CN103240742A - 自生存智能龟 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种能够自主决策的自生存智能龟，属于轮式机器人的一种。通过单片机和传感器对外界事物进行感知，并进行方案的选择，同时智能龟还可以对自身进行检测，当发现自己能量不足时，会寻找一个光照强度较好的地方为自己充电。充满电后会继续前进。具有完全自主决策、自主行动、活动于未知世界、不需人类参与就能持续运行并且自我维护等特征，可实现自主行动、自动避障、利用太阳能自动充电功能，合理充分的利用可再生资源并且保护环境符合可持续发展战略。长远发展可观，自生存智能龟可以用做军事太阳能充电扫雷器外部硬件，运行完全无需人来管理，是自动化领域的进一步突破。

Description

自生存智能龟

技术领域

本发明涉及一种能够自主决策的自生存智能龟。

背景技术

智能龟属于机器人，目前，存在的机器人只是可以实现躲避障碍，移动位置等功能，甚至与人类沟通，可以为人类服务，然而，这些都需要人类的引导和帮助，当外部环境变化时，不能做出相应的改变，在没有人类参与时，便不能工作，无法自主的完成一些任务，没有自我生存的能力，这些只是一些能够心行走的机器，并不能自主决策，自我生存。不具备智能的行为。

发明内容

为了克服现有的机器人不能对环境的适应和不具备自我生存的行为，本发明提供了一种具有自主决策的能够自生存的智能龟。通过单片机和传感器对外界事物进行感知，并进行方案的选择，同时智能龟还可以对自身进行检测，当发现自己能量不足时，会寻找一个光照强度较好的地方为自己充电。充满电后会继续前进。

本发明采用了如下技术方案：本装置主要包括单片机控制***1，两个驱动轮2、一个万用轮3，两个驱动轮分别与直流电机相连，用于控制智能龟的运动。还包括有三个超声波4、四个光电开关5，三个超声波位于智能龟的前方，主要用于对前方物体的检测，四个光电开关位于智能龟的前部两侧，用于对两侧物体的识别。还包括有四个光敏传感器6、四个光敏三极管7，位于智能龟壳体上，按象限分布，主要用于检测四个方向的光照强度。还包括有电池电量检测***8。当检测到自身电量过低时，进行报警。还包括有太阳能充电***9，由12块太阳能板按放在机器龟壳体上，当电池电量过低时自动进行太阳能充电。还包括有语音播报***10，主要对智能龟自身状态进行播报。还包括有液晶显示***11，主要是用12864显示屏对电池电量，光照强度的显示。还包括有人体识别***12，对附近的人员进行感知。

本发明的工作过程：打开电源开关，智能龟运行，两个驱动轮同时按一个速度正转，智能龟前进。语音播报“自生存智能龟启动”。运行过程中，智能龟前方的超声波，和两侧的光电开关对周围的物体进行感知，并以数字信号的形式发送给单片机控制***，单片机控制***对传过来的数字信号进行分析，控制两个驱动轮的运动，使智能龟躲避障碍物。躲避障碍物过程中，人体识别***会对周围环境中的人进行检测，当遇到人时，语音播报***会说“您好”。与此同时，电量检测***实时检测电池电量，当智能龟运行一段时间后，电池电量检测***检测到电量过低，传给单片机控制***一个信号。这时，语音播报“智能龟电量过低”。同时，单片机控制***控制智能龟寻找一个光照强度较好的地方。安放在壳体上的四个光敏传感器和四个光敏三极管对自身四个方向上的光照强度进行检测，并以模拟量的数据传给单片机控制***，单片机控制***比较四个方向的数据，寻找一个最大值，控制智能龟向亮度最大的地方前进。这时，超声波和光电开关首先检测光亮方向是否有障碍物，若无障碍物继续前进，若有，智能龟先躲避障碍物，然后再进行对光的寻找。当智能龟寻找到光照强度较好的地方时，停止运动，单片机控制***控制智能龟进行充电状态，这时，语音播报“正在充电”。机器龟将电池充满后，单片机控制***控制智能龟继续前进。此时语音播报“充电完毕，继续前进”。

本发明的增益效果，将常规的自动机器赋予自我生存的能力，能够完全自主的活动，表现智能的行为，可用于未来的智能汽车、登月计划等，还可以做为一种新型的智能玩具。

附图说明

图1是本发明整体结构框图

图2是电池电量检测***电路图

图3是寻光传感器切换电路图

图4是充电模式切换电路图

图5是本发明外部结构主视图

图6是本发明外部结构侧视图

图7是本发明外部结构俯视图

图中：1、转向轮，2、驱动轮，3、超声波，4、光电开关，5、光敏三极管，6、光敏传感器，7、人体识别传感器，8、语音播报***，9、太阳能板，10、液晶显示屏

具体实施方式

下面结合图1～图7说明本发明的实施例。

本实施例主要由底座，壳体和单片机控制***构成，底座两侧安装两个驱动轮，后端安装万用轮，带动智能龟前进。机器龟的前部放置了三个超声波，两侧分别放了两个光电开关；壳体上按龟壳的形状布置了12块大小一样的太阳能板；液晶显示屏安装在龟壳的后部，组成壳体的一部分；一个人体识别***，安装在智能龟的前端，充当智能龟的头部；壳体的上部在左前方，右前方，左后方，右后方分别设置有一个光敏传感器，一个光敏三极管；单片机控制***主要由DSP2407A及其***电路构成。

此外还包括电池电量检测***电路，用于检测电池的电量；传感器切换电路，用于切换两个寻光传感器，以能够提高检测光照强度的灵敏度；太阳能充电模式转换电路，将电池从供电模式转换成充电模式。

语音播报***与DSP2407A的SCITXD引脚相连，用串口写入。人体感应***与DSP2407A的一个I/O口相连，当检测到人体时，会产生一个信号，单片机控制***接收到该信号，控制语音播报***播报“您好”。三个超声波与DSP2407A的六个I/O口相连。每个超声波连接两个I/O口，一个用于产生超声波的触发脉冲，另一个用于接收超声波返回的脉冲，传给单片机控制***，单片机控制***计算该脉冲的占空比，判断附近是否有障碍物，进而控制智能龟的运动方向。四个光电开关与DSP2407A的四个I/O口相连，遇到障碍物会产生一个信号，单片机控制***通过该信号判断附近障碍物，并作出相应的动作。

图2中，电阻R1的b端与R2的a端相连，电阻R2的b端接地，IN端接电池正极，构成分压电路，运放的正输入端与R1的b端相连，负输入端与输出端相连，输出端与电阻R3相连，OUT为输出端。构成电压跟随器。OUT端与单片机DSP2407A的一个ad端口相连，单片机控制***通过检测ad的数值反映电池电量，当电量过低时，语音播报“智能龟电量过低”。智能龟开始寻找一个光照强度较好的地方为自己充电。这时，单片机控制***会执行寻光程序。

图3中，电阻R1、R2串联，电阻R1与光敏传感器b端相连，光敏传感器a端与电源VCC相连，电阻R2的b端与地相连，将光敏传感器的电流变化变为电压变化。电阻R3与电位器R4串联，电阻R3的a端与电源VCC相连，电位器R4的b端与地相连，为比较器提供比较电压。运放的输出端与电阻R5的b端连接，R5的a端与电源VCC相连，构成电压比较器电路。比较器的正输入端与电阻R2的b端相连，负输入端与R3的b端相连。光敏三极管的电压比较电路与光敏传感器相同。与非门U3的b输入端和与非门U4的输出端c相连，U4的a输入端与U3的输出端c相连，构成RS触发器。电阻R11的b端与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极相连，Q1的集电极与Q2的集电极相连，并与继电器的线圈相连，Q2的发射极与地相连，电阻R9和电阻R10串联，电阻R10的b端与地相连，电阻R9的a端与RS触发器的输出端Q相连，构成继电器驱动电路。继电器的触点c与单片机的ad口相连，触点a和b分别与运放U5的b端，运放U6的b端相连，当需要切换灵敏度时，电路会自动驱动继电器将单片机控制***的ad口接通另一个传感器的电压输出端。

四个方向上的寻光电路分别与单片机控制核心的四个ad端口ADCIN00、ADCIN01、ADCIN02、ADCIN03相连，对四个方向的光照强度进行ad采集，将数据传给单片机控制***。单片机控制***对ad采集的数据进行比较和判断，寻找一个光照强度最大的方向，发出信号使驱动轮向该方向运动。当到达光照强度可以为电池进行太阳能充电的地方时，停止运动，语音播报“正在充电”，此时，单片机控制***控制智能龟切换到充电模式。

壳体上按龟壳的形状布置的12块大小一样的太阳能板，三块串联，并联这样的四组，形成3*4的矩阵，太阳能板的输出端与太阳能充电控制器连接。

图4中，电阻R1的b端与三极管Q1的基极相连，三极管Q1的发射极与三极管Q2的基极相连，Q1的集电极与Q2的集电极相连，并与继电器的线圈相连，Q2的发射极与地相连，继电器的触头c与太阳能的充电控制器的正输入端相连，触头b与电池正极相连，构成继电器控制电路。电阻R1的a端与单片机控制***的I/O口相连，当智能龟需要转换到充电模式时，单片机控制***会发出一个信号，控制继电器的常开触点闭合，这样就可以为电池充电了。

充电完成后，语音播报“充电完毕，继续前进”，智能龟继续前进。

Claims (3)

1.一种能够自主决策的自生存智能龟，主要包括单片机控制***(1)，两个驱动轮(2)、一个万用轮(3)，两个驱动轮分别与直流电机相连，用于控制智能龟的运动，其特征在于：还包括有语音播报***(10)，主要对智能龟自身状态进行播报，人体识别***(12)，安放在壳体前部，对人体进行识别与检测。

2.根据权利要求1所述的一种自生存智能龟，其特征在于：还包括有三个超声波(4)、四个光电开关(5)，三个超声波位于智能龟的前方，主要用于对前方物体的检测，四个光电开关位于智能龟的前部两侧，用于对两侧物体的识别，将多个超声波和光电开关组合使用可以实现对复杂环境下的不规则物体进行识别与躲避。

3.根据权利要求1所述的一种自生存智能龟，其特征在于：还包括有四个光敏传感器(6)、四个光敏三极管(7)，位于智能龟壳体上，按象限分布，主要用于检测四个方向的光照强度；电池电量检测***(8)主要用于对自身电量进行监控；太阳能充电***(9)，由12块太阳能板安放在机器龟壳体上，用于对电池进行充电，当电池电量检测***(8)检测到电池电量过低时，自动寻找光照强度较好的地方，进行太阳能充电；液晶显示***(11)，主要是用12864显示屏对电池电量，光照强度的显示。

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