基于模块化平台的机器人开发系统架构及其主控单元技术方案

本发明专利技术提供基于模块化平台的机器人开发系统架构，包括由主控单元控制的传感单元、动作执行单元、交互单元，所述的主控单元包括初始化模块、指令交互模块、信息交互模块、动作执行模块；所述的初始化模块初始化动作执行单元参数与主控单元中系统变量参数；所述的指令交互模块接收交互单元指令并编译成动作指令；所述的信息交互模块采集传感单元数据；所述的动作执行模块执行所述的动作指令。本发明专利技术逻辑结构巧妙，模块化程度高，采用一致的通信标准，统一各传感单元、动作执行单元与主控单元的通信协议，从而方便人们基于本平台架构对机器人进行研究与开发。

Architecture and main control unit of robot development system based on modular platform

The invention provides a robot development platform based on modular system architecture, including sensing unit, action by the main control unit control execution unit, interactive unit, main control unit includes initialization module, command module, information module, action module; initialization module initializes the action of the execution of the variable parameter system unit the parameters and main control unit; and compile the instruction interaction module the receiving interactive unit instruction into action instruction; information interaction module collects the data of the sensing unit; the action execution module executes the commands. The logic of ingenious structure, high degree of modularity, with consistent communication standards, unified communication protocol of each sensor unit, the action unit and the main control unit, which is convenient for people based on the platform for research and development of robot.

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及机器人开发系统架构，具体涉及模块化平台的机器人开发系统架构及其主控单元。
技术介绍
2016年是人工智能元年，谷歌的AlphaGo震惊世界。机器是人工智能技术的载体，由此，世界各地的研究所或者公司也推出多款机器人，从类人机器人，服务机器人到军方的战备机器人，可以说机器人行正如当年的移动互联网一样蓬勃火热发展。市面上的机器人多以工业机器人和服务机器人为主，这些机器人一般是按照特定的功能定制的，比如焊接机器人，扫地机器人等，要在这些机器人上做进一步修改升级就相当困难，基本上都要重新设计。而一般的机器人开发平台入门又比较高，而且基本都是大公司垄断，价格昂贵，一些小的企业或个人基本上不会考虑。那些小的机器人开发平台往往只提供一些开发板或开发模组，只适合用来学习或做简易的玩具。目前，急需一种开发简便、模块化程度高的机器人开发平台。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供基于模块化平台的机器人开发系统架构，本专利技术逻辑结构巧妙，模块化程度高，方便人们在此平台架构上进行机器人的研究与开发。为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本专利技术通过以下技术方案实现：基于模块化平台的机器人开发系统架构，包括主控单元、传感单元、动作执行单元、交互单元；所述的传感单元、动作执行单元、交互单元由主控单元控制；用户通过所述的交互单元输入指令至主控单元，传感单元感应外部信号传输至主控单元，主控单元处理并生成控制所述的动作执行单元的指令，所述的动作执行单元执行指令；所述的传感单元、动作执行单元、交互单元与主控单元之间通信采用交互通信，所述的各交互通信的通信协议保持一致。进一步的，所述的交互单元包括PC端交互、移动端交互、动作模拟器交互；所述的PC端交互、移动端交互都与云服务器连接；所述的交互单元与主控单元的传输方式采用无线透传；所述的移动端交互包括语音交互、智能模块、动作识别交互、人脸表情识别交互、动作模拟交互。进一步的，所述的基于模块化平台的机器人开发系统架构还包括特殊动作执行单元；所述的特殊动作执行单元、传感单元、动作执行单元、交互单元内都设有反馈单元；所述的反馈单元与主控单元连接，为主控单元提供反馈信息。基于模块化平台的机器人开发系统主控单元，包括初始化模块、指令交互模块、信息交互模块、动作执行模块；所述的初始化模块初始化动作执行单元参数与主控单元中系统变量参数；所述的指令交互模块接收交互单元指令并编译成动作指令；所述的信息交互模块采集传感单元数据；所述的动作执行模块执行所述的动作指令；所述的初始化模块在主控单元中优先级最高。进一步的，所述的初始化模块包含以下步骤：硬件初始化、设备初始化、系统全局变量初始化、创建模块任务。进一步的，所述的初始化模块还包含以下步骤：主电源开启、输出版本信息、用户配置加载、开启时钟中断、开启系统多任务切换、预警警报循环。进一步的，所述的指令交互模块包含以下步骤：等待指令、中断检测、选择指令类型。进一步的，所述的指令交互模块还包含以下步骤：变量设定及初始化、指令校验、发送反馈消息。进一步的，所述的信息交互模块包含以下步骤：设置采样频率、传感单元采样、查询动作执行单元信息。进一步的，所述的信息交互模块还包含以下步骤：任务内变量初始化、滤波、阈值判断、统计循环次数、获取设备信号、判断信息对错。进一步的，所述的动作执行模块包含以下步骤：动作类型判断、动作状态判断、发送动作指令、执行动作指令。进一步的，所述的动作执行模块还包含以下步骤：变量初始化、动作同步判断、动作超时判断、动作循环判断、更新机器人状态、错误判断、删除动作指令。进一步的，基于模块化平台的机器人开发系统主控单元，还包括自由状态模块、调试测试模块，所述的自由状态模块为无交互单元操作时机器人控制模块；所述的调试测试模块供调试维修使用。进一步的，所述的自由状态模块包含以下步骤：空闲状态判断、设定情景模式、情景模式判断(执行情景模式)、自由状态模式判断、生成随机数判断执行概率、执行随机动作。进一步的，所述的自由状态模块还包含以下步骤：变量初始化、延时设定、判断用户配置、避障判断(执行避障)。本专利技术的有益效果是:本专利技术提供基于模块化平台的机器人开发系统架构，包括由主控单元控制的传感单元、动作执行单元、交互单元，所述的主控单元包括初始化模块、指令交互模块、信息交互模块、动作执行模块；所述的初始化模块初始化动作执行单元参数与主控单元中系统变量参数；所述的指令交互模块接收交互单元指令并编译成动作指令；所述的信息交互模块采集传感单元数据；所述的动作执行模块执行所述的动作指令。本专利技术逻辑结构巧妙，模块化程度高，采用一致的通信标准，统一各传感单元、动作执行单元与主控单元的通信协议，从而方便人们基于本平台架构对机器人进行研究与开发。上述说明仅是本专利技术技术方案的概述，为了能够更清楚了解本专利技术的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本专利技术的较佳实施例并配合附图详细说明如后。本专利技术的具体实施方式由以下实施例及其附图详细给出。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术的基于模块化平台的机器人开发系统架构图；图2是本专利技术的主控单元组织结构图；图3是本专利技术的初始化模块流程示意图；图4是本专利技术的指令交互模块流程示意图；图5是本专利技术的信息交互模块流程示意图；图6是本专利技术的动作执行模块流程示意图；图7是本专利技术的自由状态模块流程示意图；图8是本专利技术的调试测试模块流程示意图；图9是本专利技术的用户侧通信数据发送流程示意图；图10是本专利技术的用户侧通信数据接收流程示意图；图11是本专利技术的传感单元通信结构示意图；图12是本专利技术的动作执行单元通信结构示意图；图13是本专利技术的传感单元通信流程示意图；图14是本专利技术的动作执行单元通信流程示意图。具体实施方式下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本专利技术。参照图1-14所示，基于模块化平台的机器人开发系统架构，如图1所示，包括主控单元、传感单元、动作执行单元、交互单元、特殊动作执行单元，传感单元、动作执行单元、交互单元、特殊动作执行单元由主控单元控制；特殊动作执行单元包括水下沉浮模块、水下避障模块。如图2所示，主控单元包括初始化模块、指令交互模块、信息交互模块、动作执行模块；初始化模块初始化动作执行单元参数与主控单元中系统变量参数；指令交互模块接收交互单元指令并编译成动作指令；所述的信息交互模块采集传感单元数据；动作执行模块执行所述的动作指令；初始化模块在主控单元中优先级最高。优选地，传感单元、动作执行单元、交互单元内都设有反馈单元；所述的反馈单元与主控单元连接，为主控单元提供反馈信息。主控单元根据反馈信息判断是否执行用户指令、判断指令是否完成、判断指令是否完整传输，判断指令是否能顺利执行、判断机器人是否需要避障、判断机器人是否进入自由状态等。结合图3，初始化模块流程如下：系统初始化，系统中断未开启前，进行各种硬件的初始化，中断开启(1ms)，进入系统全局变量初始化，读取主控单元flash内的用户配置信息，检查错误，创建其余模块任务，之后进入死循环，检查错误，如有错误，设置警报闪灯频率。结合本文档来自技高网...

【技术保护点】
基于模块化平台的机器人开发系统架构，包括主控单元、传感单元、动作执行单元、交互单元，其特征在于：所述的传感单元、动作执行单元、交互单元由主控单元控制；用户通过所述的交互单元输入指令至主控单元，传感单元感应外部信号传输至主控单元，主控单元处理并生成控制所述的动作执行单元的指令，所述的动作执行单元执行指令；所述的传感单元、动作执行单元、交互单元与主控单元之间通信采用交互通信，所述的各交互通信的通信协议保持一致。

【技术特征摘要】
1.基于模块化平台的机器人开发系统架构，包括主控单元、传感单元、动作执行单元、交互单元，其特征在于：所述的传感单元、动作执行单元、交互单元由主控单元控制；用户通过所述的交互单元输入指令至主控单元，传感单元感应外部信号传输至主控单元，主控单元处理并生成控制所述的动作执行单元的指令，所述的动作执行单元执行指令；所述的传感单元、动作执行单元、交互单元与主控单元之间通信采用交互通信，所述的各交互通信的通信协议保持一致。2.根据权利要求1所述的基于模块化平台的机器人开发系统架构，其特征在于：所述的基于模块化平台的机器人开发系统架构还包括特殊动作执行单元；所述的特殊动作执行单元、传感单元、动作执行单元、交互单元内都设有反馈单元；所述的反馈单元与主控单元连接，为主控单元提供反馈信息。3.根据权利要求1所述的基于模块化平台的机器人开发系统架构，其特征在于：所述的交互单元包括PC端交互、移动端交互、动作模拟器交互；所述的PC端交互、移动端交互都与云服务器连接；所述的交互单元与主控单元的传输方式采用无线透传；所述的移动端交互包括语音交互、智能模块、动作识别交互、人脸表情识别交互、动作模拟交互。4.基于模块化平台的机器人开发系统主控单元，包括初始化模块、指令交互模块、信息交互模块、动作执行模块，其特征在于：所述的初始化模块初始化动作执行单元参数与主控单元中系统变量参数；所述的指令交互模块接收交互单元指令并编译成动作指令；所述的信息交互模块采集传感单元数据；所述的动作执行模块执行所述的动作指令；所述的初始化模块在主控单元中优先级最高。5.根据权利要求4所述的基于模块化平台的机器人开发系统主控单元，其特征在于，所述的初始化模块包含以下步骤：硬件初始化、设备初始化、系统全局变量初始化、创建模块任务。6.根据权利要求4所述的基于模块化平台的机器人开发系统主控单元，其特征在于，所述的初始化模块还包含以下步骤：主电源开启、输出版本信息、用户配置加载、开启时...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈辉，于赛赛，洪定安，
申请(专利权)人：杭州畅动智能科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33