本發(fā)明涉及機器人控制領域，特別涉及一種機器人控制系統(tǒng)及方法。
背景技術：
：為了使機器人服務于特定的目標對象，能與人很好的溝通和交互，幫助人們完成任務，那么這類機器人應該具有視覺、聽覺、觸覺等感知能力。觸覺是機器人獲取環(huán)境信息的一種僅次于視覺的重要的知覺形式，是機器人實現(xiàn)與環(huán)境直接作用的必需媒介。與視覺不同，觸覺本身有著很強的敏感能力，可直接測量對象和環(huán)境的多種性質特征，因此觸覺不僅僅只是視覺的一種補充，觸覺的主要任務是為了獲取對象與環(huán)境信息和為完成某種作業(yè)任務而對機器人與對象、環(huán)境相互作用時的一系列物理特征量進行檢測或感知，因此讓機器人像人一樣具有皮膚末梢神經(jīng)觸覺感知能力(即仿生電子皮膚)的問題就需要解決。目前仿生電子皮膚主要靠各種傳感器來解決，如壓阻式壓力傳感器等，雖然這些壓力傳感器有一部分已經(jīng)應用于機器人觸覺測量，但是它們的缺點也是相當明顯。其中，申請?zhí)枮?013201310396009.4的發(fā)明公開了一種壓阻式電子皮膚及其制備方法，包括兩柔性襯底；兩導電層，分別涂覆在兩柔性襯底上，兩導電層相互接觸；兩導電極分別與兩導電層接觸。其中采用碳納米管薄膜為導電層和具有微納米圖案的聚二甲基硅氧烷、聚苯二甲酸乙二酯、聚乙烯醇、聚乙烯醇縮甲醛、聚乙烯等材料為基底，使得基層具有高柔性易彎曲等優(yōu)點。該發(fā)明的電子皮膚將兩導電布貼在一起，外界壓力越大，接觸面積越大、電阻越小。但它的一致性不好，壓力和電阻層之間曲線是非線性的，兩導電層貼在一起，需要保證有預應力，這個預應力難以設定，導致不同傳感器的特性不一致；而且兩個導電層之間靠空氣保持一定的距離，按壓久了就像海綿被壓縮，無法回彈。基于以上的問題本申請?zhí)峁┙鉀Q以上問題的技術方案。技術實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的是提供一種機器人控制系統(tǒng)及方法，通過在機器人本體的不同部位設置多個觸摸傳感器，并將感應的控制指令信息發(fā)送至運動控制器，運動控制器根據(jù)位置信號和機器人的工作場景控制機器人說出適當?shù)脑捳Z或做出相應的動作，大大的豐富了人形機器人的人機交互能力。本發(fā)明的觸摸傳感器解決了傳感器回彈的問題，提供了機器人的觸發(fā)靈敏度。本發(fā)明提供的技術方案如下：一種機器人控制系統(tǒng)，包括：觸摸傳感器，用于感應用戶輸入的控制指令信息；觸覺檢測控制器，與所述觸摸傳感器電連接，用于獲取所述觸摸傳感器感應的用戶輸入的控制指令信息，并進行處理；運動控制器，與所述觸覺檢測控制器，從所述觸覺檢測控制器中獲取處理后的用戶輸入的控制指令信息，并根據(jù)所述控制指令信息控制所述機器人執(zhí)行相應的任務。在本發(fā)明中，多個觸覺傳感器分別安裝于機器人本體上的多個部位；運動控制器采集觸覺檢測控制器輸出的信號，當機器人被觸摸時，觸覺檢測控制器輸出對應的被觸摸位置信號至運動控制器，運動控制器根據(jù)位置信號和機器人的工作場景控制機器人說出適當?shù)脑捳Z或做出相應的動作，大大的豐富了人形機器人的人機交互能力。優(yōu)選的，包括：所述用戶輸入的控制指令信息包括：第一電容信息和第二電容信息；所述第一電容信息是通過設置在所述機器人內(nèi)部的所述觸摸傳感器的電容信息，所述第二電容信息包括用戶人體的電容信息；觸覺檢測控制器將所述第一電容信息和所述第二電容信息進行并聯(lián)累加轉換成所述用戶輸入的控制指令信息。優(yōu)選的，觸覺檢測控制器用于將用戶輸入的控制指令信息進行位置識別，且將位置識別后的控制指令信息與機器人的動作模塊進行匹配，并傳輸至所述運動控制器。優(yōu)選的，包括：所述觸摸傳感器設置在所述機器人外殼的內(nèi)側，所述觸摸傳感器一側附著在所述機器人外殼的內(nèi)側，所述觸摸傳感器的另一側焊接有導線，并通過該導線與所述觸覺檢測控制器電連接。優(yōu)選的，所述觸覺檢測控制器包括：電容觸摸芯片u1；電源穩(wěn)壓器u2；所述電容觸摸芯片u1設置有8個信息輸入控制端為k1～k8和3個信息輸出控制端為d0～d2；所述電容觸摸芯片u1的每個信息輸入控制端通過一個限流電阻與對應的感應信號輸入端電連接；所述電容觸摸芯片u1的每個信息輸出控制端分別與所述運動控制模塊對應電連接；所述電容觸摸芯片u1的電源輸入端與所述電源穩(wěn)壓器u2的輸出端電連接；所述電源穩(wěn)壓器u2的輸入端與電源供電端電連接。優(yōu)選的，所述觸覺檢測控制器還包括：所述電容觸摸芯片u1的信號調節(jié)端通過電容器c13與公共地端電連接；所述電容觸摸芯片u1的每個信息輸入控制端還通過一個調節(jié)電容與所述公共地端電連接。優(yōu)選的，包括：所述觸摸傳感器由銅箔材料制成。在本發(fā)明中，觸摸傳感器的安裝結構簡單，便不會影響機器人的整體外形設計，觸摸傳感器根據(jù)實際使用需要在需要的部位安裝；通過銅箔觸摸傳感器解決了壓阻式電子皮膚導電材料容易發(fā)生變形，無法回彈的問題；另外，電容式觸摸區(qū)域因為沒有機械構造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以實現(xiàn)起來更加容易，不受結構限制。一種機器人控制方法，應用于上述所述的機器人控制系統(tǒng)中，包括：步驟s100獲取用戶輸入的控制指令信息；步驟s200將獲取的所述用戶輸入的控制指令信息進行處理；步驟s200根據(jù)處理后的所述控制指令信息控制機器人執(zhí)行相應的任務。優(yōu)選的，其特征在于，所述步驟s100中用戶輸入的控制指令信息包括：步驟s110獲取第一電容信息和第二電容信息；所述第一電容信息包括觸摸傳感器的電容信息，所述第二電容信息包括用戶人體的電容信息；步驟s120將所述第一電容信息和所述第二電容信息進行并聯(lián)累加轉換成所述用戶輸入的控制指令信息。優(yōu)選的，所述步驟s200中包括：步驟s210對用戶輸入的控制指令信息進行位置識別；步驟s220將位置識別后的控制指令信息與機器人的動作模塊進行匹配。本發(fā)明提供的一種機器人控制系統(tǒng)及方法，能夠帶來以下至少一種有益效果：1、在本發(fā)明中，觸覺傳感系統(tǒng)解決方案可根據(jù)實際使用需要在需要的部位安裝觸摸傳感器；電子皮膚的感應靈敏度可以根據(jù)實際使用時機器人外殼厚度進行調節(jié)；本發(fā)明的感知載體厚度輕薄，可安裝在各種位置，安裝簡單方便；尤其可以安裝在機器人外殼內(nèi)部，不改變機器人外觀；觸摸時無需擠壓形變即能感知觸覺。2、在本發(fā)明中，外殼的材質和厚度也可以根據(jù)實際使用需要任意變化；再加上觸摸傳感器厚度、形狀和面積都可以根據(jù)實際使用需要進行設計和加工，使其具有靈敏度高、輕薄、耐用等優(yōu)點，可以安裝在各種狹小、多變的空間里。本發(fā)明中的電子皮膚的感應靈敏度可以根據(jù)實際使用時機器人外殼厚度進行調節(jié)。3、在本發(fā)明中，感知載體銅箔的厚度輕薄，可安裝在各種位置，安裝簡單方便；尤其可以安裝在機器人外殼內(nèi)部，不改變機器人外觀；觸摸時無需擠壓形變即能感知觸覺。4、在本發(fā)明中，通過感應銅箔電容和人體與大地之間電容信號，生成對機器人皮膚的觸發(fā)控制指令，觸發(fā)控制指令輸出特性穩(wěn)定、成本低、易于實現(xiàn)。附圖說明下面將以明確易懂的方式，結合附圖說明優(yōu)選實施方式，對一種機器人控制系統(tǒng)及方法的上述特性、技術特征、優(yōu)點及其實現(xiàn)方式予以進一步說明。圖1是一種機器人控制系統(tǒng)的一個實施例的結構圖；圖2是一種機器人控制系統(tǒng)的另一個實施例的結構圖；圖3是一種機器人控制系統(tǒng)的另一個實施例的結構圖；圖4是一種機器人控制系統(tǒng)的另一個實施例的結構圖；圖5是一種機器人控制系統(tǒng)的一個實施例的結構圖；圖6是一種機器人控制方法的一個實施例的流程圖；圖7是一種機器人控制方法的另一個實施例的流程圖。附圖標號說明：100.觸摸傳感器；200.觸覺檢測控制器；300.運動控制器；400.機器人外殼。具體實施方式為了更清楚地說明本發(fā)明實施例或現(xiàn)有技術中的技術方案，下面將對照附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖，并獲得其他的實施方式。為使圖面簡潔，各圖中只示意性地表示出了與本發(fā)明相關的部分，它們并不代表其作為產(chǎn)品的實際結構。另外，以使圖面簡潔便于理解，在有些圖中具有相同結構或功能的部件，僅示意性地繪示了其中的一個，或僅標出了其中的一個。在本文中，“一個”不僅表示“僅此一個”，也可以表示“多于一個”的情形。本發(fā)明提供一種機器人控制系統(tǒng)的一個實施例，參考圖1和圖2所示，包括：觸摸傳感器100，用于感應用戶輸入的控制指令信息；觸覺檢測控制器200，與所述觸摸傳感器電連接，用于獲取所述觸摸傳感器感應的用戶輸入的控制指令信息，并進行處理；運動控制器300，與所述觸覺檢測控制器電連接，從所述觸覺檢測控制器中獲取處理后的用戶輸入的控制指令信息，并根據(jù)所述控制指令信息控制所述機器人執(zhí)行相應的任務。具體的，在本實施例中，本發(fā)明的系統(tǒng)中由多個觸摸傳感器100與機器人的外殼組成了機器人的仿生電子皮膚；觸摸傳感器采用銅箔作為觸覺感受載體；觸覺檢測控制器200用于接收銅箔產(chǎn)生的電信號，并將每個銅箔產(chǎn)生的電信號進行放大、濾波、去噪等處理后，發(fā)送至運動控制器300也即相當于機器人的中央控制器，用于協(xié)調和調節(jié)機器人的相應動作，由于銅箔安裝在機器人的不同的身體部位，觸碰不同的部位，機器人做出不同的反應信息；包括表情，動作，語音等。在本發(fā)明中，多個觸覺傳感器分別安裝于機器人本體上的多個部位；運動控制器采集觸覺檢測控制器輸出的信號，當機器人被觸摸時，觸覺檢測控制器輸出對應的被觸摸位置信號至運動控制器，運動控制器根據(jù)位置信號和機器人的工作場景控制機器人說出適當?shù)脑捳Z或做出相應的動作，大大的豐富了人形機器人的人機交互能力。在以上實施例的基礎上，本發(fā)明還提供了一個實施例；參考圖2所示；包括：所述用戶輸入的控制指令信息包括：第一電容信息和第二電容信息；所述第一電容信息是通過設置在所述機器人內(nèi)部的所述觸摸傳感器的電容信息，所述第二電容信息包括用戶人體的電容信息；觸覺檢測控制器200將所述第一電容信息和所述第二電容信息進行并聯(lián)累加轉換成所述用戶輸入的控制指令信息。觸覺檢測控制器200用于將用戶輸入的控制指令信息進行位置識別，且將位置識別后的控制指令信息與機器人的動作模塊進行匹配，并傳輸至所述運動控制器。包括：所述觸摸傳感器設置在所述機器人外殼的內(nèi)側，所述觸摸傳感器一側附著在所述機器人外殼的內(nèi)側，所述觸摸傳感器的另一側焊接有導線，并通過該導線與所述觸覺檢測控制器電連接。具體的，在本實施例中，第一電容和第二電容即：任何兩個導電的物體之間都存在著感應電容，一個觸摸區(qū)域與大地可構成一個感應電容生成第一電容，在周圍環(huán)境不變的情況下，該感應電容第一電容的值是固定不變的微小值。當有人體手指靠近觸摸區(qū)域時，人體手指與大地構成的感應電容構成第二電容；第二電容并聯(lián)于觸摸區(qū)域與大地構成的第一電容兩端，會使總感應電容值增加。電容式觸摸傳感器ic在檢測到某個觸摸區(qū)域的感應電容值發(fā)生改變后，將輸出某個觸摸區(qū)域被按下的確定信號。電容式觸摸區(qū)域因為沒有機械構造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以實現(xiàn)起來更加容易，不受結構限制。由于在機器人的身體上安裝有多個觸摸傳感器，需要對每個觸摸傳感器對應的部位進行編號，根據(jù)觸摸傳感器的編號識別所處的位置，根據(jù)不同的位置，設置不同的功能信息；例如觸碰左腿前進，觸碰右腿后退等；具體的每個觸摸傳感器的功能設置的實施過程由運動控制器實現(xiàn)控制；觸摸傳感器根據(jù)應用的場景不同，以及根據(jù)機器人設置的身高、體重不同，設置成不同大小、尺寸；例如厚度為0.08mm；大小為30*40mm的銅箔作為觸覺感受載體，將觸摸傳感器通過不干膠粘貼在機器人外殼的內(nèi)壁上，即參考3所示，最上一層是機器人外殼400，下層是觸摸傳感器100，其中觸摸傳感器一面涂有不干膠，方便和機器人外殼內(nèi)壁粘貼。觸摸傳感器100另一面焊接單芯屏蔽導線與觸覺檢測控制器芯片的輸入端連接即可。在本發(fā)明中，觸摸傳感器的安裝結構簡單，便不會影響機器人的整體外形設計，觸摸傳感器根據(jù)實際使用需要在需要的部位安裝；通過銅箔觸摸傳感器解決了壓阻式電子皮膚導電材料容易發(fā)生變形，無法回彈的問題；另外，電容式觸摸區(qū)域因為沒有機械構造，所有的檢測都是電量的微小變化，所以實現(xiàn)起來更加容易，不受結構限制。在以上實施例的基礎上，本發(fā)明還提供了一個實施例；參考圖2、圖4所示；所述觸覺檢測控制器包括：電容觸摸芯片u1，所述電容觸摸芯片型號為：tty6851；電源穩(wěn)壓器u2，所述電源穩(wěn)壓器為：lm1117；所述電容觸摸芯片u1設置有8個信息輸入控制端為k1～k8和3個信息輸出控制端為d0～d2；所述電容觸摸芯片u1的每個信息輸入控制端通過一個限流電阻與對應的感應信號輸入端電連接；所述電容觸摸芯片u1的每個信息輸出控制端分別與所述運動控制模塊對應電連接；所述電容觸摸芯片u1的電源輸入端與所述電源穩(wěn)壓器u2的輸出端電連接；所述電源穩(wěn)壓器u2的輸入端與電源供電端電連接。所述觸覺檢測控制器還包括：所述電容觸摸芯片u1的信號調節(jié)端通過電容器c13與公共地端電連接；所述電容觸摸芯片u1的每個信息輸入控制端還通過一個調節(jié)電容與所述公共地端電連接。具體的，通過電容觸摸芯片u1的信息輸入控制端為k1～k8，接收觸發(fā)電信號，根據(jù)應用場景不同，可以擴展多個電容觸摸芯片u1；并將其與運動控制器連接；u1直接輸出二進制bcd編碼，觸摸離開后輸出狀態(tài)保持到下次觸摸才改變。多個觸摸傳感器分別為頭部觸摸傳感器、左臂觸摸傳感器、右臂觸摸傳感器、左腋觸摸傳感器、右腋觸摸傳感器、左手觸摸傳感器和右手觸摸傳感器。各觸摸傳感器安裝于機器人本體上的多個不同部位，即頭部、兩側大臂、兩側腋下和兩只手。如圖5所示，橢圓區(qū)域為觸摸傳感器安裝處。每個觸摸傳感器通過單芯屏蔽導線連接到觸覺檢測控制器的輸入端，觸覺檢測控制器輸出的信號直接連到運動控制器。在本申請中調節(jié)機器人電子皮膚的感應靈敏度，可以在觸覺檢測控制器的cap管腳接一電容cap來粗調電子皮膚的感應靈敏度，所述cap電容的值越大，靈敏度越高，其值范圍為6.8nf～33nf。進一步的，可以在信號采集端連接一并聯(lián)電容cs，用于細調電子皮膚的感應靈敏度。所述并聯(lián)電容的電容量為0～5pf，電容量越低靈敏度越高，不連接并聯(lián)電容時靈敏度最高。在本實施例中，不連接cs電容。由于機器人外殼根據(jù)不同的部位，設置外殼的厚度也不同，因此影響了感應靈敏度；在本申請中提供了與殼體厚度對應的電容值；參照表一所示；表一機器人外殼厚度(mm)cap值(nf)靈敏度16.83021030315304223052230103330在本發(fā)明中，觸覺傳感系統(tǒng)解決方案可根據(jù)實際使用需要在需要的部位安裝觸摸傳感器；電子皮膚的感應靈敏度可以根據(jù)實際使用時機器人外殼厚度進行調節(jié)；本發(fā)明的感知載體厚度輕薄，可安裝在各種位置，安裝簡單方便；尤其可以安裝在機器人外殼內(nèi)部，不改變機器人外觀；觸摸時無需擠壓形變即能感知觸覺。本發(fā)明還提供了一種機器人控制方法的實施例，將機器人控制方法應用在以上的實施例中，參考圖6所示；包括：步驟s100獲取用戶輸入的控制指令信息；步驟s200將獲取的所述用戶輸入的控制指令信息進行處理；步驟s200根據(jù)處理后的所述控制指令信息控制機器人執(zhí)行相應的任務。在以上實施例的基礎上，本發(fā)明還提供了一個實施例，參考圖6和圖7所示；步驟s100中用戶輸入的控制指令信息包括：步驟s110獲取第一電容信息和第二電容信息；所述第一電容信息包括觸摸傳感器的電容信息，所述第二電容信息包括用戶人體的電容信息；步驟s120將所述第一電容信息和所述第二電容信息進行并聯(lián)累加轉換成所述用戶輸入的控制指令信息。所述步驟s200中包括：步驟s210對用戶輸入的控制指令信息進行位置識別；步驟s220將位置識別后的控制指令信息與機器人的動作模塊進行匹配。在本發(fā)明中，外殼的材質和厚度也可以根據(jù)實際使用需要任意變化。再加上觸摸傳感器厚度、形狀和面積都可以根據(jù)實際使用需要進行設計和加工，使其具有靈敏度高、輕薄、耐用等優(yōu)點，可以安裝在各種狹小、多變的空間里。本發(fā)明中的電子皮膚的感應靈敏度可以根據(jù)實際使用時機器人外殼厚度進行調節(jié)。在本發(fā)明中，感知載體銅箔的厚度輕薄，可安裝在各種位置，安裝簡單方便；尤其可以安裝在機器人外殼內(nèi)部，不改變機器人外觀；觸摸時無需擠壓形變即能感知觸覺。在本發(fā)明中，通過感應銅箔電容和人體與大地之間電容信號，生成對機器人皮膚的觸發(fā)控制指令，觸發(fā)控制指令輸出特性穩(wěn)定、成本低、易于實現(xiàn)。需要說明的是，本申請中的方法應用在本申請的系統(tǒng)中，其執(zhí)行的各步驟與本系統(tǒng)中各模塊之間的信息交互、執(zhí)行過程等內(nèi)容與本發(fā)明的系統(tǒng)的實施例屬于同一構思，具體內(nèi)容可參見本發(fā)明申請實施例中的敘述，此處不再贅述。本申請中在滿足本申請性能參數(shù)的情況下，可以根據(jù)使用場景的不同，以及工作量的承載信息的不同，可以適應性的更換為其他的芯片，包括51系列的單片機，pic系列，以及arm系列等。應當說明的是，上述實施例均可根據(jù)需要自由組合。以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出，對于本
技術領域：
的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，這些改進和潤飾也應視為本發(fā)明的保護范圍。當前第1頁12