第２９卷第３期 Ｖ０１．２９ Ｎ０．３ ：一长春师范学院学报（自然科学版） Ｊｏｕｒ￣ｌ ｏｆ Ｃｈａｎｇｅｈｕｎ Ｎｏｎｎ￣Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ（Ｎａｔｕｒａ１．ｑｅ．￣ｉｅｎｃｅ｝ ｚ＝＝＝＝＝一 ＝２ ： ＝＝ ＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝＝ ＝＝＝ ＝： １＝＝ ＝＝ ２０１０年６月 Ｊｕｎ．２ＯｌＯ 互动机器人的研究 李晓宁 ，李晓峰２ （１．长春师范学院计算机科学与技术学院，吉林长春 １３００３２； ２ 吉林大学公共计算机教学与研究中心，吉林长春［摘１３００２５） 要］机器人的发展越来越智能化和人性化，互动性是机器人与人类最有效、最常用和最方便的 交换信息的形式。互动机器人的产生是科学发展的必然趋势 【关键词】机器人；互动性；软件设计 ｃ中图分类号】即ｌ８ ［文献标识码］Ａ ［文章编号］１ｏ０８～１７８ｘ（２ｏ１０）ｏ３—００３６—０２ 机器人技术 ｊ的发展，是科学技术发展的一个综合性的结果，也是对社会经济发展产生了重大影响的一 门科学技术。另一方面，机器人也是生产力发展和人类自身发展的必然结果，人类的发展将随着社会的发 展，在不断了解自然并且利用自然的过程中，实现对未知世界的认识和使用，这也是人们在科技发展过程中 的一个客观需要 、在此过程中，能够自动地并且在某些特定领域替代人类劳动的机器人技术得到日益广泛的 应用。随着自动控制理论、汁算机技术的迅速发展，机器人研究进入一个新的发展阶段。目前，许多国家的 政府有关部门、产业羿都在密切关注并积极开展机器人的研究。 １机器人的发展与趋势 随着人们对机器的研究，机器人也在进步，按其发展过程机器人【２Ｊ可分为三代： 第一代是演示弭现型机器人。它由人操纵机械手做一遍应当完成的动作或通过控制器发出指令让机械手 臂动作，在动作过程中机器人会自动将这一过程存人记忆装置。当机器人工作时，能再现人教给它的动作， 并能自动重复的执行。这类机器人不具有对外界信息进行反馈的能力，很难适应变化的环境。 第二代是有一定感觉ｆｆＪ￣Ｌ器人。它们对外界环境有一定感知能力，并具有听觉、视觉、触觉等功能。机 器人工作时，根据感觉器官（传感器）获得的信息，灵活调整自己的工作状态，保证在适应环境的情况下完 成工作。 第三代是具有初步智能的机器人。智能机器人是靠人工智能技术决策行动的机器人，它们根据感觉到的 信息，进行独 思维、识别、推理，并做出判断和决策，不用人的参与就可以完成一些复杂的工作。 如今，机器人的发展呈现出智能化、普及化的趋势。机器人 ｊ广泛应用于国民经济的各个领域，从工业 控制，到农业生产，以及社会生活的各个行业。因此机器人的发展是没有终点的。 ２系统实现 互动控制机器人是由机城框架组成，包括接收指令模块、执行动作模块、播放声音模块、采集信息模块 和发射状态模块，如图Ｉ所示，可以让机器人【３】在语音指令控制下实现行动（包括前进，后退），跳舞以及 发射等功能。控制系统主要包括输入／输出端口、定时器／计数器、数／模转换、模／数转换、串行设备输入输 出、通用异步串行接口、低电压监测和复位等部分，并且通过内置在线仿真电路ＩＣＥ接口，能够以较高的处 理速度使其能够快速地处理复杂的数字信号。 在机械框架中，执行动作模块包括三个电机，具体如下：其中两个用于走路的电机与一个头部转向的 电机。在控制机器人行动的过程中，通过控制行动电机，实现机器人的前进与后退，即，走路的电机同时正 向旋转，可以使得机器人前进；走路的电机同时反向旋转，可以使得机器人后退。控制两个电机逆向旋转， 可以实现机器人转向。机器人驱动电路采用功率较大的三极管搭成Ｈ桥来驱动电机。 ［收稿日期】２００９—１２—１８ ［作者简介］李晓宁（１９８１一），女，吉林长春人，长春师范学院计算机科学与技术学院讲师，从事数据挖掘、嵌入式系统研 究。 ３６・ ・在控制机器人跳舞的过程中，设定三个电机进行异步 启动，实现机器人运动以及头部转动，配合播放声音模块， 从而实现简单的舞蹈效果。如果控制机器人发射进行发射 活动，则启动相应的音响效果即可。 机器人开始启动之后，可以通过控制命令，向机器人 ，发出指令实现行动，包括前进、后退、跳舞以及发射等功 能。在机器人开始执行相应指令之后，可以更新指令，使 得机器人做出相应的动作。机器人可以通过采集信息模块 和发射状态模块将运动状态信息反馈给操作人员，实现良 好的互动性。 ３软件设计 软件系统［ ］主要是通过主函数中调用相关函数来完成 特定指令的识别，根据识别的命令执行相关的操作。并且 将反馈给操作人员。 软件设计的主要内容是构造相应的处理函数，实现特 定指令的识别，然后启动相应的动作控制函数，执行具体 动作。软件设计包括有主函数、库函数、动作控制函数和 状态采集函数。 图１ 系统模块连接示意 在主函数中，设定判断标志位，通过调用函数根据 ＦＬＡＳＨ中的标志位来进行判断。将标志位导出存储到ＦＬＡＳＨ中使用库函数ＢＳＲ—ＥｘｐｏｒｔＳＤＷｏｒｄ（ｕｉＣｏｍｍａｎ． ｄｍ）进行操作，然后再调用读写ＦＬＡＳＨ中的函数进行。在进行指令识别时，首先读取ＦＬＡＳＨ将语音指令取 得，然后调用ＢＳＲ—ＩｍｐｏｒｔＳＤＷｏｒｄ（ｕｉＣｏｍｍａｎｄｌＤ）；函数将标志位信息载入内存。在识另０出特定指令之后， 执行相关动作。相关动作操作就是操作电机的正向或反向旋转同时配合延时与播放声音组合起来形成不同的 动作。 同时，在主函数中，调用状态采集函数，将机器人的运动状态信息收集，通过发送模块将状态信息发送 至操作人员。根据不同的运动状态，实现机器人与人之间的简单互动。 该设计主要是使机器人可以实现走路、转向、转头、跳舞和发射等动作。主函数比较清晰，依次完成不 同的动作，在每完成一个动作延时大约１秒钟时间。可以在执行完最后的动作后等待指令，也可以设定重新 开始循环执行。 ４结语 综上，通过对互动机器人相关理论与对硬件设计的介绍，着重研究了互动机器人的核心控制系统的工作 原理和硬件接口，特别是互动机器人涉及的信息交互处理的技术问题，并最终通过控制系统实现了机器人的 各项动作与人机之间的信息交互。 ［参考文献】 ［１］李磊，叶涛．移动机器人技术研究现状与未来［Ｊ］．机器人，２００２，２４（５）：４７５—４８０． ［２］Ｍａｔｔｈｉｊｓ ｓｐａａｎ．Ｔｅａｍ Ｐｌａｙ ａｍｏｎｇ ＳｏｃｃｅｒＲｏｂｏｔｓ［Ｄ］．Ｈｏｌａｎｄ：Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆＡｍｓｔｅｒｄａｍ，２００２． ［３］刘玺，雷勇，韦伟．基于ＤＳＰ的语音识别系统及其结构［Ｊ］．机械工程与自动化，２００６（３）． ［４］Ｋｌａｓ Ｎｉｌｓｓｏｎ，Ｒｏｌｆ Ｊｏｈａｎｓｓｏｎ．Ｉｎｔｅｇｒａｔｅｄ ａｍｈｉｔｅｃｔｕｒｅ ｆｏｒ ｉｎｄｕｓｔｒｉａｌ ｍｂｏｔ ｐｒｏｓｍｎｎ￣ｎｇ ａｎｄ ｅｏｎ￣ｌ［ｊ］．Ｒｏｂｏｔｉｃｓ ａｎｄ Ａｕｔｏｎｏｍｏｕｓ Ｓｙｓｔｅｍ， １９９９。２９：２０５—２２６． Ｕ Ｘｉａｏ—ｎｉｎｇ。．ＬＩ Ｘｉａｏ—ｆｅｎｇ２ （１．Ｃｏｌｌｅｇｅ ｏｆ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｓｃｉｅｎｃｅ ａｎｄ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ Ｎｏｒｍａｌ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｃｈａｎｇｃｈｕｎ １３００３２，Ｃｈｉｎａ； ２．Ｃｅｎｔｅｒ ｆｏｒ Ｃｏｍｐｕｔｅｒ Ｆｕｎｄａｍｅｎｔａｌ Ｅｄｕｃａｔｉｏｎ，Ｊｉｌｉｎ Ｕｎｉｖｅｒｓｉｙｔ，Ｃｈａｎｇｃｌｍｎ １ ３００２５，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｏｄａｙ，ｒｏｂｏｔｓ ａｒｅ ｂｅｃｏｍｉｎｇ ｍｏｒｅ ａｎｄ ｍｏｒｅ ｉｎｔｅｌｌｉｇｅｎｔ ａｎｄ ｈｕｍａｎｅ．Ｔｈｅ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｏｎ ｉｓ ｔｈｅ ｍｏｓｔ ｅｆｆｅｃｔｉｖｅ，ｍｏｓｔ ｃｏｎ— ｍｏｎｌｙ ｕｓｅｄ ａｎｄ ｍｏｓｔ ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｔ ｆｏｒｍ ｏｆ ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ ｅｘｃｈａｎｇｅ ｂｅｔｗｅｅｎ ｒｏｂｏｔｓ ｎａｄ ｈｕｍａｎｓ．Ｔｈｅ ｄｅｓｉｇｎ ｏｆ ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ ｏｒｂｏｔｓ ｉｓ ｎａ ｉｎｅｖｉｔａｂｌｅ ｔｒｅｎｄ ｉｎ ｓｃｉｅｎｔｉｉｆｃ ｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｒｏｂｏｔ；ｉｎｔｅｒａｃｔｉｖｅ；ｓｏｆｗｔａｒｅ ｄｅｓｉｎｇ ・ ３７ ・