CN103777595A - 机器人系统及机器人办公、教学、设计、工程、家庭系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机器人系统，包括机器人和大数据中心；所述机器人包括控制模块、采集模块、收发模块和执行模块；所述采集模块、所述收发模块、所述执行模块分别连接所述控制模块，所述收发模块与所述大数据中心有线或无线通信连接；所述大数据中心包括收发平台、管理控制模块、存储模块和计算模块；所述收发平台、所述存储模块、所述计算模块分别连接所述管理控制模块；本发明还公开了机器人办公、教学、设计、工程和家庭系统。应用本发明技术方案，能够提高机器人执行任务的效率并降低能耗。

Description

机器人系统及机器人办公、教学、设计、工程、家庭系统

技术领域

本发明涉及机器人技术领域，特别是涉及到一种机器人系统及机器人办公、教学、设计、工程、家庭系统。

背景技术

机器人是以自动或半自动方式执行工作的机器装置。目前，随着技术的进步，机器人日益广泛地应用到工业和家庭生活等领域。

目前的机器人都是把一些编译好的程序存储在机器人自身的存储空间中，通过执行这些程序完成相应的动作或操作。由于机器人的存储能力有限和计算能力有限，过大的程序处理较慢，从而降低机器人执行任务的效率，并且机器人本身运行大量程序也会造成很高的能耗。

发明内容

基于此，有必要提供一种机器人系统，应用本系统能够提高机器人执行任务的效率，并且降低机器人的能耗。

一种机器人系统，包括机器人和大数据中心；所述机器人包括控制模块、采集模块、收发模块和执行模块；所述采集模块、所述收发模块、所述执行模块分别连接所述控制模块，所述收发模块与所述大数据中心有线或无线通信连接；所述大数据中心包括收发平台、管理控制模块、存储模块和计算模块；所述收发平台、所述存储模块、所述计算模块分别连接所述管理控制模块；

所述采集模块，用于采集所述机器人外部的数据信息；所述收发模块用于将所述数据信息传输给所述大数据中心；所述大数据中心用于对所述数据信息进行存储、分配、处理，得到控制所述机器人的控制指令，并将所述控制指令通过所述收发模块传输给所述执行模块；所述执行模块，用于根据所述控制指令执行相应的操作；

所述收发平台，用于连接所述收发模块；所述管理控制模块，用于接收所述数据信息，并存储到所述存储模块中，以及按照预设的策略，为所述计算模块分配计算任务；所述计算服务器，用于根据对应的计算任务，对所述数据信息进行处理，得到各自的处理结果；所述管理控制模块，还用于根据所述计算服务器各自的处理结果进行汇总分析，确定控制所述机器人的控制指令，并将所述控制指令通过所述收发平台传输到所述执行模块。

在其中一个实施例中，所述管理控制模块包括触控显示装置。

上述机器人系统，包括机器人和大数据中心，其中机器人包括控制模块、采集模块、收发模块和执行模块，机器人通过采集模块用于采集机器人外部的数据信息，不进行存储和处理，而由大数据中心对数据信息进行存储、分配和处理得到控制指令，最后再根据大数据中心返回的控制指令，由机器人完成相应的操作，相比于传统技术中由机器人自身对数据信息进行处理，提高了机器人执行任务的效率，并降低了机器人的能耗。

基于此，还有必要提供一种机器人办公系统，应用本机器人办公系统，能够提高办公场景中的机器人处理效率，并降低机器人能耗。

一种机器人办公系统，至少包括机器人系统；

所述机器人系统为上述任一种机器人系统；所述采集模块包括视频采集传感装置、音频输入装置、指纹采集装置中的至少一种；所述执行模块包括显示装置、音频播放装置中的至少一种。

在其中一个实施例中，所述机器人办公系统还包括办公设备，所述办公设备包括打印机和扫描仪中的至少一种；

所述执行模块还包括办公数据发送装置，用于将待打印或待扫描的数据发送到所述打印机或扫描仪，以供所述打印机或所述扫描仪进行打印或扫描。

基于此，还有必要提供一种机器人教学系统，应用本机器人教学系统，能够提高教学场景中的机器人的处理效率，并降低机器人能耗。

一种机器人教学系统，包括机器人系统和教学设备；

所述机器人系统为上述任一种机器人系统；所述采集模块包括指令输入装置，用于接收用户输入的课程选择的指令；所述执行模块包括显示装置、音频播放装置或机械动作执行装置；

所述执行模块还包括教学数据发送装置，用于与所述教学设备进行教学数据的传输；

所述教学设备包括投影仪、电子白板、平板电脑、音响设备、打印机中的一种或多种。

基于此，还有必要提供一种机器人设计系统，应用本机器人设计系统，能够提高美术设计场景中的机器人的处理效率，并降低机器人能耗。

一种机器人设计系统，至少包括机器人系统；

所述机器人系统为上述任一种机器人系统；所述采集模块包括语音指令采集装置、视频采集装置；所述执行模块包括机械手装置。

基于此，还有必要提供一种机器人工程系统，应用本机器人工程系统，能够提高电子工程设计与加工场景中的机器人的处理效率，并降低机器人能耗。

一种机器人工程系统，包括上述任一种所述的机器人系统；

所述采集模块包括电路信息输入装置，用于接收待设计电路的电路信息；所述执行模块包括机械手装置、焊接装置和电路调试装置。

基于此，还有必要提供一种机器人家庭系统，应用本机器人家庭系统，能够提高家庭服务场景中的机器人的处理效率，并降低机器人能耗。

一种机器人家庭系统，包括机器人系统和智能厨卫设备；

所述机器人系统为上述任一种所述的机器人系统；所述采集模块包括指令输入装置和视频采集装置，所述指令输入装置用于接收用户输入的厨卫操作指令；所述执行模块包括厨卫数据发送装置、吸尘装置和机械手装置；所述智能厨卫设备包括智能电饭煲、智能电磁炉。

在其中一个实施例中，所述采集模块还包括语音采集装置；所述执行模块还包括声光报警装置。

附图说明

图1为一个实施例中的机器人系统的结构示意图；

图2为一个实施例中的机器人办公系统的结构示意图；

图3为一个实施例中的机器人教学系统的结构示意图；

图4为一个实施例中的机器人设计系统的结构示意图；

图5为一个实施例中的机器人工程系统的结构示意图；

图6为一个实施例中的机器人家庭系统的结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

参见图1，在一个实施例中提供了一种机器人系统。该机器人系统包括机器人101和大数据中心102。机器人101包括控制模块1011、采集模块1012、收发模块1013和执行模块1014。控制模块1011可以是FPGA、DSP等处理器芯片。采集模块1012可以但不限于包括视频采集装置如摄像头，音频采集装置如麦克风，环境检测装置如温度、湿度传感器，还可以是输入装置如触控输入显示屏。收发模块1013包括具有通信传输功能的芯片及其相应的控制芯片，能够实现有线或无线通信。执行模块1014根据机器人不同的应用场景设计，例如可以是显示装置如LED显示屏、音频播放装置（包括功放和扬声器），也可以是完成某些动作的机械装置（例如包括电机、传动等装置），执行模块1014还可以是能够与机器人外部设备进行通信的指令、数据发送装置，其中，外部设备如打印机、扫描仪等。采集模块1012、收发模块1013和执行模块1014分别连接控制模块1012，收发模块1013通过网络与大数据中心102有线或无线通信连接。

大数据中心102包括收发平台1021、管理控制模块1022、存储模块1023和计算模块1024。收发平台1021、存储模块1023和计算模块分别连接管理控制模块1022。收发平台1021与收发模块1013相对应，按照相同的通信协议进行通信。管理控制模块1023、存储模块1023和计算模块1024可以是单个独立的服务器，也可以是分布的服务器。

本实施例提供的机器人系统，其工作原理如下：

采集模块1012用于采集机器人外部的数据信息，例如环境温度、用户输入的指令等。收发模块1013将数据信息传输给大数据中心102。大数据中心102包括至少千万台数量级的服务器，对收发模块1013发送的数据信息进行存储、分配、处理，得到控制机器人101的控制指令，并将控制指令通过收发模块1013传输给执行模块1014。执行模块1014根据控制指令执行相应的操作，例如在显示装置上显示图像、通过音频装置播放语音等。

收发平台1021，用于连接收发模块1013；管理控制模块1022，用于接收数据信息，并存储到存储模块1023中，以及按照预设的策略，为计算模块1024分配计算任务；计算服务器1024，用于根据对应的计算任务，对数据信息进行处理，得到各自的处理结果；管理控制模块1022，还用于根据计算服务器各自的处理结果进行汇总分析，确定控制所述机器人的控制指令，并将控制指令通过收发平台1021传输到执行模块1014。

此外，本实施例中的管理控制模块1022还可以包括触控显示装置（图中未示出），用户可以直接通过触控显示装置输入机器人的控制指令，操作机器人完成设定的任务。

上述机器人系统，包括机器人和大数据中心，其中机器人包括控制模块、采集模块、收发模块和执行模块，机器人通过采集模块用于采集机器人外部的数据信息，不进行存储和处理，而由大数据中心对数据信息进行存储、分配和处理得到控制指令，最后再根据大数据中心返回的控制指令，由机器人完成相应的操作，相比于传统技术中由机器人自身对数据信息进行处理，提高了机器人执行任务的效率，并降低了机器人的能耗。

参见图2，在一个实施例中，提供了一种机器人办公系统。该机器人办公系统至少包括机器人系统，还可以进一步包括办公设备。

具体的，本实施例中，机器人系统包括机器人201和大数据中心202。机器人201包括控制模块2010、采集模块2011、收发模块2012和执行模块2013。大数据中心302的结构可以但不限于参见图1中实施例的描述。采集模块2011包括视频采集传感装置20111、音频输入装置20112、指纹采集装置20113。执行模块2013包括显示装置20131、音频播放装置20132和办公数据发送装置20133。办公设备可以但不限是打印机2031、扫描仪2032等。

本实施例中的机器人办公系统，可以应用于下列场景：

2A、与客户交流：

当客户来到办公室，由视频采集传感装置20111采集客户的头像，将脸部信息通过收发模块2012传输到大数据中心202。由大数据中心202识别客户身份信息，再确定与该用户交流的风格。通过音频输入装置20112采集客户的语音信息，由大数据中心202进行识别、检索、分析，返回应答结果。应答结果可以通过显示装置20131来展示，或以音频播放装置20112输出应答的语音。

2B、会议记录：

视频采集传感装置20111记录会议的视频信息，音频输入装置20112采集会议发言者的语音信息。收发模块2012将视频信息和语音信息发送到大数据中心202。大数据中心202对视频中的发言者进行身份识别，并将语音信息转换为文字信息。大数据中心302进一步通过办公数据发送装置20133发送到打印机2031打印输出。

2C、员工考勤：

在上下班时间，机器人可以通过视频采集传感装置20111或指纹采集装置20113采集员工的打卡记录，由大数据中心202完成识别、记录、存储等处理。显示装置20131和音频播放装置20132可以分别以文字和语音的形式展示迟到、早退等结果。

2D、发布通知：

用户可以通过将待发布的通知上传到大数据中心202，再由大数据中心202的管理服务器控制机器人进行文字或语音形式的通知发布。

参见图3，在一个实施例中，提供了一种机器人教学系统。包括机器人系统和教学设备。机器人系统包括机器人301和大数据中心302。

具体的，本实施例中，机器人301包括控制模块3010、采集模块3011、收发模块3012和执行模块3013。采集模块3011包括指令输入装置30111，用于接收用户输入的课程选择的指令。执行模块3013包括显示装置30431、音频播放装置30132、机械动作执行装置30132和教学数据发送装置30133，教学数据发送装置30133用于与教学设备303进行教学数据的传输，教学设备303包括投影仪3031、电子白板3032、平板电脑3033、音响设备3034、打印机3035中的一种或多种。

本实施例中的机器人教学系统可以应用于：

3A、舞蹈教学：

学生从指令输入装置30111（例如是触摸显示屏）将要学习的舞蹈的类型，节奏、风格等要求提前反馈给机器人301，机器人301将这些信息传给大数据中心302，大数据中心将调出相应的舞蹈教学程序进行处理，最后可以将舞蹈教学的视频传送给机器人301，由显示装置30131进行显示，并由音频播放装置30132播放教学语音，或者由机械动作执行装置30132完成特定的舞蹈动作进行教学。

3B、文化课教学

学生提前在指令输入装置30111或网上（包括大数据中心302中的服务器）预订课程类型和时间。大数据中心302在特定时间读取相应的课程程序进行处理得到机器人的控制指令，再将控制指令传送给机器人的教学数据发送装置30133可以但不限于通过无线控制投影仪3031展示一些教学幻灯片，在电子白板3032展示教学内容，通过音响设备3034进行语音教学，也可以布置课堂作业给学生，将数据传输到学生使用的平板电脑3033上，学生在课堂中完成作业后直接可以提交到大数据中心302，大数据中心302能快速对学生的作业进行批改。此外，教学数据发送装置30133还可以控制打印机3035打印输出教学讲义、试卷等。

参见图4，在一个实施例中，提供了一种机器人设计系统。该机器人设计系统至少包括机器人系统。具体的，机器人系统包括机器人401和大数据中心402。机器人401包括控制模块4010、采集模块4011、收发模块4012和执行模块4013。采集模块4011包括语音指令采集装置40111、视频采集装置40112。执行模块包括机械手装置。

本实施例中的机器人设计系统尤其可以使用于美术设计的应用场景。客户可以通过语音指令采集装置40111直接下达绘画的语音指令。机器人401的收发模块4012能将语音指令传送到大数据中心402，由大数据中心402完成识别、分析等处理，产生机器人机械手装置40131的控制指令，由机器人直接进行作画。

另外，本实施例中的机器人设计系统也能对人进行肖像的素描，首先对要画的对象用视频采集装置40112进行扫描，然后将扫描的信息传送到大数据中心402，大数据中心402分析处理后将控制指令反馈给机器人的机械手装置40131，机器人将根据反馈回的控制指令在白纸上进行肖像素描。

此外，本实施例中的机器人设计系统也可以进一步扩展，从而能通过操作电脑，运行绘图软件。用户可以先将绘制图的内容和要求发送到大数据中心402，大数据中心402对用户传送来的信息进行分析处理然后反馈给机器人，机器人与电脑进行无线通信，控制电脑，从而来运行电脑上的绘图软件通过绘图软件完成绘图。

参见图5，在一个实施例中，提供了一种机器人工程系统。该机器人工程系统可以应用于电子设计工程领域。该机器人工程系统至少包括机器人系统，机器人系统包括机器人501和大数据中心502。具体的，本实施例中，机器人501包括控制模块5010、采集模块5011、收发模块5012和执行模块5013。采集模块5011包括电路信息输入装置50111，用于接收待设计电路的电路信息。执行模块5013包括机械手装置50131、焊接装置50132和电路调试装置50133。

本实施例中的机器人工程系统，可以实现：

5A、设计电路：

用户先将要设计的电路的功能、原理和要求等信息发送给数据中心，数据中心将处理后的信息反馈给机器人，机器人收到信息后开始工作。它先与电脑进行无线连接，运行电路设计软件，根据反馈回的信息中电路的功能，要求和原理进行电路设计，电路设计好后将保存在电脑中，然后电脑将保存好的电路信息传送给机器人。接着机器人到工厂操作制作电路板的设备对设计好的电路进行生产和加工，具体操作工艺流程为：裁板、钻孔、去毛刺、化学沉铜、板镀、擦板、曝光、显影、电镀、蚀刻、去污、印刷、烘烤、表面处理、成型、电测。

5B、焊接电路：

机器人能将指定的元器件正确地焊接到电路板上，数据中心将一些电路具体信息包括焊点位置坐标、工艺参数发送给机器人，它能使用灵活多样的焊锡方式，同时支持点焊和拉焊，可以适应各种高难度作业和微焊锡工艺，

机器人操作两只机械手，分别拿着烙铁和相应的元器件，就可以在焊接台上开始焊接工作了，焊接完后将保存生产信息和操作日志。

5C、调试电路：

机器人在焊接完电路后就开始调试，将装好元器件的PCB板放入调试夹具上，在调试前它会对电路进行断电的短路检测，机器人操作它的两只机械手握住两根万用表的探针在电路的电源线路上进行短路检测；若无短路问题，机器人通过无线方式发一个启动信号给电源设备让它给电路供电，供电后机器人操作示波器对电路上关键点进行调试，示波器检测的结果无线传送给机器人，机器人将这些信息反馈给数据中心，数据中心将调试结果与理论值作对比，若误差范围在允许范围内则通知机器人停止调试。

参见图6，在一个实施例中，还提供了一种机器人家庭系统。包括机器人系统和智能厨卫设备，机器人系统包括机器人601和大数据中心602，智能厨卫设备603包括智能电饭煲6031、智能电磁炉6032等。

具体的，机器人601包括控制模块6010、采集模块6011、收发模块6012和执行模块6013。采集模块6011包括指令输入装置60111、语音采集装置60112和视频采集装置60113，指令输入装置60111用于接收用户输入的厨卫操作指令。执行模块6013包括厨卫数据发送装置60131、吸尘装置60132、声光报警装置60133以及机械手装置60134。

本实施例中的机器人家庭系统可以实现：

6A、做饭菜：

机器人也能担任厨师的角色，从煮饭到炒菜，数据中心发送具体要煮的饭量和要做菜的种类和烹饪的方法和时间等信息传送给机器人。具体操作如下：

煮饭，机器人将电饭煲内胆取出，放入适量的大米和水，先用机械手握住饭勺在内胆中搅拌几分钟，然后抬起电饭煲内胆将水倒出，注入新鲜的水，就这样重复两到三次的淘米，淘完米后注入适量的水，然后将内胆放入电饭煲，盖好电饭煲盖。机器人与电饭煲进行无线通信，设置煮饭时间，然后电饭煲就在指定时间开始煮饭。

炒菜，机器人从数据中心获得炒菜信息和指令，先将菜进行清洗三遍、自动切菜，然后与电磁炉无线通信，设置电磁炉为炒菜模式，然后将切好的菜倒入炒锅里，根据数据中心反馈回的信息设置好炒锅的热度和控制机械手抓住锅铲的力度和搅拌菜的频率，并设置好炒菜时间，机器人将进行炒菜，炒好菜后向电磁炉发送停止信号，电磁炉收到信号后将停止工作。接着机器人操作机械手抓住炒锅柄将炒好的菜倒入菜碟中。

6B、家庭保姆：

机器人装有高像素的摄像头，能清晰的监视家里老人和小孩的活动情况，然后将监控的信息传送给数据中心。机器人在家里行走自如，若老人或小孩身体发生突发事件，机器人将发出警报，并快速反馈到数据中心，数据中心将在数秒之内通知家人和附近的医疗机构的医务人员。

机器人也能帮行动不方便的老人小孩传递生活用品，老人或小孩可以与机器人对话，说出他们想要的生活用品，机器人将语音信息识别后反馈给数据中心，数据中心将接下来要执行的动作信息反馈给机器人，然后它就会到指定的地点去拿指定的生活用品，取回来递给老人小孩。

机器人还可以定时提醒病人吃药、小孩做作业，小孩学习上遇到了困难也可以告诉机器人，机器人听到后通过无线通讯与数据中心取得联系，并获得反馈信息，快速解答给小孩。

6C、清洁卫生：

机器人具有全自动打扫保持地面清洁、吸附有害物质等本领，它能利用超声波和红外感应进行探测障碍物，采用真空吸尘和仿生刷来清洁地面和墙面。机器人能在房间里按指定的路线进行清洁，遇到障碍物或物体目标时开启摄像头进行扫描，扫描后的图像信息传送到数据中心，数据中心分析传回来的图像信息，如判断为垃圾或有害物质时，将反馈给机器人，它将对这些垃圾进行打扫。另外机器人也能清扫墙壁的灰尘和蜘蛛网，它能使吸尘管伸展到墙壁附近，机器人先用高像素摄像头对整个房间的情况进行扫描，然后将扫描后的信息传送给数据中心，数据中心对传回来的房间信息进行分析处理结合机器人自身GPS的定位信息，将机器人在房间与其他物体的相对位置信息反馈给机器人。机器人根据数据中心反馈回来的相对位置信息识别出周围的所有物体也包括墙壁的具体位置。从而实现室内全方位地打扫工作。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种机器人系统，其特征在于，包括机器人和大数据中心；所述机器人包括控制模块、采集模块、收发模块和执行模块；所述采集模块、所述收发模块、所述执行模块分别连接所述控制模块，所述收发模块与所述大数据中心有线或无线通信连接；所述大数据中心包括收发平台、管理控制模块、存储模块和计算模块；所述收发平台、所述存储模块、所述计算模块分别连接所述管理控制模块；

所述采集模块，用于采集所述机器人外部的数据信息；所述收发模块用于将所述数据信息传输给所述大数据中心；所述大数据中心用于对所述数据信息进行存储、分配、处理，得到控制所述机器人的控制指令，并将所述控制指令通过所述收发模块传输给所述执行模块；所述执行模块，用于根据所述控制指令执行相应的操作；

所述收发平台，用于连接所述收发模块；所述管理控制模块，用于接收所述数据信息，并存储到所述存储模块中，以及按照预设的策略，为所述计算模块分配计算任务；所述计算服务器，用于根据对应的计算任务，对所述数据信息进行处理，得到各自的处理结果；所述管理控制模块，还用于根据所述计算服务器各自的处理结果进行汇总分析，确定控制所述机器人的控制指令，并将所述控制指令通过所述收发平台传输到所述执行模块。

2.根据权利要求1所述的机器人系统，其特征在于，所述管理控制模块包括触控显示装置。

3.一种机器人办公系统，其特征在于，所述机器人办公系统至少包括机器人系统；

所述机器人系统为权利要求1或2任一项所述的机器人系统；所述采集模块包括视频采集传感装置、音频输入装置、指纹采集装置中的至少一种；所述执行模块包括显示装置、音频播放装置中的至少一种。

4.根据权利要求3所述的机器人办公系统，其特征在于，所述机器人办公系统还包括办公设备，所述办公设备包括打印机和扫描仪中的至少一种；

所述执行模块还包括办公数据发送装置，用于将待打印或待扫描的数据发送到所述打印机或扫描仪，以供所述打印机或所述扫描仪进行打印或扫描。

5.一种机器人教学系统，其特征在于，所述机器人教学系统包括机器人系统和教学设备；

所述机器人系统为权利要求1或2任一项所述的机器人系统；所述采集模块包括指令输入装置，用于接收用户输入的课程选择的指令；所述执行模块包括显示装置、音频播放装置或机械动作执行装置；

所述执行模块还包括教学数据发送装置，用于与所述教学设备进行教学数据的传输。

6.根据权利要求5所述的机器人教学系统，其特征在于，所述教学设备包括投影仪、电子白板、平板电脑、音响设备、打印机中的一种或多种。

7.一种机器人设计系统，其特征在于，所述机器人设计系统至少包括机器人系统；

所述机器人系统为权利要求1或2任一项所述的机器人系统；所述采集模块包括语音指令采集装置、视频采集装置；所述执行模块包括机械手装置。

8.一种机器人工程系统，其特征在于，所述机器人工程系统包括权利要求1或2任一项所述的机器人系统；

所述采集模块包括电路信息输入装置，用于接收待设计电路的电路信息；所述执行模块包括机械手装置、焊接装置和电路调试装置。

9.一种机器人家庭系统，其特征在于，所述机器人家庭系统包括机器人系统和智能厨卫设备；

所述机器人系统为权利要求1或2任一项所述的机器人系统；所述采集模块包括指令输入装置和视频采集装置，所述指令输入装置用于接收用户输入的厨卫操作指令；所述执行模块包括厨卫数据发送装置、吸尘装置和机械手装置；所述智能厨卫设备包括智能电饭煲、智能电磁炉。

10.根据权利要求9所述的机器人家庭系统，其特征在于，所述采集模块还包括语音采集装置；所述执行模块还包括声光报警装置。

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