仿生機器人感測電路的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明屬于機器人控制電路【技術領域】，具體為一種仿生機器人感測電路；解決的技術問題是：提供一種能夠感知人體或者動物信號并且具有距離位移感測功能的仿生機器人感測電路；采用的技術方案是：一種仿生機器人感測電路，包括：主控制器模塊、紅外感應模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、視頻采集模塊、音頻播放模塊、時鐘模塊、存儲模塊、復位控制模塊和電源模塊，所述主控制器模塊分別與紅外感應模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、視頻采集模塊、音頻播放模塊、時鐘模塊、存儲模塊和復位控制模塊相連，所述電源模塊為整個電路供電。
【專利說明】仿生機器人感測電路
[0001]【技術領域】
本發(fā)明屬于機器人控制電路【技術領域】，具體為一種仿生機器人感測電路。
[0002]【背景技術】
機器人是自動執(zhí)行工作的機器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運行預先編排的程序，也可以根據以人工智能技術制定的原則綱領行動，它的任務是協助或取代人類工作的工作，例如生產業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。
[0003]現有的大多數機器人本質上還屬于一種能夠行走和發(fā)音的機器，大多數不具有“人”所具有的物理感知能力，不具有動物或者人體的感知功能，不能夠獨立判斷人或者動物的靠近和判斷該物體的大小、位置等，交互性較差。

【發(fā)明內容】

[0004]本發(fā)明克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題是:提供一種能夠感知人體信號并且具有距離位移感測功能的仿生機器人感測電路。
[0005]本發(fā)明是采用如下技術方案實現的:
一種仿生機器人感測電路，包括主控制器模塊、紅外感應模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊、視頻采集模塊和電源模塊。
[0006]所述主控制器模塊分別與紅外感應模塊、超聲波發(fā)射模塊、超聲波接收模塊和視頻采集模塊相連，所述電源模塊為整個電路供電。
[0007]所述紅外感應模塊包括紅外線探測傳感器ICl，所述紅外線探測傳感器ICl的電源端正極并接電阻Rl的一端后與電源正極VCC相連，所述電阻Rl的另一端并接電阻R2的一端和電容Cl的一端后與NPN型三極管Ql的集電極相連，所述紅外線探測傳感器ICl的信號輸出端并接電阻R3的一端后與電容C2的一端相連,所述電阻R2的另一端并接電容C2的另一端后與NPN型三極管Ql的基極相連，所述紅外線探測傳感器ICl的電源端負極并接電阻R3的另一端和NPN型三極管Ql的發(fā)射極后接地。
[0008]所述電容Cl的另一端串接電阻R4后與運算放大器IC2的正輸入端相連，所述運算放大器IC2的負輸入端并接電阻R5的一端和電容C3的一端后與電阻R6的一端相連,所述電阻R5的另一端串接電容C4后接地，所述電容C3的另一端并接電阻R6的另一端后與運算放大器IC2的輸出端相連，所述運算放大器IC2的輸出端與主控制器模塊的信號輸入端口相連。
[0009]所述紅外線探測傳感器ICl可以采用型號為Q74的紅外線傳感器；所述運算放大器IC2采用型號為LM358的運算放大器芯片，所述紅外線探測傳感器ICl探測到前方人體或者動物體輻射出的紅外線信號時，由紅外線探測傳感器ICl信號輸出端輸出微弱的電信號，經NPN型三極管Ql等組成第一級放大電路放大，再通過電容Cl輸入到運算放大器IC2中進行高增益、低噪聲放大，此時由運算放大器IC2輸出的信號已經足夠強，最后將該放大的信號發(fā)送至主控制器模塊，主控制器模塊經過模數轉換模塊，將上述信號轉化為相應的電信號。[0010]所述超聲波發(fā)射模塊包括時基集成電路芯片IC3，所述時基集成電路芯片IC3的7腳并接電阻R7的一端和可調電阻R8的一固定端后與可調電阻R8的活動端相連，所述電阻R7的另一端并接時基集成電路芯片IC3的2腳和時基集成電路芯片IC3的6腳后與電容C5的一端相連，所述電容C5的另一端接地，所述時基集成電路芯片IC3的8腳并接可調電阻R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時基集成電路芯片IC3的5腳串接電容C6后接地，時基集成電路芯片IC3的4腳與主控制器模塊的信號輸出端口相連，時基集成電路芯片IC3的I腳接地，時基集成電路芯片IC3的3腳串接電阻R9后與六反相器IC4的I腳相連。
[0011]所述六反相器IC4的9腳并接六反相器IC4的11腳后與六反相器IC4的I腳相連，六反相器IC4的2腳、六反相器IC4的3腳、六反相器IC4的5腳并接一起，六反相器IC4的8腳并接六反相器IC4的10腳后與電容C7的一端相連，所述電容C7的另一端與超聲波換能器SI的一輸入端相連，所述六反相器IC4的4腳并接六反相器IC4的6腳后與超聲波換能器SI的另一輸入端相連。
[0012]所述超聲波接收模塊包括聲波換能器S2，所述聲波換能器S2的一輸出端并接電阻RlO的一端后與電容C8的一端相連，超聲波換能器S2的另一輸出端并接電阻RlO的另一端后接地，所述電容CS的另一端串接電阻Rll后與雙運算放大器IC5的2腳相連。
[0013]所述雙運算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運算放大器IC5的I腳相連，雙運算放大器IC5的I腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運算放大器IC5的6腳相連，雙運算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運算放大器IC5的7腳相連，雙運算放大器IC5的3腳并接電容ClO的一端、電阻R15的一端和電阻R16的一端后與雙運算放大器IC5的5腳相連，所述電容ClO的另一端和電阻R15的另一端均接地，所述電阻R16的另一端與電源正極VCC相連。
[0014]所述雙運算放大器IC5的7腳與電壓比較器IC6的正輸入端相連；電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R18后與電源正極VCC相連，電壓比較器IC6的輸出端與主控制器模塊的信號輸入端口相連。
[0015]所述時基集成電路芯片IC3可以采用型號為NE555的芯片，所述六反相器IC4可以采用型號為⑶4049的芯片，所述雙運算放大器IC5可以采用型號為TL082的雙運算放大器，所述電壓比較器IC6可以采用型號為LM311的電壓比較器芯片。
[0016]上述時基集成電路芯片IC3構成無穩(wěn)多諧振蕩器，其振蕩頻率由可調電阻R8、電阻R7和電容C5決定，通過調節(jié)可調電阻R8可以改變振蕩頻率，輸出的振蕩信號經過六反相器IC4的放大推動超聲波換能器SI發(fā)聲，時基集成電路芯片IC3的4腳由主控制器模塊I控制，當需要發(fā)射超聲信號時該腳為高電平，上述超聲波換能器S2接受到的微弱信號，經過交流耦合到雙運算放大器IC5放大，經過放大的信號再由電壓比較器IC6整形，輸出信號由主控制器模塊I接收，通過與主控制器模塊連接的超聲波發(fā)射模塊3、超聲波接收模塊4中信號的變化，主控制器模塊能夠判斷物體的大小、形狀，以及運動軌跡和速度等。
[0017]優(yōu)選的，還包括音頻播放模塊、時鐘模塊、存儲模塊和復位控制模塊；所述主控制器模塊分別與音頻播放模塊、時鐘模塊、存儲模塊和復位控制模塊相連。
[0018]所述紅外感應模塊、超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊均有多個，所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊成對設置。[0019]上述主控制器模塊、視頻采集模塊、音頻播放模塊、時鐘模塊、存儲模塊、復位控制模塊和電源模塊均可以采用現有公知產品。
[0020]工作時，仿生機器人能夠通過紅外感應模塊探測周圍的人或者動物，同時依靠超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊判斷周圍人或者動物的具體位置和形狀大小，配合視頻采集模塊能夠完整呈現人或者動物的全部信息，包括:身高(大小)、位置、運動速度、顏色、聲音等，使得仿生機器人具有了“人”的感知能力，完善了仿生機器人的“感覺”功能；所述紅外感應模塊、超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊均有多個，所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊成對設置，能夠全方位、多角度的探測周圍物體的位置、大小和移動速度等信息。同時，利用音頻播放模塊、時鐘模塊、存儲模塊、復位控制模塊可以“感知”周圍人或動物的聲音，存儲相應的信息，使得機器人具備了人的基本功能。
[0021]本發(fā)明與現有技術相比具有的有益效果是:本發(fā)明中仿生機器人能夠通過紅外感應模塊探測周圍的人或者動物，同時依靠超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊判斷人或者動物的具體位置和形狀大小，配合視頻采集模塊能夠完整呈現人或者動物的全部信息，包括:身高(大小)、位置、運動速度、顏色、聲音等，使得仿生機器人具有了“人”的感知能力，完善了仿生機器人的“感覺”功能。
[0022]本發(fā)明中的感測模塊均采用低電壓低功耗直流電路，能量消耗低，能夠滿足各種類型的仿生機器人使用，實用性強。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]圖1是本發(fā)明的電路結構示意圖。
[0024]圖2是本發(fā)明中紅外感應模塊的電路結構示意圖。
[0025]圖3是本發(fā)明中超聲波發(fā)射模塊的電路結構示意圖。
[0026]圖4是本發(fā)明中超聲波接收模塊的電路結構示意圖。
[0027]圖中:1-主控制器模塊、2-紅外感應模塊、3-超聲波發(fā)射模塊、4-超聲波接收模±夾、5_視頻采集模塊、6-音頻播放模塊、7-時鐘模塊、8-存儲模塊、9-復位控制模塊、10-電源模塊。
【具體實施方式】
[0028]下面結合附圖對本發(fā)明做進一步詳細的說明:
如圖1所示，一種仿生機器人感測電路，包括:主控制器模塊1、紅外感應模塊2、超聲波發(fā)射模塊3、超聲波接收模塊4、視頻采集模塊5、音頻播放模塊6、時鐘模塊7、存儲模塊8、復位控制模塊9和電源模塊10。
[0029]所述主控制器模塊I分別與紅外感應模塊2、超聲波發(fā)射模塊3、超聲波接收模塊
4、視頻采集模塊5、音頻播放模塊6、時鐘模塊7、存儲模塊8和復位控制模塊9相連，所述電源模塊10為整個電路供電。
[0030]如圖2所示，所述紅外感應模塊2的電路結構為:紅外線探測傳感器ICl的電源端正極并接電阻Rl的一端后與電源正極VCC相連，所述電阻Rl的另一端并接電阻R2的一端和電容Cl的一端后與NPN型三極管Ql的集電極相連，所述紅外線探測傳感器ICl的信號輸出端并接電阻R3的一端后與電容C2的一端相連，所述電阻R2的另一端并接電容C2的另一端后與NPN型三極管Ql的基極相連，所述紅外線探測傳感器ICl的電源端負極并接電阻R3的另一端和NPN型三極管Ql的發(fā)射極后接地。
[0031]所述電容Cl的另一端串接電阻R4后與運算放大器IC2的正輸入端相連，所述運算放大器IC2的負輸入端并接電阻R5的一端和電容C3的一端后與電阻R6的一端相連,所述電阻R5的另一端串接電容C4后接地，所述電容C3的另一端并接電阻R6的另一端后與運算放大器IC2的輸出端相連，所述運算放大器IC2的輸出端與主控制器模塊I的信號輸入端口相連。
[0032]如圖3所示，所述超聲波發(fā)射模塊3的電路結構為:時基集成電路芯片IC3的7腳并接電阻R7的一端和可調電阻R8的一固定端后與可調電阻R8的活動端相連，所述電阻R7的另一端并接時基集成電路芯片IC3的2腳和時基集成電路芯片IC3的6腳后與電容C5的一端相連，所述電容C5的另一端接地；所述時基集成電路芯片IC3的8腳并接可調電阻R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時基集成電路芯片IC3的5腳串接電容C6后接地，時基集成電路芯片IC3的4腳與主控制器模塊I的信號輸出端口相連，時基集成電路芯片IC3的I腳接地，時基集成電路芯片IC3的3腳串接電阻R9后與六反相器IC4的I腳相連。
[0033]所述六反相器IC4的9腳并接六反相器IC4的11腳后與六反相器IC4的I腳相連，六反相器IC4的2腳、六反相器IC4的3腳、六反相器IC4的5腳并接一起，六反相器IC4的8腳并接六反相器IC4的10腳后與電容C7的一端相連，所述電容C7的另一端與超聲波換能器SI的一輸入端相連，所述六反相器IC4的4腳并接六反相器IC4的6腳后與超聲波換能器SI的另一輸入端相連。
[0034]如圖4所示，所述超聲波接收模塊4的電路結構為:聲波換能器S2的一輸出端并接電阻RlO的一端后與電容C8的一端相連，超聲波換能器S2的另一輸出端并接電阻RlO的另一端后接地，所述電容CS的另一端串接電阻Rll后與雙運算放大器IC5的2腳相連。
[0035]所述雙運算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運算放大器IC5的I腳相連，雙運算放大器IC5的I腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運算放大器IC5的6腳相連，雙運算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運算放大器IC5的7腳相連，雙運算放大器IC5的3腳并接電容ClO的一端、電阻R15的一端和電阻R16的一端后與雙運算放大器IC5的5腳相連，所述電容ClO的另一端和電阻R15的另一端均接地，所述電阻R16的另一端與電源正極VCC相連。
[0036]所述雙運算放大器IC5的7腳與電壓比較器IC6的正輸入端相連；電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R18后與電源正極VCC相連，電壓比較器IC6的輸出端與主控制器模塊I的信號輸入端口相連。
[0037]具體實施時，所述紅外線探測傳感器ICl采用型號為Q74的紅外線傳感器；所述運算放大器IC2采用型號為LM358的運算放大器芯片。
[0038]所述時基集成電路芯片IC3采用型號為NE555的芯片，所述六反相器IC4采用型號為⑶4049的芯片。
[0039]所述雙運算放大器IC5采用型號為TL082的雙運算放大器，所述電壓比較器IC6采用型號為LM311的電壓比較器芯片。
[0040]上述主控制器模塊1、視頻采集模塊5、音頻播放模塊6、時鐘模塊7、存儲模塊8、復位控制模塊9和電源模塊10均可以直接購買得到。
[0041]上述電源正極VCC可采用+36V以下的直流電源，本【具體實施方式】中采用+12V電源，上述元器件均為低電壓低功耗直流元器件，能量消耗低，能夠很好適應機器人現有電源的短板問題，能夠滿足各種類型的仿生機器人使用，實用性強。
【權利要求】
1.一種仿生機器人感測電路，其特征在于:包括主控制器模塊(I)、紅外感應模塊(2)、超聲波發(fā)射模塊(3)、超聲波接收模塊(4)、視頻采集模塊(5)和電源模塊(10)； 所述主控制器模塊(I)分別與紅外感應模塊(2)、超聲波發(fā)射模塊(3)、超聲波接收模塊(4)、視頻采集模塊(5)相連，所述電源模塊(10)為整個電路供電； 所述紅外感應模塊(2)包括紅外線探測傳感器ICl，所述紅外線探測傳感器ICl的電源端正極并接電阻Rl的一端后與電源正極VCC相連，所述電阻Rl的另一端并接電阻R2的一端和電容Cl的一端后與NPN型三極管Ql的集電極相連，所述紅外線探測傳感器ICl的信號輸出端并接電阻R3的一端后與電容C2的一端相連,所述電阻R2的另一端并接電容C2的另一端后與NPN型三極管Ql的基極相連，所述紅外線探測傳感器ICl的電源端負極并接電阻R3的另一端和NPN型三極管Ql的發(fā)射極后接地；所述電容Cl的另一端串接電阻R4后與運算放大器IC2的正輸入端相連，所述運算放大器IC2的負輸入端并接電阻R5的一端和電容C3的一端后與電阻R6的一端相連，所述電阻R5的另一端串接電容C4后接地，所述電容C3的另一端并接電阻R6的另一端后與運算放大器IC2的輸出端相連，所述運算放大器IC2的輸出端與主控制器模塊(I)的信號輸入端口相連； 所述超聲波發(fā)射模塊(3)包括時基集成電路芯片IC3，所述時基集成電路芯片IC3的7腳并接電阻R7的一端和可調電阻R8的一固定端后與可調電阻R8的活動端相連，所述電阻R7的另一端并接時基集成電路芯片IC3的2腳和時基集成電路芯片IC3的6腳后與電容C5的一端相連，所述電容C5的另一端接地，所述時基集成電路芯片IC3的8腳并接可調電阻R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時基集成電路芯片IC3的5腳串接電容C6后接地，時基集成電路芯片IC3的4腳與主控制器模塊(I)的信號輸出端口相連，時基集成電路芯片IC3的I腳接地，時基集成電路芯片IC3的3腳串接電阻R9后與六反相器IC4的I腳相連；所述六反相器IC4的9腳并接六反相器IC4的11腳后與六反相器IC4的I腳相連，六反相器IC4的2腳、六反相器IC4的3腳、六反相器IC4的5腳并接一起，六反相器IC4的8腳并接六反相器IC4的10腳后與電容C7的一端相連，所述電容C7的另一端與超聲波換能器SI的一輸入端相連，所述六反相器IC4的4腳并接六反相器IC4的6腳后與超聲波換能器SI的另一輸入端相連； 所述超聲波接收模塊(4)包括聲波換能器S2，所述聲波換能器S2的一輸出端并接電阻RlO的一端后與電容C8的一端相連,超聲波換能器S2的另一輸出端并接電阻RlO的另一端后接地，所述電容CS的另一端串接電阻Rll后與雙運算放大器IC5的2腳相連；所述雙運算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運算放大器IC5的I腳相連，雙運算放大器IC5的I腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運算放大器IC5的6腳相連，雙運算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運算放大器IC5的7腳相連，雙運算放大器IC5的3腳并接電容ClO的一端、電阻R15的一端和電阻R16的一端后與雙運算放大器IC5的5腳相連,所述電容ClO的另一端和電阻R15的另一端均接地，所述電阻R16的另一端與電源正極VCC相連；所述雙運算放大器IC5的7腳與電壓比較器IC6的正輸入端相連；電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R18后與電源正極VCC相連，電壓比較器IC6的輸出端與主控制器模塊(I)的信號輸入端口相連。
2.根據權利要求1所述的仿生機器人感測電路，其特征在于:所述紅外感應模塊(2)、超聲波發(fā)射模塊(3 )和超聲波接收模塊(4 )均有多個，所述超聲波發(fā)射模塊(3 )和超聲波接收模塊(4)成對設置。
3.根據權利要求1或2所述的仿生機器人感測電路，其特征在于:所述紅外線探測傳感器ICl采用型號為Q74的紅外線傳感器； 所述運算放大器IC2采用型號為LM358的運算放大器芯片； 所述時基集成電路芯片IC3采用型號為NE555的芯片； 所述六反相器IC4采用型號為⑶4049的芯片； 所述雙運算放大器IC5采用型號為TL082的雙運算放大器； 所述電壓比較器IC6采用型號為LM311的電壓比較器芯片。
4.根據權利要求3所述的仿生機器人感測電路，其特征在于:還包括音頻播放模塊(6 )、時鐘模塊(7 )、存儲模塊(8 )和復位控制模塊(9 ); 所述主控制器模塊(I)分別與音頻播放模塊(6 )、時鐘模塊(7 )、存儲模塊(8 )和復位控制模塊(9) 連。
【文檔編號】G01V8/00GK103970057SQ201410221452
【公開日】2014年8月6日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權日:2014年5月26日
【發(fā)明者】張富春 申請人:國家電網公司, 國網山西省電力公司忻州供電公司