软件可配置乐高式机器人系统

摘要

本发明提供一种软件可配置乐高式机器人系统，包括传感器外设、路由器、机器人设备、云端服务器和个人终端设备；传感器外设与机器人设备均通过路由器实现与云端服务器和个人终端设备的双向通信；机器人设备和其配置的传感器外设形成一个机器人；在个人终端设备上通过触屏控制的方式对机器人设备与传感器外设行配置，采用软件平台来控制传感器的选择性连接，与传统方式相比，连接方式智能化，资源实现可协调利用。系统的配置并不需要单一的固定设备来完成，只要是相同系统的软件终端设备即可，形成了鲜明的多样性和可移植性。

说明书

技术领域

本发涉及物联网、传感器技术等领域内的机器人设备技术。

背景技术

乐高式机器人是集合了可编程主机、电动马达、传感器、Lego Technic部分(齿轮、轮轴、横梁、插销)的统称，其起源于益智玩具中可编程传感器模具。乐高机器人其基本结构构造简单，入门门槛低；其次，发挥空间大，能够满足用户的各种需求。但其目前应用领域过于单一，并且传感器一旦接入系统后剩余接口有限，当环境发生变化，就不能保证对具体的各种应用需求，对于非专业开发人员来说，更换、安装传感器是一种比较麻烦的事情。

即，在当前机器人应用的领域中，针对一套固定的机器人设备来讲，若要对其进行功能上的拓展，需要专业人员对需要添加的设备驱动进行安装与更新，其过程较为繁琐。

在专利CN104793542A中公开了一种基于手机控制的机器人系统，主要包括机器人装置以及用于控制机器人装置的手机装置；利用手机装置与机器人通信，从而达到播放音频和做一些指定动作功能。该系统设计的功能过于单一化，只能完成一些简单的功能要求，并且只能用于近距离控制通信。由于传感器设备的连接启动都是默认的，当传输一些不必要的数据时，造成资源的浪费。

在专利CN103101054A中公开了一种手机对机器人的编程和控制系统，主要实现机器人零位校正、机器人动作编辑、机器人状态显示和指令收发三项功能。该发明主要实现对机器人自身的控制，而目前针对机器人自身动作实现的发明很多，而使用机器人以外的设备进行功能扩展的相应发明却很少。

发明内容

本发明所要解决的技术方案是，提供一种配置灵活、设备接入方便的通过软件控制的方式对机器人外设进行配置的乐高式机器人系统。

本发明为解决上述技术问题所采用的技术方案是，软件可配置乐高式机器人系统包括传感器外设、路由器、机器人设备、云端服务器和个人终端设备；传感器外设为摄像头、人体热释电传感器、距离传感器或温度传感器；个人终端设备包括扫描识别模块、触屏控制模块；

传感器外设与机器人设备均通过路由器实现与云端服务器和个人终端设备的双向通信；

传感器外设与机器人设备均配置有表明其产品属性和产品数据的身份标识；机器人设备和其配置的传感器外设形成一个机器人；

个人终端设备用于，当有传感器外设或机器人设备需要注册时，个人终端设备的扫描识别模块对需注册设备的身份标识进行识别，并将设备相应的产品属性和产品版本号通过路由器上传到云端服务器；个人终端设备通过检测IP地址检测的已注册的设备；通过触屏控制模块接收指令将检测到的传感器外设配置到相应的机器人设备上，将配置数据和产品版本号上传到云端服务器；

云端服务器用于，接收到个人终端设备上传的产品属性和版本号后，对需注册的传感器外设或机器人设备进行注册，并对新注册的传感器外设或机器人设备分配一个IP地址；接收到个人终端设备上传的配置数据和产品版本号后，根据产品版本号查找对应的驱动程序，并根据分配的IP地址将驱动程序发送至对应设备，实现传感器外设或机器人设备的驱动安装。

本发明的有益效果是，采用在个人终端设备上通过触屏控制的方式对机器人设备与传感器外设行配置，采用软件平台来控制传感器的选择性连接，与传统方式相比，连接方式智能化，资源实现可协调利用。系统的配置并不需要单一的固定设备来完成，只要是相同系统的软件终端设备即可，形成了鲜明的多样性和可移植性。

附图说明

图1为实施例乐高式机器人系统的示意图；

图2为实施例乐高式机器人系统的实施流程图。

具体实施方式

如图1所示，软件可配置乐高式机器人系统包括传感器外设组合1、通信单元2、机器人设备3、云端服务器4和个人终端设备5。

该传感器外设1与通信单元2双向电连接，其可通过单片机平台进行采集数据，然后将数据通过网络模块传输给通信单元2；该传感器外设1可以是摄像头、人体热释电传感器、距离传感器、温度传感器、IMU惯性传感器等。

通信单元2采用的是路由器，其与云端服务器4电连接。

机器人设备3包括机器人基础开发平台Turtlebot、Baxter机器人等，其通过无线WIFI或有线以太网与通信单元2电连接。

个人终端设备5与通信单元2通过无线电连接。

用户可以通过自己的个人终端设备5登陆通信单元2即路由器进行具体的工作管理，例如对具体设备IP地址的分配。每个传感器外设均配置独有的条码或RFID标签；条码可以是二维条码，也可以是一维条码。用户首先使用软件终端系统(手机APP或移动PC)对这些ROS机器人、分布式传感器外设进行扫码，在软件终端就可图形化显示出检测到的可用设备，为了更加高效灵活地使设备及外设和终端实现数据连接，接下来即可用比划手指的方式将需要接入的传感器外设连接到软件终端系统当中,从而使设备之间的连接方式从软件层面连接上升到物理层面连接，进一步完成功能实现和数据流通。

在软件终端系统，用户可以对不同的传感器进行属性参数设置，比如将一个具有1080p清晰度摄像头改成720p、480p等参数；然后，软件终端系统自动检测驱动是否有最新的版本，用户根据需要选择是否更新驱动；若需要更新驱动，则从云平台下载相应的最新驱动，最后，机器人根据传感器或外设采集到的信息实现相应的功能。

如图2所示，本发明软件可配置乐高式机器人的具体实施过程为：

(1)传感器外设1与机器人设备3通过个人终端设备5对其进行扫码的方式将相应的产品属性与产品的版本号通过链路上传到云端服务器4并实现注册，相应地获得一个IP地址，以便个人终端设备5的软件终端系统能检测到相应的设备。产品属性包括传感器与机器人设备的具体型号、搭载的网卡MAC地址。

(2)扫码成功后通过人工手动通过触屏控制模块配置，即比划手指的方式灵活地将需要的传感器外设1搭载到相应的机器人设备3上。

(3)个人终端设备5的软件终端系统将配置数据与产品的版本号上传到云端服务器4，云端服务器4将根据已选择的机器人设备3与传感器外设1的版本号，将相应的驱动程序下载到各个设备上，实现安装。配置数据包括对设备的功能参数进行设定，例如数据传输比特率。

(4)驱动程序安装完成，被选择的机器人设备3和传感器外设1形成一个机器人，配置完成。

个人终端上的机器人控制系统，基软件终端系统，包括扫描识别模块、数据库模块、触屏控制模块和通信模块。

扫描识别模块为条码扫描器或RFID阅读器，通过二维码或RFID扫码方式识别所需要连接的传感器外设与机器人设备。

数据库模块用于，用于存储连接设备的驱动程序。

触屏控制模块用于，用于将已经通过扫码方式将识别的机器人设备与传感器外设显示在屏幕上，并根据用户指示进行传感器外设与机器人设备的关联。

通信模块用于数据通信。

本发明软件可配置乐高式机器人控制系统的亮点在于智能手机软件配置平台，软件平台识别并虚拟化各个传感器设备，显示在屏幕上，用户根据当前机器人的需要，对已连入的传感器设备进行筛选并接入机器人，其操作过程只需要在手机屏幕上“划手指”即可。同时，用户也可根据不同需要配置各个设备的属性参数，并根据手机提示，选择是否更新连接的传感器以及外设的驱动，当需要更新驱动时，通过云平台下载驱动实现传感器与ROS机器人的有效连接。