[发明专利]一种小型双足机器人的信息处理平台

说明书

技术领域

本发明涉及一种人工智能技术，尤其涉及一种小型双足机器人的信息处理平台。

背景技术

随着信息技术的发展，信息技术被广泛的应用到各行各业，它正改变着人们的工作方式与生活方式。仿人机器人是一个集机械结构、电机制造技术、传感技术、快速信息处理技术、图像处理与识别技术、控制技术和通信技术等于一体的智能化设备，也是机器人中智能化程度最高，研究难点最多的一种机器人，它除了具有人类的基本外貌特征和步行运动功能外，还具有视觉、听觉等感知智能，在一定环境中能够自主运动，并与人进行一定程度的交流。仿人机器人在机器人研究中占有特殊地位，各国机器人学界都在致力这方面的研发，中国高校也一直关注和跟踪发达国家相关领域的进展。

近年来，国内外研究机构纷纷研制出了自己各具特色的仿人机器人，比较具有代表性的有早稻田大学的WABIAN系列，本田公司的ASIMO，索尼公司的SDR-4X，韩国的KHR系列等。但是这些仿人机器人有一个共同的缺点就是造价高昂，ASIMO的价格据说超过了高级跑车。高昂的造价使得许多对仿人机器人感兴趣的研究者望而却步，缺少新的研究力量的投入也使得仿人机器人的研究一直进展缓慢。研制出一款成本低廉，又能够满足科研要求的仿人机器人，则不仅能够满足广大仿人机器人爱好者的需要，又能够在一定程度上促进仿人机器人的研究。

发明内容

在此背景下，利用仿人机器人这个平台，研究信息领域相关的信息处理技术，同时也将部分信息技术融合起来控制仿人机器人，提高仿人机器人的智能化水平。本发明的目的在于在机器人处理平台上融合更多的信息技术，通过不同的实验尝试，在机器人有限的空间、控制器的有限资源上寻找适合仿人机器人的信息处理技术。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种双足机器人的信息处理平台，包括：机器人控制器的硬件设计、机器人通信协议的设计，控制系统的软件设计。

机器人控制器的硬件设计，包括：电源模块的设计、数据通信模块的设计、数据存储模块的设计和舵机控制模块的设计。

其中舵机控制模块是机器人控制器的核心部分，决定了整个系统的性能好坏，其主要作用就是实时同步地产生多路PWM波形来驱动机器人关节，该模块由PIC16F877微控制器组成，来实现控制算法、下位机协调和多路舵机控制信号的生成。无线通讯模块、有线通讯模块和行为数据存储模块分别与PIC16F877微控制器相连。控制器同时支持有线通信和无线通信两种模式，通过通信模式开关选择即可，PC机离线计算的数据可通过有线模块和无线模块传输到机器人信息处理平台上。无线通讯模块由nRF905射频芯片和STC4051AD微控制器组成，使上、下位机通过射频(RF)进行数据交互；有线通讯模块由SP3232电平转换芯片实现，使上、下位机通过RS232总线进行数据交互；行为数据存储模块由IIC总线的串行EEPROM组成，选用AT24C512作为外扩存储器来存储动作数据，其内部有64K字节(65536位)的存储空间。为了减小不必要的通信量，控制机器人时可以将一部分行为数据预先存储在机器人控制器的行为数据模块中，舵机控制模块可以通过IIC总线对其进行读写操作；电源模块通过与PIC16F877微控制器相连向上述各模块提供稳定的电压。

机器人通信协议的设计，包括：上位机发送协议和下位机反馈协议，这两种协议都采用定长的格式，每帧数据为26个字节。

上位机发送数据格式为数据包头(2字节)+包内容(23字节)+校验和(1字节)。数据包头标识一包数据的开始，由两个字节组成，第一个字节是0xFF，第二个字节是0xFE；包内容为上位机向舵机控制器发送信息，包内容含义为(按字节分隔)：控制器地址码(1^-252)+控制命令+数据组号(0^-255)+数据帧号(0^-255)+最大帧数(0^-255)+速度信息(0^-7)+x路舵机的期望角度(0^-180)。控制地址码代表机器人的ID号，ID号匹配的机器人接收和处理数据，同时约定ID为127时是广播地址码，所有机器人都接收数据或命令；校验和采用“和校验”的方式，用一个8位的无符号数，对数据包头，包内容的每一个字节相加求和，不考虑溢出，然后对和取补码(用数字0减去这个和)即可。