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一種機器人控制電路的制作方法

文檔序號:2372626閱讀:208來源:國知局
專利名稱:一種機器人控制電路的制作方法
技術領域
本實用新型涉及一種智能控制電路,尤其是一種具有遞發(fā)名片功能的接待機器人 的控制電路。
背景技術
隨著社會的發(fā)展,各工業(yè)企業(yè)之間的競爭逐步提高,而競爭的核心是技術的競爭, 企業(yè)接待機器人的出現(xiàn)將會一定程度上提高該企業(yè)的專業(yè)形象,增強客戶對其技術能力的 認可。針對接待機器人的特點,在其功能和控制上有很大的設計和開發(fā)空間。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型主要解決接待機器人機械手指如何夾取名片及遞送名片的技術問題, 提供一種機器人控制電路,控制機械手指捏取名片,松開名片的動作。按照本實用新型提供的技術方案,所述機器人控制電路包括主控制器和從控制 器,主控制器連接機器人底盤直流伺服電機、底盤超聲波傳感器、無線收發(fā)模塊,從控制器 連接機械手臂直流伺服電機、機械手指部感應模塊、頭部超聲波傳感器、人體感應模塊、無 線收發(fā)模塊和顯示模塊;主、從控制器之間通過無線收發(fā)模塊通信。所述機械手臂直流伺服電機包括肩關節(jié)直流伺服電機、肘關節(jié)直流伺服電機、手 部直流伺服電機,所述手部直流伺服電機控制兩根機械手指的開合;所述主控制器包括第一單片機控制電路,第一單片機控制電路連接有底盤電機測 速電路、底盤超聲波測距接口電路、底盤后輪驅(qū)動電路、紅外遙控信號接收電路、紅外測距 電路、9V-5V直流電源電路、電源管理電路、5V-3. 3V直流電源電路、第一無線收發(fā)接口電路;所述從控制器包括第二單片機控制電路,第二單片機控制電路連接有機械手臂電 路測速電路、手指部超聲波測距電路、頭部超聲波測距電路、機械手臂電機驅(qū)動電路、9V-5V 直流電源電路、電源管理電路、5V-3. 3V直流電源電路、第二無線收發(fā)接口電路、連接所述顯 示模塊的顯示電路;所述9V-5V直流電源電路連接充電電池以及5V-3. 3V直流電源電路,所述第一、第 二無線收發(fā)接口電路分別連接一個無線收發(fā)模塊,所述電源管理電路連接9V-5V直流電源 電路以及5V-3. 3V直流電源電路。所述機械手指部感應模塊采用的測距傳感器為超聲波傳感器。所述從控制器還連接有語音電路。本實用新型的優(yōu)點是通過控制機械手指的開合完成遞送名片動作,在機械手指 部加裝機械手指部感應模塊,以判斷客人是否已取得名片;同時通過超聲波傳感器解決接 待機器人定位問題。

圖1是本實用新型所控制的機器人簡圖。[0013]圖2是本實用新型的控制電路原理框圖圖3是本實用新型主控制器原理圖。圖4是本實用新型從控制器原理圖。圖5是機器人定位系統(tǒng)的軟件架構(gòu)示意圖。
具體實施方式
以下結(jié)合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明。本實用新型所控制的接待機 器人整體結(jié)構(gòu)如圖1所示,機器人底盤10上裝有底盤后輪11與底盤前輪12,底盤后輪11 由底盤直流伺服電機4驅(qū)動,作為接待機器人的行走部分,在機器人底盤10上安裝機器人 身軀與主控制器1,機器人身軀上裝有顯示屏9,機器人身軀上方安裝肩部支架,肩部支架 內(nèi)置從控制器2,同時,肩部支架的兩端裝有機械手臂14,機械手臂14的末段安裝著機械手 指15,機械手指15上集成著機械手指部感應模塊7,肩部支架上方安裝頭殼16,頭殼16內(nèi) 集成頭部超聲波傳感器5與人體感應模塊6。機械手臂14上安裝有機械手臂直流伺服電機 3,包括肩關節(jié)直流伺服電機、肘關節(jié)直流伺服電機、手部直流伺服電機。底盤10上還設置 底盤超聲波傳感器8。該接待機器人的手部選取的機械結(jié)構(gòu),使機械手指15能捏取名片,松開名片,并 在機械手指部加裝機械手指部感應模塊,以判斷客人是否已取得名片。機械手臂14由肩關節(jié)直流伺服電機、機械上臂、肘關節(jié)直流伺服電機、機械下臂、 手部直流伺服電機、機械手組成。這些部件組成兩自由度的機械手臂裝置,可使機械手在平 面活動范圍內(nèi)任意點的運動。機械手臂14的機械上臂、機械下臂通過連軸器與其直流伺服 電機相連。接待機器人的機械手指15結(jié)構(gòu)中,主齒轉(zhuǎn)動,帶動從齒輪轉(zhuǎn)動,主齒輪與其相連 的手指、連桿、支桿、支架組成一個平行四連桿機構(gòu),主齒輪轉(zhuǎn)動時,連桿也隨之轉(zhuǎn)過一角 度,從而使其手指平移,平移量可由主動輪轉(zhuǎn)過的角度決定,從齒輪也與其相連的手指、連 桿、支桿、支架組成一個平行四連桿機構(gòu),從齒輪轉(zhuǎn)動時,連桿也隨之轉(zhuǎn)過一角度,從而使其 手指平移,平移量也可由從齒輪轉(zhuǎn)過的角度決定。這樣主齒輪轉(zhuǎn)動就實現(xiàn)了兩手指的平移, 也就實現(xiàn)了兩手指的張合,通過控制主齒輪的旋轉(zhuǎn)角度,也就可控制兩機械手指的張合量, 以捏取合適的物體。從控制器通過運動控制卡控制腕部直流伺服電機,驅(qū)動主齒輪,主齒輪 帶動從齒輪旋轉(zhuǎn),通過控制手部伺服電機的動作,帶動主、從齒輪的轉(zhuǎn)動,實現(xiàn)手指的張合。機器人控制電路包括主控制器和從控制器,之間通過無線通信協(xié)議進行通信;主 控制器連接機器人底盤直流伺服電機、底盤超聲波傳感器、無線收發(fā)模塊,從控制器連接機 械手臂直流伺服電機、機械手指部感應模塊、頭部超聲波傳感器、人體感應模塊、無線收發(fā) 模塊和顯示模塊。所述機械手臂直流伺服電機是指前述肩關節(jié)直流伺服電機、肘關節(jié)直流 伺服電機、手部直流伺服電機,由手部直流伺服電機控制兩根機械手指的開合。如圖2所示,主控制器中以單片機控制電路為核心,其上連接有底盤電機測速電 路、外擴展電路、底盤超聲波測距接口電路、底盤后輪驅(qū)動電路、紅外遙控信號接收電路、 9V-5VDC電源電路、電源管理電路、5V-3. 3VDC電源電路、無線收發(fā)接口電路,還可以接紅外 測距電路。如圖3所示,從控制器中以單片機控制電路為核心,其上連接有機械手臂電機測 速電路、外擴展電路、手指部超聲波測距電路、頭部超聲波測距電路、機械手臂電機驅(qū)動電路(驅(qū)動前述3個電機)、9V-5VDC電源電路、電源管理電路、5V-3. 3VDC電源電路、無線收發(fā) 接口電路、連接顯示模塊的顯示電路,還可以連接語音電路。所述9V-5V直流電源電路連接充電電池以及5V-3. 3V直流電源電路,所述第一、第 二無線收發(fā)接口電路分別連接一個無線收發(fā)模塊,所述電源管理電路連接9V-5V直流電源 電路以及5V-3. 3V直流電源電路。本實施例中主控制器電路如圖3所示,主控制器采用STC89S52單片機,采用12MHz 外接晶振,5V電源與RESET引腳之間串接IOuF極性電容,IOuF極性電容與RESET引腳旁接 IOKΩ電阻與電源地相接,構(gòu)成一個上電自動復位電路,Ρ(ΓΡ7 口拉上IOK上拉排阻,以上構(gòu) 成最小系統(tǒng)。程序燒寫電路采用PL2303芯片,同樣采用與主芯片同樣的外部晶振電路,波 特率為9600b/S,單片機的P3.0、P3. 1 口分別接PL2303芯片的T)(D、RXD 口,供電電源同主 芯片電源,其它PL2303芯片引腳外接電路詳見圖3,圖中的Ρ(ΓΡ3器件分別與32個單片機 I/O相連,以作為擴展電路,方便外接擴展板,9V-5VDC電源電路,采用ΜΡ7805穩(wěn)壓芯片,9V 電源“ + ”與ΜΡ7805芯片vin引腳相接,之間分別旁接470uF極性電容、104電容與電源地相 接,兩電容的作用分別是9V電源的濾波、藕合,MP7805的5V引腳直接電路板供電電源“ + ”, 并與地之間分別接470uF極性電容、104電容,對主控制器5V電源進行濾波、藕合,以輸出穩(wěn) 定電壓。5V-3. 3VDC電源電路,采用MP2104穩(wěn)壓芯片,其中CAPl為3. 3V供電接口。主控 制器中的Jl、J2為底盤電機的接口電路,U2為鎖存電路,與Pl 口的八個引腳相連,用以鎖 存這八個口的信號,起到信號保持、選通、擴展Pl 口之用。無線發(fā)射模塊接口電路芯片采用 ULN2003芯片,該芯片與單片機一般通過SPI接口相連,本主控制器中未設置SPI接口,通過 在軟件中模擬SPI 口來實現(xiàn)。如圖4所示,從控制器電路與主控制器電路類似,區(qū)別在于, 需要控制6個機械手臂上的電機,同時,增加語音電路,人體感應模塊接口電路。因此,需 要多路擴展I/O 口,為此添加一個鎖存電路,為U12、U13兩鎖存電路,人體感應模塊接口電 路,為三腳連接器,分別與系統(tǒng)電源+/_、Pl. 0 口相連,當有人在目標范圍活動時,輸出為高 電平,無人或人靜止時,輸出為低電平。語音電路采用ISD1700A-40S語音芯片,REC、PLAY、 ERASE、FWD、VOL、FT,分別與U12、U13鎖存器上hi、il、jl、h2、i2、j2引腳相連,從而通過單 片機控制語音芯片的播放、錄音、播放段選擇、播放順序等。本實施例中的軟件架構(gòu)如圖5所示。其中各框內(nèi)的為子函數(shù),在主程序前進行聲 明、定義。主程序的架構(gòu)即是附圖5中的程序架構(gòu)。系統(tǒng)軟件包括自動巡航程序、語音程序、 超聲波測距程序,人體感應程序、無線通信協(xié)議、數(shù)模/模數(shù)轉(zhuǎn)化程序。主控制器和從控制器分別由主控制系統(tǒng)程序與從控制系統(tǒng)程序驅(qū)動,之間通過無 線通信協(xié)議進行通信。當機械手指部感應模塊檢測到外部信息時,傳遞信號給從控制器,從 控制器延時3秒控制機械手指張開。通過底盤超聲波傳感器與頭部超聲波傳感器獲取距離數(shù)值,頭部傳感器獲取的數(shù) 值通過主/從控制器的無線收發(fā)模塊,發(fā)送給主控制器,并將兩傳感器的數(shù)據(jù)在主控制器 的單片機上進行處理根據(jù)兩超聲波傳感器的參數(shù),建立傳感器模型(超聲波傳感器檢測距 離,波扇角),采用占用網(wǎng)格技術,根據(jù)貝葉斯規(guī)則,制定接待機器人目標活動范圍內(nèi)的全局 地圖,并將全局地圖以二元數(shù)組的形式保存下來;機器人在移動過程中,根據(jù)當前時刻的傳 感器數(shù)值,主/從控制器重復上述動作,制定出當前時刻機器人的局部地圖,并將局部地圖 與全局地圖進行對比,判斷出機器人的具體位置。
5[0028] 采用本實用新型控制的機器人,其控制系統(tǒng)采用模塊化,通用性好,互換性強;機 械結(jié)構(gòu)簡約,方便組裝、維護;軟件采用C語言編寫,模塊化,移植性強。
權(quán)利要求1.一種機器人控制電路,包括主控制器和從控制器,其特征是所述主控制器連接機 器人底盤直流伺服電機、底盤超聲波傳感器、無線收發(fā)模塊,從控制器連接機械手臂直流伺 服電機、機械手指部感應模塊、頭部超聲波傳感器、人體感應模塊、無線收發(fā)模塊和顯示模 塊;所述機械手臂直流伺服電機包括肩關節(jié)直流伺服電機、肘關節(jié)直流伺服電機、手部直 流伺服電機,所述手部直流伺服電機控制兩根機械手指的開合;所述主控制器包括第一單片機控制電路,第一單片機控制電路連接有底盤電機測速電 路、底盤超聲波測距接口電路、底盤后輪驅(qū)動電路、紅外遙控信號接收電路、紅外測距電路、 9V-5V直流電源電路、電源管理電路、5V-3. 3V直流電源電路、第一無線收發(fā)接口電路;所述從控制器包括第二單片機控制電路,第二單片機控制電路連接有機械手臂電路測 速電路、手指部超聲波測距電路、頭部超聲波測距電路、機械手臂電機驅(qū)動電路、9V-5V直流 電源電路、電源管理電路、5V-3. 3V直流電源電路、第二無線收發(fā)接口電路、連接所述顯示模 塊的顯示電路;所述9V-5V直流電源電路連接充電電池以及5V-3. 3V直流電源電路,所述第一、第二無 線收發(fā)接口電路分別連接一個無線收發(fā)模塊,所述電源管理電路連接9V-5V直流電源電路 以及5V-3. 3V直流電源電路。
2.如權(quán)利要求1所述機器人控制電路,其特征是所述機械手指部感應模塊采用的測距 傳感器為超聲波傳感器。
3.如權(quán)利要求1所述機器人控制電路,其特征是所述從控制器還連接有語音電路。
專利摘要本實用新型涉及一種機器人控制電路,包括主控制器和從控制器,主控制器和從控制器之間通過無線通信協(xié)議進行通信;主控制器連接機器人底盤直流伺服電機、底盤超聲波傳感器、無線收發(fā)模塊,從控制器連接機械手臂直流伺服電機、機械手指部感應模塊、頭部超聲波傳感器、人體感應模塊、無線收發(fā)模塊和顯示模塊;所述機械手臂直流伺服電機包括肩關節(jié)直流伺服電機、肘關節(jié)直流伺服電機、手部直流伺服電機,所述手部直流伺服電機控制兩根機械手指的開合。優(yōu)點是通過控制機械手指的開合完成遞送名片動作,在機械手指部加裝機械手指部感應模塊,以判斷客人是否已取得名片;同時通過超聲波傳感器解決接待機器人定位問題。
文檔編號B25J13/00GK201881380SQ20102059455
公開日2011年6月29日 申請日期2010年11月6日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月6日
發(fā)明者吳杰, 章偉 申請人:無錫安高科技有限公司, 江蘇申錫建筑機械有限公司
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