[发明专利]基于机器人感知系统的神经元

说明书

本发明公开了一种基于机器人感知系统的神经元，包括控制模块、近脑接口和若干传感接口；还包括仲裁总线和两组数据总线；所述传感接口输入的多进制符号与其它传感接口的电压相比，若所述多进制符号电压幅值高于其它传感接口的电压幅值，则所述多进制符号具有优先级，控制模块根据待发数据的量和多进制符号串权重得到新多进制符号串；在仲裁总线成功发送多进制符号串的传感器，将待发数据发送至数据总线。本发明提供的基于机器人感知系统的神经元，减少系统的布线，降低总线的冲突概率，提高总线的仲裁效率，提高总线的数据传输速率。

技术领域

本发明涉及数据传输技术领域，具体地说，涉及一种基于机器人感知系统的神经元。

背景技术

从1920年机器人这个概念在科幻小说中提出到目前为止，机器人领域经历了从无到有，到飞速发展，尤其在近年成了热门研究项目。且人类在各个行业对机器人的依赖和需求不断攀升，其智能程度越来越高。

以仿人机器人为例，仿人机器人是要达到外观和功能均能与人类似的智能机器人。而人类作为一种具有高智慧的生物，其神经网络不仅纷繁复杂，其相关的神经元数量更是高达数亿。对此，若要成就与人类似的性能优异的仿人机器人，其体内要实现的神经网络复杂度可见一般。以人类双足行走为例，双足有66个关节、38条肌肉、214韧带，错综复杂地连接并协调运作才使得人类的双足行走这个行为动作。而仿人机器人在实现双足行走时不仅要保证下半躯干的移动，既要维持上半躯干在运动时的平稳状态，同时还要根据体躯干上传感器对周围环境监测结果做出相应地躯体变化。

由机器人系统功能可知，传感器的数量直接影响机器人系统的精度，增加其数量，虽然会提升系统精度，但会加重系统结构的复杂程度。从机器人连线角度出发，增加传感器数量，系统会添加数倍于增加传感器的连线数量。除此之外，连接各个关节、机械骨骼、传感器等之间的连线和设备到控制器的连线，增加产生大量的连线数量。而躯干内部的众多布线，导致躯体笨重、系统自由度降低。增加传感器数量同样增加传输带宽，传感器会产生大量的数据，则会导致带宽和实时性的取舍问题。增加传输数据帧长度，其传输时间也随之增大，排队传送数据的数量增大，系统有可能无法实时传送。减少传输数据帧长度，传输时间虽然减少了，但每次传送数据量也会减少，数据处理效率降低。

目前应用在机器人领域的总线技术主要以CAN、FlexRay为主。专利CN101106504A一种基于CAN总线的智能自主机器人分布式通信系统中，使用CAN总线来连接机器人内部模块。由于CAN总线只有一条通信线路，其冲突概率高，导致通信线路的效率很低。同时由于仲裁信号的传输存在往返延时，所以仲裁信号的传输速率不能太高，而数据传输和仲裁信号传输在同一条通信线路上，导致了通信线路的数据传输速率很低。并且仲裁信号是通过二进制符号进行传输的，即通过符号“0”和“1”进行传输的，采用二进制符号进行优先权仲裁，其仲裁效率太低，设备的排队时间长。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于机器人感知系统的神经元，减少系统的布线，降低总线的冲突概率，提高总线的仲裁效率，提高总线的数据传输速率。

本发明公开的基于机器人感知系统的神经元所采用的技术方案是:

一种基于机器人感知及控制系统的神经元装置，包括近脑接口、接口控制模块、缓存模块和若干传感接口，所述传感接口用于与传感器连接，所述近脑接口用于与中枢总线连接；

所述接口控制模块包括第一仲裁控制模块和第一数据传输模块，所述第一仲裁控制模块和第一数据传输模块均分别与所述近脑接口和所述缓存模块连接；

神经元装置内部还包括总线控制模块、子仲裁总线和子数据总线，所述总线控制模块包括第二仲裁控制模块和第二数据传输模块，所述第二仲裁控制模块分别与所述缓存模块和所述子仲裁总线连接，所述第二数据传输模块分别与所述缓存模块和所述子数据总线连接，所有传感器均通过传感接口连接在所述子仲裁总线和所述子数据总线上；