CN101973034A

CN101973034A - 一种机器人控制电路

Info

Publication number: CN101973034A
Application number: CN 201010533681
Authority: CN
Inventors: 吴杰; 章伟
Original assignee: WUXI ANGAO TECHNOLOGY Co Ltd; JIANGSU SHENXI BUILDING MACHINERY CO Ltd
Current assignee: WUXI ANGAO TECHNOLOGY Co Ltd; JIANGSU SHENXI BUILDING MACHINERY CO Ltd
Priority date: 2010-11-06
Filing date: 2010-11-06
Publication date: 2011-02-16

Abstract

本发明涉及一种机器人控制电路，包括主控制器和从控制器，主控制器和从控制器之间通过无线通信协议进行通信；主控制器连接机器人底盘直流伺服电机、底盘超声波传感器、无线收发模块，从控制器连接机械手臂直流伺服电机、机械手指部感应模块、头部超声波传感器、人体感应模块、无线收发模块和显示模块；所述机械手臂直流伺服电机包括肩关节直流伺服电机、肘关节直流伺服电机、手部直流伺服电机，所述手部直流伺服电机控制两根机械手指的开合。本发明的优点是：通过控制机械手指的开合完成递送名片动作，在机械手指部加装机械手指部感应模块，以判断客人是否已取得名片；同时通过超声波传感器解决接待机器人定位问题。

Description

一种机器人控制电路

技术领域

本发明涉及一种智能控制电路，尤其是一种具有递发名片功能的接待机器人的控制电路。

背景技术

随着社会的发展，各工业企业之间的竞争逐步提高，而竞争的核心是技术的竞争，企业接待机器人的出现将会一定程度上提高该企业的专业形象，增强客户对其技术能力的认可。针对接待机器人的特点，在其功能和控制上有很大的设计和开发空间。

发明内容

本发明主要解决接待机器人机械手指如何夹取名片及递送名片的技术问题，提供一种机器人控制电路，控制机械手指捏取名片，松开名片的动作。

按照本发明提供的技术方案，所述机器人控制电路包括主控制器和从控制器，主控制器和从控制器之间通过无线通信协议进行通信；主控制器连接机器人底盘直流伺服电机、底盘超声波传感器、无线收发模块，从控制器连接机械手臂直流伺服电机、机械手指部感应模块、头部超声波传感器、人体感应模块、无线收发模块和显示模块；

所述机械手臂直流伺服电机包括肩关节直流伺服电机、肘关节直流伺服电机、手部直流伺服电机，所述手部直流伺服电机控制两根机械手指的开合；

所述主控制器包括第一单片机控制电路，第一单片机控制电路连接有底盘电机测速电路、底盘超声波测距接口电路、底盘后轮驱动电路、红外遥控信号接收电路、红外测距电路、9V-5V直流电源电路、电源管理电路、5V-3.3V直流电源电路、第一无线收发接口电路；

所述从控制器包括第二单片机控制电路，第二单片机控制电路连接有机械手臂电路测速电路、手指部超声波测距电路、头部超声波测距电路、机械手臂电机驱动电路、9V-5V直流电源电路、电源管理电路、5V-3.3V直流电源电路、第二无线收发接口电路、连接所述显示模块的显示电路；

所述9V-5V直流电源电路连接充电电池以及5V-3.3V直流电源电路，所述第一、第二无线收发接口电路分别连接一个无线收发模块，所述电源管理电路连接9V-5V直流电源电路以及5V-3.3V直流电源电路。

所述机械手指部感应模块采用的测距传感器为超声波传感器。机械手指部感应模块通过测距传感器将数据发送给从控制器，从控制器运行分析子程序，得出机械手指前设定距离内是否有物体存在，并根据分析结果，通过从控制器发出指令控制机械手指的下一步动作。

当从控制器得出机械手指前设定距离内有物体存在，从控制器延时3秒控制机械手指张开。

通过所述底盘超声波传感器与头部超声波传感器获取距离数值，并根据两传感器的参数，建立传感器模型，采用占用网格技术，根据贝叶斯规则，制订接待机器人目标活动范围内的全局地图，并将全局地图以二元数组的形式保存下来；机器人移动过程中，根据当前时刻的传感器数值，制订当前时刻机器人的局部地图，并将局部地图与全局地图进行对比得出机器人的具***置。

所述从控制器还连接有语音电路。

本发明的优点是：通过控制机械手指的开合完成递送名片动作，在机械手指部加装机械手指部感应模块，以判断客人是否已取得名片；同时通过超声波传感器解决接待机器人定位问题。

附图说明

图1是本发明所控制的机器人简图。

图2是本发明的控制电路原理框图

图3是本发明主控制器原理图。

图4是本发明从控制器原理图。

图5是机器人定位***的软件架构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明作进一步说明。本发明所控制的接待机器人整体结构如图1所示，机器人底盘10上装有底盘后轮11与底盘前轮12，底盘后轮11由底盘直流伺服电机4驱动，作为接待机器人的行走部分，在机器人底盘10上安装机器人身躯与主控制器1，机器人身躯上装有显示屏9，机器人身躯上方安装肩部支架，肩部支架内置从控制器2，同时，肩部支架的两端装有机械手臂14，机械手臂14的末段安装着机械手指15，机械手指15上集成着机械手指部感应模块7，肩部支架上方安装头壳16，头壳16内集成头部超声波传感器5与人体感应模块6。机械手臂14上安装有机械手臂直流伺服电机3，包括肩关节直流伺服电机、肘关节直流伺服电机、手部直流伺服电机。底盘10上还设置底盘超声波传感器8。

该接待机器人的手部选取的机械结构，使机械手指15能捏取名片，松开名片，并在机械手指部加装机械手指部感应模块，以判断客人是否已取得名片。

机械手臂14由肩关节直流伺服电机、机械上臂、肘关节直流伺服电机、机械下臂、手部直流伺服电机、机械手组成。这些部件组成两自由度的机械手臂装置，可使机械手在平面活动范围内任意点的运动。机械手臂14的机械上臂、机械下臂通过连轴器与其直流伺服电机相连。

接待机器人的机械手指15结构中，主齿转动，带动从齿轮转动，主齿轮与其相连的手指、连杆、支杆、支架组成一个平行四连杆机构，主齿轮转动时，连杆也随之转过一角度，从而使其手指平移，平移量可由主动轮转过的角度决定，从齿轮也与其相连的手指、连杆、支杆、支架组成一个平行四连杆机构，从齿轮转动时，连杆也随之转过一角度，从而使其手指平移，平移量也可由从齿轮转过的角度决定。这样主齿轮转动就实现了两手指的平移，也就实现了两手指的张合，通过控制主齿轮的旋转角度，也就可控制两机械手指的张合量，以捏取合适的物体。从控制器通过运动控制卡控制腕部直流伺服电机，驱动主齿轮，主齿轮带动从齿轮旋转，通过控制手部伺服电机的动作，带动主、从齿轮的转动，实现手指的张合。

机器人控制电路包括主控制器和从控制器，之间通过无线通信协议进行通信；主控制器连接机器人底盘直流伺服电机、底盘超声波传感器、无线收发模块，从控制器连接机械手臂直流伺服电机、机械手指部感应模块、头部超声波传感器、人体感应模块、无线收发模块和显示模块。所述机械手臂直流伺服电机是指前述肩关节直流伺服电机、肘关节直流伺服电机、手部直流伺服电机，由手部直流伺服电机控制两根机械手指的开合。

如图2所示，主控制器中以单片机控制电路为核心，其上连接有底盘电机测速电路、外扩展电路、底盘超声波测距接口电路、底盘后轮驱动电路、红外遥控信号接收电路、9V-5VDC电源电路、电源管理电路、5V-3.3VDC电源电路、无线收发接口电路，还可以接红外测距电路。如图3所示，从控制器中以单片机控制电路为核心，其上连接有机械手臂电机测速电路、外扩展电路、手指部超声波测距电路、头部超声波测距电路、机械手臂电机驱动电路（驱动前述3个电机）、9V-5VDC电源电路、电源管理电路、5V-3.3VDC电源电路、无线收发接口电路、连接显示模块的显示电路，还可以连接语音电路。

本实施例中主控制器电路如图3所示，主控制器采用STC89S52单片机，采用12MHz外接晶振，5V电源与RESET引脚之间串接10uF极性电容，10uF极性电容与RESET引脚旁接10KΩ电阻与电源地相接，构成一个上电自动复位电路，P0~P7口拉上10K上拉排阻，以上构成最小***。程序烧写电路采用PL2303芯片，同样采用与主芯片同样的外部晶振电路，波特率为9600b/S,单片机的P3.0、P3.1口分别接PL2303芯片的TXD、RXD口，供电电源同主芯片电源，其它PL2303芯片引脚外接电路详见图3，图中的P0~P3器件分别与32个单片机I/O相连，以作为扩展电路，方便外接扩展板，9V-5VDC电源电路，采用MP7805稳压芯片，9V电源“+”与MP7805芯片vin引脚相接，之间分别旁接470uF极性电容、104电容与电源地相接，两电容的作用分别是9V电源的滤波、藕合，MP7805的5V引脚直接电路板供电电源“+”，并与地之间分别接470uF极性电容、104电容，对主控制器5V电源进行滤波、藕合，以输出稳定电压。5V-3.3VDC电源电路，采用MP2104稳压芯片，其中CAP1为3.3V供电接口。主控制器中的J1、J2为底盘电机的接口电路，U2为锁存电路，与P1口的八个引脚相连，用以锁存这八个口的信号，起到信号保持、选通、扩展P1口之用。无线发射模块接口电路芯片采用ULN2003芯片，该芯片与单片机一般通过SPI接口相连，本主控制器中未设置SPI接口，通过在软件中模拟SPI口来实现。如图4所示，从控制器电路与主控制器电路类似，区别在于，需要控制6个机械手臂上的电机，同时，增加语音电路，人体感应模块接口电路。因此，需要多路扩展I/O口，为此添加一个锁存电路，为U12、U13两锁存电路，人体感应模块接口电路，为三脚连接器，分别与***电源+/-、P1.0口相连，当有人在目标范围活动时，输出为高电平，无人或人静止时，输出为低电平。语音电路采用ISD1700A-40S语音芯片，REC、PLAY、ERASE、FWD、VOL、FT，分别与U12、U13锁存器上h1、i1、j1、h2、i2、j2引脚相连，从而通过单片机控制语音芯片的：播放、录音、播放段选择、播放顺序等。

本实施例中的软件架构如图5所示。其中各框内的为子函数，在主程序前进行声明、定义。主程序的架构即是附图5中的程序架构。***软件包括自动巡航程序、语音程序、超声波测距程序，人体感应程序、无线通信协议、数模/模数转化程序。

主控制器和从控制器分别由主控制***程序与从控制***程序驱动，之间通过无线通信协议进行通信。当机械手指部感应模块检测到外部信息时，传递信号给从控制器，从控制器延时3秒控制机械手指张开。

通过底盘超声波传感器与头部超声波传感器获取距离数值，头部传感器获取的数值通过主/从控制器的无线收发模块，发送给主控制器，并将两传感器的数据在主控制器的单片机上进行处理：根据两超声波传感器的参数，建立传感器模型（超声波传感器检测距离，波扇角），采用占用网格技术，根据贝叶斯规则，制定接待机器人目标活动范围内的全局地图，并将全局地图以二元数组的形式保存下来；机器人在移动过程中，根据当前时刻的传感器数值，主/从控制器重复上述动作，制定出当前时刻机器人的局部地图，并将局部地图与全局地图进行对比，判断出机器人的具***置。

采用本发明控制的机器人，其控制***采用模块化，通用性好，互换性强；机械结构简约，方便组装、维护；软件采用C语言编写，模块化，移植性强。

Claims

1.一种机器人控制电路，包括主控制器和从控制器，其特征是：所述主控制器和从控制器之间通过无线通信协议进行通信；主控制器连接机器人底盘直流伺服电机、底盘超声波传感器、无线收发模块，从控制器连接机械手臂直流伺服电机、机械手指部感应模块、头部超声波传感器、人体感应模块、无线收发模块和显示模块；

2.如权利要求1所述机器人控制电路，其特征是所述机械手指部感应模块采用的测距传感器为超声波传感器。

3.如权利要求1所述机器人控制电路，其特征是所述机械手指部感应模块通过测距传感器将数据发送给从控制器，从控制器运行分析子程序，得出机械手指前设定距离内是否有物体存在，并根据分析结果，通过从控制器发出指令控制机械手指的下一步动作。

4.如权利要求3所述机器人控制电路，其特征是当从控制器得出机械手指前设定距离内有物体存在，从控制器延时3秒控制机械手指张开。

5.如权利要求1所述机器人控制电路，其特征是通过所述底盘超声波传感器与头部超声波传感器获取距离数值，并根据两传感器的参数，建立传感器模型，采用占用网格技术，根据贝叶斯规则，制订接待机器人目标活动范围内的全局地图，并将全局地图以二元数组的形式保存下来；机器人移动过程中，根据当前时刻的传感器数值，制订当前时刻机器人的局部地图，并将局部地图与全局地图进行对比得出机器人的具***置。

6.如权利要求1所述机器人控制电路，其特征是所述从控制器还连接有语音电路。