中，應(yīng)答存儲(chǔ)器122還用于存儲(chǔ)機(jī)器人應(yīng)答與對話場景的匹配規(guī)則，其設(shè)置為自動(dòng)從云端100獲取并更新上述匹配規(guī)則，從而不斷優(yōu)化機(jī)器人的應(yīng)答模式，不斷提高機(jī)器人的應(yīng)用體驗(yàn)。

為了實(shí)現(xiàn)交互數(shù)據(jù)處理單元120與云端100之間的數(shù)據(jù)交互，本實(shí)施例的系統(tǒng)中還構(gòu)造有聯(lián)網(wǎng)通信單元121。聯(lián)網(wǎng)通信單元121配置為實(shí)現(xiàn)交互數(shù)據(jù)處理單元120與云端100之間的數(shù)據(jù)交互。應(yīng)答存儲(chǔ)器122通過聯(lián)網(wǎng)通信單元121從云端100自動(dòng)獲取更新的機(jī)器人動(dòng)作以及匹配規(guī)則。

進(jìn)一步的，交互數(shù)據(jù)處理單元120還配置為在云端100的輔助下生成機(jī)器人應(yīng)答。這樣就相當(dāng)于將本來需要交互數(shù)據(jù)處理單元120完成的數(shù)據(jù)處理操作交與了云端100完成，另外，本來需要存儲(chǔ)在交互數(shù)據(jù)處理單元120的數(shù)據(jù)資料也可以存儲(chǔ)在云端100。交互數(shù)據(jù)處理單元120的性能需求被大大降低，其體積和成本得到了有效控制。

交互數(shù)據(jù)處理單元120將機(jī)器人動(dòng)作發(fā)送到動(dòng)作處理單元140，動(dòng)作處理單元140配置為根據(jù)機(jī)器人動(dòng)作生成并輸出多路(2路)電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及多路(3路)舵機(jī)控制信號。電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元(161以及162)以及關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元(171、172以及173)配置為根據(jù)接收到的電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號或舵機(jī)控制信號控制電機(jī)或舵機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)。

由于本實(shí)施例的系統(tǒng)包含多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和多個(gè)關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元，因此基于本實(shí)施例的系統(tǒng)的機(jī)器人可以構(gòu)造多個(gè)關(guān)節(jié)，這就使得機(jī)器人的動(dòng)作精度以及動(dòng)作復(fù)雜程度大大提高，從而擴(kuò)展了機(jī)器人的應(yīng)用范圍，提高了機(jī)器人的應(yīng)用體驗(yàn)。

這里需要說明的是，在圖1所示實(shí)施例中，系統(tǒng)包含2個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元以及關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元。在本實(shí)用新型其他實(shí)施例中，可以根據(jù)機(jī)器人的具體硬件結(jié)構(gòu)(關(guān)節(jié)數(shù))構(gòu)造相應(yīng)數(shù)目的電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元以及關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元。

隨著機(jī)器人動(dòng)作精度以及動(dòng)作復(fù)雜程度的提高，機(jī)器人動(dòng)作與外部環(huán)境的匹配需求也就進(jìn)一步提高。也就是說，機(jī)器人想要完成一個(gè)完整的動(dòng)作，需要充分考慮不同的外界環(huán)境。例如在平面上執(zhí)行邁步動(dòng)作與在斜面上執(zhí)行邁步動(dòng)作所需的具體操作指令就完全不同。

為了輔助機(jī)器人更加完美的完成動(dòng)作，在本實(shí)施例中，系統(tǒng)中還構(gòu)造有姿態(tài)傳感器151。姿態(tài)傳感器151配置為采集當(dāng)前機(jī)器人的姿態(tài)信息。相應(yīng)的，動(dòng)作處理單元140配置為結(jié)合姿態(tài)信息生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及舵機(jī)控制信號。

通過姿態(tài)傳感器151，機(jī)器人不僅能夠針對自身當(dāng)前不同的姿態(tài)對當(dāng)前進(jìn)行的動(dòng)作進(jìn)行微調(diào)以保證動(dòng)作的順利執(zhí)行，而且可以避免機(jī)器人無視當(dāng)前自身的姿態(tài)強(qiáng)行執(zhí)行動(dòng)作，從而避免動(dòng)作姿態(tài)錯(cuò)誤或失去平衡摔倒等情況的發(fā)生。

進(jìn)一步的，在機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作的過程中，尤其是機(jī)器人位移過程中，其動(dòng)作(位移)可能會(huì)被障礙物阻礙。為了實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)避障，在本實(shí)施例中，系統(tǒng)中還構(gòu)造有障礙物傳感器152。障礙物傳感器152配置為采集當(dāng)前機(jī)器人運(yùn)動(dòng)方向上的障礙物信息。相應(yīng)的，動(dòng)作處理單元140配置為結(jié)合障礙物信息生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及舵機(jī)控制信號。通過障礙物傳感器152，機(jī)器人能夠自動(dòng)實(shí)現(xiàn)簡單的避障行為。

進(jìn)一步的，在機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作的過程中，其部分肢體可能會(huì)被障礙物阻礙或者部分肢體接觸到外界物體。由于障礙物傳感器152主要發(fā)現(xiàn)機(jī)器人整體運(yùn)動(dòng)路徑上的障礙物(運(yùn)動(dòng)前方的障礙物)。其往往不能檢測到機(jī)器人部分肢體被阻礙，這就導(dǎo)致機(jī)器人在部分肢體被阻礙運(yùn)動(dòng)時(shí)仍會(huì)繼續(xù)驅(qū)動(dòng)該部分肢體，從而造成機(jī)器人卡死或是部分肢體變形毀壞。

針對上述問題，在本實(shí)施例中，系統(tǒng)中還構(gòu)造有觸摸傳感器153。觸摸傳感器153配置為采集當(dāng)前機(jī)器人肢體和外界物體的接觸情況信息。對應(yīng)的，動(dòng)作處理單元140配置為結(jié)合接觸情況信息生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及舵機(jī)控制信號。

利用觸摸傳感器153，機(jī)器人可以有效檢測肢體與外界物體的接觸情況，不僅可以避免動(dòng)作卡死等情況的發(fā)生，而且可以基于接觸情況信息對當(dāng)前進(jìn)行的動(dòng)作進(jìn)行微調(diào)，有效保證動(dòng)作的順利執(zhí)行。

進(jìn)一步的，上述姿態(tài)傳感器151、障礙物傳感器152以及觸摸傳感器153直接與動(dòng)作處理單元140相連。由于姿態(tài)傳感器151、障礙物傳感器152以及觸摸傳感器153直接將數(shù)據(jù)發(fā)送到動(dòng)作處理單元140，動(dòng)作處理單元140在驅(qū)動(dòng)機(jī)器人肢體時(shí)直接快速獲取當(dāng)前的姿態(tài)信息、障礙物信息以及接觸情況信息，不僅降低了交互數(shù)據(jù)處理單元120的數(shù)據(jù)處理量，而且還提高了機(jī)器人的反應(yīng)速度。進(jìn)一步的，當(dāng)姿態(tài)信息、障礙物信息或接觸情況信息過于復(fù)雜，動(dòng)作處理單元140無法自動(dòng)處理時(shí)，動(dòng)作處理單元140將姿態(tài)信息、障礙物信息或接觸情況信息發(fā)送到交互數(shù)據(jù)處理單元120做處理。

為了拓展機(jī)器人的應(yīng)用范圍，提高機(jī)器人的應(yīng)用體驗(yàn)，在本實(shí)施例中，機(jī)器人的交互回應(yīng)是多模態(tài)的。具體的，本實(shí)施例中的機(jī)器人應(yīng)答還包含機(jī)器人語音。如圖1所示，系統(tǒng)還包含音頻輸出單元130以及功率放大單元131。交互數(shù)據(jù)處理單元120配置為根據(jù)外界交互輸入信息生成并輸出機(jī)器人語音；音頻輸出單元130配置為根據(jù)機(jī)器人語音生成并輸出相應(yīng)的音頻信息；功率放大單元131配置為放大音頻信息輸出的功率。機(jī)器人語音與機(jī)器人動(dòng)作相互匹配，從而更加生動(dòng)的回應(yīng)用戶的交互。大大擴(kuò)展機(jī)器人的應(yīng)用范圍，提高了機(jī)器人的應(yīng)用體驗(yàn)。

根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)可以簡單方便的驅(qū)動(dòng)多關(guān)節(jié)小型機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與用戶多模態(tài)的人機(jī)交互；相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的機(jī)器人不僅具有更高的動(dòng)作靈活性以及動(dòng)作精度，而且可以隨著外部環(huán)境的具體情況對自身的動(dòng)作進(jìn)行微調(diào)，機(jī)器人的應(yīng)用范圍被大大拓展，用戶體驗(yàn)得到極大提高。

本實(shí)用新型的機(jī)器人電控系統(tǒng)主要應(yīng)用于小型機(jī)器人，為了有效控制機(jī)器人電子控制系統(tǒng)的體積以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的小型化，在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，采用了將各個(gè)功能模塊集成在主控板上的方式?？紤]到各個(gè)功能模塊的電源需求、數(shù)據(jù)處理需求以及功能上的不同，在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，機(jī)器人電子控制系統(tǒng)被構(gòu)造成主機(jī)以及從機(jī)兩部分。

主機(jī)以及從機(jī)分別各包含一塊獨(dú)立的主控板，這樣在保證系統(tǒng)整體的集成度的前提下將資源有沖突的模塊分開，從而保證了系統(tǒng)的穩(wěn)定高效運(yùn)行。

在本實(shí)用新型的一實(shí)施例中，作如下分析：

首先考慮到系統(tǒng)在分析外部交互輸入信息獲取交互場景、生成與交互場景匹配的機(jī)器人回應(yīng)需要進(jìn)行較大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算；

其次考慮到根據(jù)機(jī)器人動(dòng)作生成并輸出多路電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及多路舵機(jī)控制信號均需要進(jìn)行較大量的數(shù)據(jù)運(yùn)算；

生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及舵機(jī)控制信號(驅(qū)動(dòng)機(jī)器人肢體)需要較大功率的電源支持。

因此，將對外部交互輸入信息的分析系統(tǒng)、生成電機(jī)驅(qū)動(dòng)信號以及舵機(jī)控制信號的處理系統(tǒng)分離。將交互輸入采集單元和交互數(shù)據(jù)處理單元集成在主機(jī)上，將動(dòng)作處理單元、多個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元和多個(gè)關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元集成在從機(jī)上。主機(jī)主要實(shí)現(xiàn)外部交互輸入信息的采集分析、機(jī)器人回應(yīng)(機(jī)器人動(dòng)作以及機(jī)器人語音)的生成；主機(jī)將動(dòng)作回應(yīng)控制信息發(fā)送到從機(jī)，從機(jī)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人肢體控制信號的生成以及機(jī)器人肢體的驅(qū)動(dòng)。這樣就使得生成機(jī)器人肢體控制信號以及驅(qū)動(dòng)機(jī)器人肢體得到相對獨(dú)立的數(shù)據(jù)處理硬件以及電源支持。

進(jìn)一步的，考慮到基于機(jī)器人語音輸出相應(yīng)的音頻信息所需的數(shù)據(jù)處理量較小，并且音頻信息的輸出所需的硬件結(jié)構(gòu)并不需要機(jī)器人執(zhí)行動(dòng)作的肢體參與。因此將音頻輸出單元以及功率放大單元集成在主機(jī)上。

最后將相關(guān)的外圍電路以及功能模塊集成在相應(yīng)的主控板上，如圖1所示，交互輸入采集模塊110(圖像采集裝置112、聲音采集裝置111以及觸摸傳感器103)、圖像處理單元113、交互數(shù)據(jù)處理單元120(應(yīng)答存儲(chǔ)器122)、聯(lián)網(wǎng)通信單元121、音頻輸出單元130以及功率放大單元131集成在主機(jī)101上。姿態(tài)傳感器151、障礙物傳感器152、觸摸傳感器153動(dòng)作處理單元140、電機(jī)驅(qū)動(dòng)單元161和162、關(guān)節(jié)舵機(jī)控制單元171、172以及173集成在從機(jī)102上。

在本實(shí)用新型一實(shí)施例中，主機(jī)為基于MTK6572處理器的主控板。MTK6572是聯(lián)發(fā)科技新一代采用28納米制程的芯片產(chǎn)品。MTK6572為移動(dòng)應(yīng)用處理器，主要應(yīng)用于嵌入式的開發(fā)。如圖2所示，主機(jī)210上集成有聯(lián)網(wǎng)通信單元222(WiFi通信模塊)。主機(jī)210提供的接口有：

觸摸接口216、217以及218，每個(gè)觸摸接口為三線接口，線序?yàn)楣╇?VCC)接地(GND)輸出(OUT)，其分別連接到觸摸模塊206、207以及208(在本實(shí)施例中，主機(jī)210包含3個(gè)觸摸接口，在本實(shí)用新型其他實(shí)施例中，可以依照具體需要構(gòu)造不同數(shù)目的觸摸接口)，在本實(shí)施例中觸摸模塊206、207以及208采用電容式觸摸傳感器(能夠檢測出是否有手接觸，有接觸時(shí)返回低電平，無接觸時(shí)返回高電平)；

串口通信接口221，三線接口，線序?yàn)榻拥?GND)上行(RX)下行(TX)，其連接到從機(jī)230的串口通信接口231；

揚(yáng)聲器接口213以及214，每個(gè)接口為兩線接口，線序?yàn)橐纛l信號正(Speaker+)音頻信號負(fù)(Speaker-)，其分別連接到揚(yáng)聲器203以及204(在本實(shí)施例中，具有2個(gè)揚(yáng)聲器接口(左右聲道)，在本實(shí)用新型其他實(shí)施例中，可以依照具體需要構(gòu)造不同數(shù)目的揚(yáng)聲器接口)；

麥克接口211以及212，每個(gè)接口為兩線接口，線序?yàn)辂溈孙L(fēng)信號正(Mic+)麥克風(fēng)信號負(fù)(Mic-)，其分別連接到麥克風(fēng)201以及202(在本實(shí)施例中，具有2個(gè)麥克接口(以確定音源方向以及位置距離)，在本實(shí)用新型其他實(shí)施例中，可以依照具體需要構(gòu)造不同數(shù)目的麥克接口)；

攝像頭接口215，其連接到攝像頭205；

電源接口219，其連接到從機(jī)230上的電源管理模塊251。

從機(jī)為基于STM32處理器的主控板。STM32處理器是意法半導(dǎo)體公司(ST)推出的微控制器類產(chǎn)品，基于ARM公司推出的32位Cortex-M系列內(nèi)核。如圖2所示，從機(jī)230集成有：

電源管理模塊251以及鋰電池254，其為從機(jī)230以及主機(jī)210供電；

物理開關(guān)200，其控制系統(tǒng)是否接通電源；

軟開關(guān)253，其控制系統(tǒng)是否開始運(yùn)行。

從機(jī)230提供的接口有：

充電口252，兩線接口，線序?yàn)楣╇?VCC)接地(GND)，其連接到電源管理模塊251并連接鋰電池254；

串口通信接口231，三線接口，線序?yàn)镚ND RX TX，主機(jī)210以及從機(jī)230之間通過串口通信實(shí)現(xiàn)數(shù)據(jù)傳輸；

測距接口241，其連接到超聲測距裝置257；

姿態(tài)傳感器接口242，其連接到姿態(tài)傳感器258，在本實(shí)施例中姿態(tài)傳感器258采用集成加速度和陀螺儀的六軸姿態(tài)傳感器MPU6500；

電機(jī)驅(qū)動(dòng)243以及244，其分別連接到電機(jī)261以及262；

舵機(jī)接口261～271(11個(gè)舵機(jī)接口)，其分別連接到舵機(jī)281～291(基于11個(gè)舵機(jī)以及2個(gè)電機(jī)，圖2所示系統(tǒng)可以支持13個(gè)自由度的關(guān)節(jié)運(yùn)動(dòng))；

觸摸接口232、233以及234，其分別連接到觸摸模塊263、264以及265。

進(jìn)一步的，為了便于用戶了解機(jī)器人當(dāng)前的電量狀態(tài)。在圖2所示實(shí)施例中，系統(tǒng)還包含電量顯示模塊，電量顯示模塊配置為顯示機(jī)器人當(dāng)前的電量信息。考慮到電量顯示需要的數(shù)據(jù)處理量不高但是需要一定的電源驅(qū)動(dòng)支持(驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管)，因此電量顯示模塊被集成在從機(jī)230上，其中：

主機(jī)210配置為采集并發(fā)送機(jī)器人當(dāng)前的電量信息；

電量顯示模塊配置為根據(jù)電量信息輸出對應(yīng)的電量顯示。

從機(jī)230包含電量顯示接口238，電量顯示接口238為四線接口，線序?yàn)檩敵?IO)輸出(IO)輸出(IO)接地(GND)，連接到電量顯示燈255(電量顯示燈為多色發(fā)光二極管(LED)燈，三個(gè)IO接口分別對應(yīng)紅R、綠G、藍(lán)B)；

進(jìn)一步的，為了便于用戶了解機(jī)器人當(dāng)前的交互狀態(tài)。在圖2所示實(shí)施例中，系統(tǒng)還包含交互顯示模塊，交互顯示模塊配置為顯示機(jī)器人當(dāng)前的交互狀態(tài)?？紤]到交互狀態(tài)顯示需要的數(shù)據(jù)處理量不高但是需要一定的電源驅(qū)動(dòng)支持(驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管)，因此交互顯示模塊被集成在從機(jī)230上，其中：

主機(jī)210配置為采集并發(fā)送機(jī)器人當(dāng)前的交互狀態(tài)，交互狀態(tài)包括錄音狀態(tài)、語音/動(dòng)作輸出狀態(tài)以及語義解析狀態(tài)；

交互顯示模塊配置為根據(jù)交互狀態(tài)輸出對應(yīng)的交互狀態(tài)顯示。

從機(jī)230包含交互顯示接口239，交互顯示接口239為兩線接口，線序?yàn)槊}沖輸出(PWM)接地(GND)，連接到交互顯示燈256(交互顯示燈為鼻子呼吸燈)。

在圖2所示實(shí)施例中，系統(tǒng)供電電壓是11.1V。物理開關(guān)200閉合系統(tǒng)上電，從機(jī)230通過庫侖計(jì)實(shí)時(shí)采集電池電量，并檢測軟開關(guān)253狀態(tài)。

開機(jī)過程：

當(dāng)檢測到軟開關(guān)253動(dòng)作(長按)，系統(tǒng)開始運(yùn)行，主機(jī)210完成聯(lián)網(wǎng)、初始化。從機(jī)230的交互顯示燈256處于呼吸狀態(tài)等待主機(jī)初始化完成。

交互過程：

主機(jī)210初始化完成，上從機(jī)210以及230通過串口(221以及231)正常傳遞數(shù)據(jù)。麥克201以及202采集音頻信號，經(jīng)過對音頻的降噪和放大送給MTK6572，MTK6572通過聯(lián)網(wǎng)通信單元222將語音信息傳遞給云端，云端對語音信息作出準(zhǔn)確的判斷通過MTK6572的揚(yáng)聲器203以及204反饋給用戶。于此同時(shí)，MTK6572將需要執(zhí)行的機(jī)器人動(dòng)作通過串口控制從機(jī)230執(zhí)行。從機(jī)230驅(qū)動(dòng)舵機(jī)281～291以及電機(jī)261和262實(shí)現(xiàn)機(jī)器人動(dòng)作。

從機(jī)230的STM32通過串口發(fā)送電量提示指令告知用戶系統(tǒng)的電量，從機(jī)230的電量顯示燈255完成電量顯示，從機(jī)230的交互顯示燈256完成交互顯示。

電量顯示燈255通過RGB三色燈展現(xiàn)：R代表電量不足，B代表電量正常，G代表電量充足。同時(shí)MTK6572及云端通過揚(yáng)聲器203和204告知用戶電量情況。

交互顯示燈256為通過PWM控制的LED燈：常亮提示用戶此時(shí)機(jī)器人處于錄音狀態(tài)，常滅提示用戶此時(shí)機(jī)器人語音輸出，閃爍提示用戶機(jī)器人在聯(lián)網(wǎng)進(jìn)行語義解析。

綜上，本實(shí)用新型的機(jī)器人電子控制系統(tǒng)可以在進(jìn)行語音交互的同時(shí)實(shí)現(xiàn)動(dòng)作交互，與現(xiàn)有技術(shù)的機(jī)器人控制系統(tǒng)相比，其體積小、結(jié)構(gòu)簡單，具有更廣的應(yīng)用范圍以及更好的用戶體驗(yàn)。

根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)可以簡單方便的驅(qū)動(dòng)多關(guān)節(jié)小型機(jī)器人，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人與用戶多模態(tài)的人機(jī)交互；相較于現(xiàn)有技術(shù)，根據(jù)本實(shí)用新型的系統(tǒng)的機(jī)器人不僅具有更高的動(dòng)作靈活性以及動(dòng)作精度，而且可以隨著外部環(huán)境的具體情況對自身的動(dòng)作進(jìn)行微調(diào)，機(jī)器人的應(yīng)用范圍被大大拓展，用戶體驗(yàn)得到極大提高。

雖然本實(shí)用新型所公開的實(shí)施方式如上，但所述的內(nèi)容只是為了便于理解本實(shí)用新型而采用的實(shí)施方式，并非用以限定本實(shí)用新型。本實(shí)用新型所述的系統(tǒng)還可有其他多種實(shí)施例。在不背離本實(shí)用新型實(shí)質(zhì)的情況下，熟悉本領(lǐng)域的技術(shù)人員當(dāng)可根據(jù)本實(shí)用新型作出各種相應(yīng)的改變或變形，但這些相應(yīng)的改變或變形都應(yīng)屬于本實(shí)用新型的權(quán)利要求的保護(hù)范圍。