家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型涉及一種家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著時(shí)代的發(fā)展和科技的進(jìn)步，互聯(lián)網(wǎng)早已進(jìn)入千家萬(wàn)戶，而家用智能機(jī)器人也得到蓬勃發(fā)展，互聯(lián)網(wǎng)和家庭智能機(jī)器人技術(shù)的結(jié)合是未來(lái)發(fā)展的必然，許多家庭中常見的清潔機(jī)器人就是其中的一種，這種機(jī)器人多是通過(guò)輪軸旋轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)的，對(duì)地面的平整性要求很高，另外在擺放有眾多物品的密集空間和有閣樓的房屋內(nèi)，這種家庭智能機(jī)器人的功能就被大大限制住了。
[0003]雙足步行是步行方式中自動(dòng)化程度最高、最為復(fù)雜的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。雙足步行系統(tǒng)具有非常豐富的動(dòng)力學(xué)特性，對(duì)步行的環(huán)境要求很低，既能在平地上行走，也能在非結(jié)構(gòu)性的復(fù)雜地面上行走，對(duì)環(huán)境有很好的適應(yīng)性。而與其它足式機(jī)器人相比，雙足機(jī)器人具有支撐面積小，支撐面的形狀隨時(shí)間變化較大，質(zhì)心的相對(duì)位置高的特點(diǎn)，是其中最復(fù)雜，控制難度最大的動(dòng)態(tài)系統(tǒng)。
[0004]但是由于雙足機(jī)器人比其它足式機(jī)器人具有更高的靈活性，因此具有自身獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，更適合在人類的生活或工作環(huán)境中與人類協(xié)同工作，而不需要專門為其對(duì)這些環(huán)境進(jìn)行大規(guī)模改造，如在不平整地面上搬運(yùn)貨等等。未來(lái)社會(huì)環(huán)境的變化將使得雙足機(jī)器人在一般家務(wù)處理以及監(jiān)護(hù)老人、康復(fù)醫(yī)學(xué)等方面比輪式機(jī)器人有更大的潛力。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]因此本實(shí)用新型提供一種家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，主要針對(duì)以舵機(jī)為運(yùn)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)的雙足步行機(jī)器人而設(shè)計(jì)。
[0006]本實(shí)用新型的技術(shù)方案為:
[0007]—種家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，包括電源單元、語(yǔ)音處理單元、通訊單元、控制核心單元、信息顯示存儲(chǔ)單元和陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元；電源單元、語(yǔ)音處理單元、通訊單元、信息顯示存儲(chǔ)單元和陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元分別與控制核心單元相連接，語(yǔ)音處理單元與信息顯示存儲(chǔ)單元相連接。
[0008]電源單元包括電池放電電路和充電電路，內(nèi)部置有一對(duì)電源單元的充放電功能進(jìn)行選擇的撥動(dòng)開關(guān)。
[0009]語(yǔ)音處理單元為具備語(yǔ)音播放和錄制功能的語(yǔ)音處理單元?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)外界聲音進(jìn)行錄入并通過(guò)控制核心單元存入到信息顯示存儲(chǔ)單元中，用戶可通過(guò)通訊單元指定播放信息顯示存儲(chǔ)單元中所存儲(chǔ)的音頻文件。
[0010]通訊單元用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線Wifi和藍(lán)牙遙控通訊，通過(guò)連接無(wú)線Wifi或藍(lán)牙發(fā)布控制指令控制步行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍。
[0011]控制核心單元以STM32F407VET6芯片為核心，由電源單元供電，接收來(lái)自通訊單元的控制指令，并結(jié)合陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元所檢測(cè)到的機(jī)器人工作姿態(tài)信息產(chǎn)生舵機(jī)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)工作。
[0012]信息顯示存儲(chǔ)單元連接外置的LED燈和觀測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的工作狀態(tài)的液晶屏，語(yǔ)音處理單元錄制的聲音信息經(jīng)過(guò)控制核心單元處理后存儲(chǔ)到信息顯示存儲(chǔ)單元內(nèi)的SD卡內(nèi)。
[0013]陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元以MPU6050芯片為核心，將檢測(cè)到的機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳送到控制核心單元進(jìn)行處理，執(zhí)行相關(guān)的操作。
[0014]上述的雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，涵蓋了雙足步行機(jī)器人所需具備所有基本控制功能，而且采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言進(jìn)行編程，降低了對(duì)程序設(shè)計(jì)人員的程序語(yǔ)言能力要求水平，軟件上移植使用UCOS II系統(tǒng)進(jìn)行多任務(wù)管理，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和程序的可讀性得到加強(qiáng)。
【附圖說(shuō)明】
[0015]圖1是本實(shí)用新型的電子設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。
[0016]圖2是本實(shí)用新型的軟件編程結(jié)構(gòu)框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖給出本實(shí)用新型較佳實(shí)施例，以詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型的技術(shù)方案。
[0018]圖1所示為本實(shí)用新型的電子設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)框圖。其中家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡主要由電源單元110、語(yǔ)音處理單元111、通訊單元112、控制核心單元113、信息顯示存儲(chǔ)單元114和陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元115組成。
[0019]電源單元110包括電池放電和充電兩套電路，內(nèi)部置有一撥動(dòng)開關(guān)，該撥動(dòng)開關(guān)可以對(duì)電源單元110的充放電功能進(jìn)行選擇。當(dāng)放電功能電路被接通，電源單元110對(duì)機(jī)器人的24V電池供電進(jìn)行降壓和穩(wěn)壓處理，為其他單元提供穩(wěn)定的5V和3.3V供電電壓。當(dāng)電池供電不足或電壓很低時(shí)，則要切入充電電路，外置24V電源可以通過(guò)電源單元110對(duì)機(jī)器人的電池進(jìn)行充電，提升電池續(xù)航能力。
[0020]語(yǔ)音處理單元111具備語(yǔ)音播放和錄制功能?？梢詫?shí)現(xiàn)對(duì)外界聲音進(jìn)行錄入并通過(guò)控制核心單元113存入到信息顯示存儲(chǔ)單元114中，用戶可通過(guò)通訊單元112指定播放信息顯示存儲(chǔ)單元114中所存儲(chǔ)的音頻文件。
[0021 ] 通訊單元112主要實(shí)現(xiàn)無(wú)線Wifi和藍(lán)牙遙控通訊，通過(guò)連接無(wú)線Wifi或藍(lán)牙發(fā)布控制指令，步行機(jī)器人可擺脫通訊電纜線所限制的運(yùn)動(dòng)范圍，實(shí)現(xiàn)遠(yuǎn)距離大范圍的運(yùn)行控制。
[0022]控制核心單元113以STM32F407VET6芯片為核心，由電源單元110提供所需得3.3V供電，接收來(lái)自通訊單元112的控制指令，并結(jié)合陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元115所檢測(cè)到的機(jī)器人工作姿態(tài)信息產(chǎn)生舵機(jī)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)工作。通過(guò)信息顯示存儲(chǔ)單元114實(shí)時(shí)顯示當(dāng)前工作狀態(tài)，存儲(chǔ)或播放語(yǔ)音處理單元111錄制的語(yǔ)音信息。
[0023]信息顯示存儲(chǔ)單元114可以連接外置的LED燈和液晶屏，觀測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的工作狀態(tài)，而語(yǔ)音處理單元111錄制的聲音信息經(jīng)過(guò)控制核心單元113處理后也要存儲(chǔ)到信息顯示存儲(chǔ)單元114內(nèi)的SD卡內(nèi)。具備USB接口且SD卡可插拔，用戶可以通過(guò)PC機(jī)輕松讀寫或直接控制機(jī)器人播放SD卡內(nèi)的音頻文件。
[0024]陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元115以MPU6050芯片為核心，可檢測(cè)機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)，即通過(guò)該單元獲知機(jī)器人是站立姿態(tài)還是倒地狀態(tài)，相應(yīng)的信息則會(huì)傳送到控制核心單元113進(jìn)行處理，執(zhí)行相關(guān)的操作。
[0025]圖2所示為本實(shí)用新型的軟件編程結(jié)構(gòu)框圖，整體軟件設(shè)計(jì)移植采用了多任務(wù)管理的UCOS II系統(tǒng)架構(gòu)，待各功能模塊以及機(jī)器人姿態(tài)初始化和SD卡檢測(cè)完成后，在主任務(wù)中創(chuàng)建起二個(gè)子任務(wù) USB任務(wù)、動(dòng)作執(zhí)行任務(wù)和語(yǔ)首處理任務(wù)。最終主任務(wù)被掛起，系統(tǒng)開始執(zhí)行最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)即USB任務(wù);當(dāng)最高優(yōu)先級(jí)任務(wù)處于空閑狀態(tài)時(shí)，執(zhí)行次優(yōu)先級(jí)任務(wù)即動(dòng)作執(zhí)行任務(wù)；當(dāng)動(dòng)作執(zhí)行任務(wù)也處于空閑狀態(tài)才會(huì)執(zhí)行最低優(yōu)先級(jí)的語(yǔ)音處理任務(wù)。
[0026]以上諸實(shí)施例僅供說(shuō)明本實(shí)用新型之用，而非對(duì)本實(shí)用新型的限制，有關(guān)技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本實(shí)用新型的精神和范圍的情況下，還可以作出各種變換或變化，因此所有等同的技術(shù)方案也應(yīng)該屬于本實(shí)用新型的范疇?wèi)?yīng)由各權(quán)利要求限定。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，包括電源單元(110)、語(yǔ)音處理單元(111)、通訊單元(112)、控制核心單元(113)、信息顯示存儲(chǔ)單元(I 14)和陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元(115);電源單元(110)、語(yǔ)音處理單元(111)、通訊單元(112)、信息顯示存儲(chǔ)單元(114)和陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元(115)分別與控制核心單元(113)相連接，語(yǔ)音處理單元(111)與信息顯示存儲(chǔ)單元(114)相連接。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，電源單元(110)包括電池放電電路和充電電路，內(nèi)部置有一對(duì)電源單元(I 1)的充放電功能進(jìn)行選擇的撥動(dòng)開關(guān)。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，語(yǔ)音處理單元(111)為具備語(yǔ)音播放和錄制功能的語(yǔ)音處理單元，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)外界聲音進(jìn)行錄入并通過(guò)控制核心單元(113)存入到信息顯示存儲(chǔ)單元(114)中，用戶可通過(guò)通訊單元(112)指定播放信息顯示存儲(chǔ)單元(114)中所存儲(chǔ)的音頻文件。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，通訊單元(I 12)用于實(shí)現(xiàn)無(wú)線Wifi和藍(lán)牙遙控通訊，通過(guò)連接無(wú)線Wifi或藍(lán)牙發(fā)布控制指令控制步行機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)范圍。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，控制核心單元(113)以STM32F407VET6芯片為核心，由電源單元(110)供電，接收來(lái)自通訊單元(112)的控制指令，并結(jié)合陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元(115)所檢測(cè)到的機(jī)器人工作姿態(tài)信息產(chǎn)生舵機(jī)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)舵機(jī)工作。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，信息顯示存儲(chǔ)單元(114)連接外置的LED燈和觀測(cè)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的工作狀態(tài)的液晶屏，語(yǔ)音處理單元(111)錄制的聲音信息經(jīng)過(guò)控制核心單元(113)處理后存儲(chǔ)到信息顯示存儲(chǔ)單元(114)內(nèi)的SD卡內(nèi)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元(115)以MPU6050芯片為核心，將檢測(cè)到的機(jī)器人當(dāng)前的運(yùn)動(dòng)姿態(tài)傳送到控制核心單元(113)進(jìn)行處理，執(zhí)行相關(guān)的操作。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種家庭智能互聯(lián)網(wǎng)雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，其特征在于，包括電源單元、語(yǔ)音處理單元、通訊單元、控制核心單元、信息顯示存儲(chǔ)單元和陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元；電源單元、語(yǔ)音處理單元、通訊單元、信息顯示存儲(chǔ)單元和陀螺儀姿態(tài)檢測(cè)單元分別與控制核心單元相連接，語(yǔ)音處理單元與信息顯示存儲(chǔ)單元相連接。上述的雙足步行機(jī)器人運(yùn)動(dòng)控制卡，涵蓋了雙足步行機(jī)器人所需具備所有基本控制功能，而且采用標(biāo)準(zhǔn)C語(yǔ)言進(jìn)行編程，降低了對(duì)程序設(shè)計(jì)人員的程序語(yǔ)言能力要求水平，軟件上移植使用UCOS II系統(tǒng)進(jìn)行多任務(wù)管理，系統(tǒng)的實(shí)時(shí)性和程序的可讀性得到加強(qiáng)。
【IPC分類】G05B19/414
【公開號(hào)】CN205334205
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201521062440
【發(fā)明人】黃宬, 王洪榮, 鐘毅, 張志鵬, 鄢均, 江澤華
【申請(qǐng)人】上海英集斯自動(dòng)化技術(shù)有限公司
【公開日】2016年6月22日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日