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CN101581936B - 利用手机控制两足式机器人的系统及方法 - Google Patents

利用手机控制两足式机器人的系统及方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种利用手机控制两足式机器人的方法，该方法包括如下步骤：获取两足式机器人行走路线的全程地图；通过手机内的GPS系统获取两足式机器人在所述的全程地图上的当前位置；在所述的全程地图上设置两足式机器人行走的目的地位置；根据所述的全程地图计算从当前位置行走至目的地位置的最佳行走路径；根据该最佳行走路径计算两足式机器人应踩下的所有脚掌位置；及控制两足式机器人走向尚未踏下的脚掌位置，直至走至目的地位置为止。本发明还提供一种利用手机控制两足式机器人的系统。利用本发明可稳定的控制两足式机器人行走，并可进行远距离控制。

Description

利用手机控制两足式机器人的系统及方法
技术领域
本发明涉及一种利用手机控制两足式机器人的系统及方法。
背景技术
机器人是指能自动执行任务的人造机器装置。机器人可接受人类指挥，执行预先编排的程序，也可以根据人工智能技术制定的原则纲领行动。机器人执行的是取代或协助人类工作，例如制造业、建筑业，或是危险的工作。
对于机器人来说，其行走路径规划是机器人领域的技术人员首要关心的问题。特别是，准确地沿一个预定路径行走，以及平稳和可靠地实现直线和曲线路径之间的过渡是机器人必须具有的能力。目前，人类已经开发出了两种类型的行走机器人，即用轮子滚动行走的轮式机器人和用足行走的两足式机器人。对于轮式机器人，其行走装置比较简单、经济且较易控制。因此，目前广泛使用的仍然是轮式机器人。对于两足式机器人，目前的行走方式只能在平地上行走，对于崎岖不平的地面，很容易使两足式机器人摔跤。而且对于目前的机器人，由于控制信号的限制，只能在近距离进行控制。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种利用手机控制两足式机器人的系统，其可稳定的控制两足式机器人行走，并可进行远距离控制。
此外，还有必要提供一种利用手机控制两足式机器人的方法，其可稳定的控制两足式机器人行走，并可进行远距离控制。
一种利用手机控制两足式机器人的系统，该手机包括全球定位系统，该系统包括：获取模块，用于获取两足式机器人行走路线的全程地图，以及通过全球定位系统获取两足式机器人在所述的全程地图上的当前位置；设置模块，用于在所述的全程地图上设置两足式机器人行走的目的地位置；计算模块，用于根据所述的全程地图计算从当前位置行走至目的地位置的最佳行走路径，以及根据该最佳行走路径计算两足式机器人应踩下的所有脚掌位置；及控制模块，用于控制两足式机器人走向尚未踏下的脚掌位置，直至走至目的地位置为止。
一种利用手机控制两足式机器人的方法，该方法包括如下步骤：获取两足式机器人行走路线的全程地图；通过手机内的全球定位系统获取两足式机器人在所述的全程地图上的当前位置；在所述的全程地图上设置两足式机器人行走的目的地位置；根据所述的全程地图计算从当前位置行走至目的地位置的最佳行走路径；根据该最佳行走路径计算两足式机器人应踩下的所有脚掌位置；及控制两足式机器人走向尚未踏下的脚掌位置，直至走至目的地位置为止。
相较于现有技术，所述的利用手机控制两足式机器人的系统及方法利用手机内建的全球定位系统来稳定的控制两足式机器人行走，并可在远程工作站利用手机无线通讯网络控制该两足式机器人。
附图说明
图1是本发明利用手机控制两足式机器人的系统的较佳实施例的系统架构图。
图2是图1中手机的功能模块图。
图3是本发明利用手机控制两足式机器人的方法较佳实施例的流程图。
图4是经过处理后的全程地图的示意图。
图5是全程地图中当前位置与目的地位置的示意图。
图6是最佳行走路径的示意图。
具体实施方式
如图1所示，是本发明利用手机控制两足式机器人的系统的较佳实施例的系统架构图。该系统架构包括有两足式机器人1，网络2及远程工作站3。所述的两足式机器人1身上装置有手机11。该手机11通过网络2与远程工作站3进行互联。使用者可以在远程工作站3上通过网络2控制手机11，进而控制两足式机器人1的行走，并通过该手机11获取两足式机器人1所探测到的信息，比如现场影像、照片或声音等。
所述的网络2是一种手机无线通讯网络，比如全球移动通信系统(global system formobile communication，GSM)网络或码分多址(code division multiple access，CDMA)网络。
所述的远程工作站3可以是任何能与手机11进行无线通讯的设备，包括手机、计算机、个人数字助理(personal digital assistant，PDA)等。
如图2所示，是图1中手机的功能模块图。所述的手机11包括有全球定位系统(globalposition system，GPS)120和拍照设备130。所述的GPS系统120用于对两足式机器人1进行定位，获取两足式机器人1的当前位置。所述的拍照设备130用于拍摄两足式机器人1的行走路径的地形。在本较佳实施例中，所述的拍照设备130也可以是两足式机器人1自带的拍照设备。
所述的手机11还包括获取模块111、处理模块112、设置模块113、计算模块114、拍摄模块115、控制模块116、判断模块117及求救模块118。
所述的获取模块111，用于获取两足式机器人1行走路线的全程地图。所述的全程地图可以事先储存于所述的手机11的内存中，相应的获取模块111直接从其内存11中获取该全程地图。所述的获取模块111还可以通过网络2从互联网中获取所需的全程地图的示意图。
所述的处理模块112，用于对所获取的全程地图进行影像数字处理。所述的对所获取的全程地图进行影像数字处理包括：将所获取的全程地图转换成黑白色；根据该全程地图的分辨率将其按照行与列分割成网格形式；取每个网格内色阶平均值作为该网格的色阶值。如图4所示，为经过处理模块112处理后的全程地图。
所述的获取模块111还用于通过GPS系统120获取两足式机器人1在所述的全程地图上的当前位置。如图5所示，为全程地图中当前位置与目的地位置的示意图。其中，A点为两足式机器人1在全程地图上的当前位置，B点为两足式机器人1在全程地图上行走的目的地位置。
所述的设置模块113，用于在所述的全程地图上设置两足式机器人1行走的目的地位置。
所述的计算模块114，用于根据所述的全程地图计算从当前位置行走至目的地位置的最佳行走路径，以及根据该最佳行走路径计算两足式机器人1应踩下的所有脚掌位置。在本较佳实施例中，所述的最佳行走路径是根据全程地图上各网格的色阶值计算的。如图6所示，为计算模块114计算的最佳行走路径的示意图。该最佳行走路径为A、B两点之间的最短距离，且包含该最佳行走路径的各网格中，相邻两网格之间的色阶值应当是最相近的。在本较佳实施例中，所述的所有脚掌位置是根据所述的最佳行走路径以及两足式机器人1的脚掌大小进行计算的，所计算的各脚掌位置均应当位于最佳行走路径的两边一定范围内，分别为左脚脚掌位置和右脚脚掌位置，而且相邻的左脚脚掌位置与右脚脚掌位置之间的距离应当小于两足式机器人1两脚所能跨越的最大范围。
所述的拍摄模块115，用于通过拍照设备130拍摄两足式机器人1尚未踏下的下一步脚掌位置的地形图。
所述的处理模块112还用于对该下一步脚掌位置的地形图进行影像数字处理。对下一步脚掌位置的地形图进行的影像数字处理包括：将下一步脚掌位置的地形图转换成黑白色；根据该下一步脚掌位置的地形图的分辨率将其按照行与列分割成网格形式；取每个网格内色阶平均值作为该网格的色阶值。
所述的计算模块114还用于根据该下一步脚掌位置的地形图计算出两足式机器人1下一步脚掌应踩下的角度。所述的下一步脚掌应踩下的角度是根据下一步脚掌位置的地形图中各网格的色阶值进行计算的。例如，所述的计算模块114首先计算下一步脚掌位置的地形图中的前半部分各网格的色阶平均值与下一步脚掌位置的地形图中的后半部分各网格的色阶平均值，然后根据所计算的前半部分各网格的色阶平均值与后半部分各网格的色阶平均值之间的差异程度计算脚掌位置地形的倾斜角度，再根据该倾斜角度计算下一步脚掌应踩下的角度。
所述的控制模块116，用于控制两足式机器人1按照下一步脚掌应踩下的角度走至下一步脚掌位置。在本较佳实施例中，所述的下一步脚掌位置包括左脚脚掌位置及右脚脚掌位置。当下一步脚掌位置为左脚脚掌位置时，则控制模块116控制两足式机器人1迈出左脚走至下一步脚掌位位置；当下一步脚掌位置为右脚脚掌位置时，则控制模块116控制两足式机器人1迈出右脚走至下一步脚掌位位置。在控制模块116控制两足式机器人1走至下一步脚掌位置后，远程工作站3可根据需要让两足式机器人1通过手机11传回现场信息，比如现场影像、照片或声音等。
所述的判断模块117，用于判断两足式机器人1是否成功走至下一步脚掌位置，以及用于判断两足式机器人1是否走至目的地位置。
所述的求救模块118，用于当两足式机器人1没有成功走至下一步脚掌位置时，发出求救信号至远程工作站3求救。例如，当该两足式机器人1被设置用来扫雷时，若该两足式机器人1踩到地雷，该两足式机器人1可以透过手机11将重要的现场信息传回给远程工作站3，并通过求救模块118向远程工作站3发出求救信号。
如图3所示，是本发明利用手机控制两足式两足式机器人1的方法较佳实施例的流程图。首先，步骤S11，获取模块111获取两足式机器人1行走路线的全程地图。
步骤S12，处理模块112对所获取的全程地图进行影像数字处理。在本较佳实施例中，对所获取的全程地图进行影像数字处理包括如下步骤：将所获取的全程地图转换成黑白色；根据该全程地图的分辨率将其按照行与列分割成网格形式；取每个网格内色阶平均值作为该网格的色阶值。
步骤S13，获取模块111通过GPS系统120获取两足式机器人1在所述的全程地图上的当前位置。
步骤S14，设置模块113在所述的全程地图上设置两足式机器人1行走的目的地位置。
步骤S15，计算模块114根据所述的全程地图计算从当前位置行走至目的地位置的最佳行走路径。在本较佳实施例中，所述的最佳行走路径是根据全程地图上各网格的色阶值计算的。
步骤S16，计算模块114根据该最佳行走路径计算两足式机器人1应踩下的所有脚掌位置。在本较佳实施例中，所述的所有脚掌位置是根据所述的最佳行走路径以及两足式机器人1的脚掌大小进行计算的，所计算的各脚掌位置均应当位于最佳行走路径的两边一定范围内，分别为左脚脚掌位置和右脚脚掌位置，而且相邻的左脚脚掌位置与右脚脚掌位置之间的距离应当小于两足式机器人1两脚所能跨越的最大范围。
步骤S17，拍摄模块115通过拍摄设备130拍摄两足式机器人1尚未踏下的下一步脚掌位置的地形图。
步骤S18，处理模块112对该下一步脚掌位置的地形图进行影像数字处理。在本较佳实施例中，对下一步脚掌位置的地形图进行的影像数字处理包括如下步骤：将下一步脚掌位置的地形图转换成黑白色；根据该下一步脚掌位置的地形图的分辨率将其按照行与列分割成网格形式；取每个网格内色阶平均值作为该网格的色阶值。
步骤S19，计算模块114根据该下一步脚掌位置的地形图计算出两足式机器人1下一步脚掌应踩下的角度。在本较佳实施例中，计算下一步脚掌应踩下的角度包括如下步骤：计算下一步脚掌位置的地形图中的前半部分各网格的色阶平均值与后半部分各网格的色阶平均值；根据所计算的前半部分各网格的色阶平均值与后半部分各网格的色阶平均值之间的差异程度计算脚掌位置地形的倾斜角度；根据该倾斜角度计算下一步脚掌应踩下的角度。
步骤S20，控制模块116控制两足式机器人1按照下一步脚掌应踩下的角度走至下一步脚掌位置。
步骤S21，判断模块117判断两足式机器人1是否成功走至下一步脚掌位置。
步骤S22，当两足式机器人1成功走至下一步脚掌位置时，判断模块117判断两足式机器人1是否走至目的地位置。
步骤S23，当两足式机器人1没有成功走至下一步脚掌位置时，求救模块118发出求救信号至远程工作站3求救，并结束流程。
在步骤S22中，当两足式机器人1没有走至目的地位置时，则返回至步骤S17重新拍摄两足式机器人1尚未踏下的下一步脚掌位置的地形图；当两足式机器人1走至目的地位置时，则结束本流程。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (7)

1.一种利用手机控制两足式机器人的系统，其特征在于，该系统包括：
获取模块，用于获取两足式机器人行走路线的全程地图，以及通过手机内的全球定位系统获取两足式机器人在所述的全程地图上的当前位置；
设置模块，用于在所述的全程地图上设置两足式机器人行走的目的地位置；
计算模块，用于根据所述的全程地图计算从当前位置行走至目的地位置的最佳行走路径，以及根据该最佳行走路径计算两足式机器人应踩下的所有脚掌位置；
拍摄模块，用于拍摄两足式机器人尚未踏下的下一步脚掌位置的地形图；
处理模块，用于对该下一步脚掌位置的地形图进行影像数字处理；
所述的计算模块还用于根据该下一步脚掌位置的地形图计算出两足式机器人下一步脚掌应踩下的角度；及
控制模块，用于控制两足式机器人按照下一步脚掌应踩下的角度走至该下一步脚掌位置，直到走至目的地位置为止。
2.如权利要求1所述的利用手机控制两足式机器人的系统，其特征在于，所述的处理模块还用于对所获取的全程地图进行影像数字处理。
3.如权利要求1所述的利用手机控制两足式机器人的系统，其特征在于，所述的处理模块对下一步脚掌位置的地形图进行的影像数字处理包括：将下一步脚掌位置的地形图转换成黑白色；根据该下一步脚掌位置的地形图的分辨率将其按照行与列分割成网格形式；及取每个网格内色阶平均值作为该网格的色阶值。
4.如权利要求3所述的利用手机控制两足式机器人的系统，其特征在于，所述的计算模块对下一步脚掌应踩下的角度进行的计算包括：计算下一步脚掌位置的地形图中的前半部分各网格的色阶平均值及后半部分各网格的色阶平均值；根据所计算的前半部分各网格的色阶平均值与后半部分各网格的色阶平均值之间的差异程度计算脚掌位置地形的倾斜角度；及根据该倾斜角度计算下一步脚掌应踩下的角度。
5.一种利用手机控制两足式机器人的方法，该方法包括如下步骤：
获取两足式机器人行走路线的全程地图；
通过手机内的全球定位系统获取两足式机器人在所述的全程地图上的当前位置；
在所述的全程地图上设置两足式机器人行走的目的地位置；
根据所述的全程地图计算从当前位置行走至目的地位置的最佳行走路径；
根据该最佳行走路径计算两足式机器人应踩下的所有脚掌位置；
拍摄两足式机器人尚未踏下的下一步脚掌位置的地形图；
对该下一步脚掌位置的地形图进行影像数字处理；
根据该下一步脚掌位置的地形图计算出两足式机器人下一步脚掌应踩下的角度；
控制两足式机器人按照下一步脚掌应踩下的角度走至该下一步脚掌位置，直到走至目的地位置为止。
6.如权利要求5所述的利用手机控制两足式机器人的方法，其特征在于，所述的对该下一步脚掌位置的地形图进行影像数字处理的步骤还包括：
将下一步脚掌位置的地形图转换成黑白色；
根据该下一步脚掌位置的地形图的分辨率将其按照行与列分割成网格形式；及
取每个网格内色阶平均值作为该网格的色阶值。
7.如权利要求6所述的利用手机控制两足式机器人的方法，其特征在于，所述的根据该下一步脚掌位置的地形图计算出两足式机器人下一步脚掌应踩下的角度的步骤还包括：
计算下一步脚掌位置的地形图中的前半部分各网格的色阶平均值与后半部分各网格的色阶平均值；
根据所计算的前半部分各网格的色阶平均值与后半部分各网格的色阶平均值之间的差异程度计算脚掌位置地形的倾斜角度；及
根据该倾斜角度计算下一步脚掌应踩下的角度。
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