仿生機器人感測電路的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于機器人控制電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種仿生機器人感測電路；解決的技術(shù)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(shù)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(yīng)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(fù)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(yīng)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(fù)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

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實用新型屬于機器人控制電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種仿生機器人感測電路。

【背景技術(shù)】
[0002] 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(yù)先編 排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動，它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類 工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險的工作。
[0003] 現(xiàn)有的大多數(shù)機器人本質(zhì)上還屬于一種能夠行走和發(fā)音的機器，大多數(shù)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(nèi)容】

[0004] 本實用新型克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)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] 本實用新型是采用如下技術(shù)方案實現(xiàn)的：
[0006] -種仿生機器人感測電路，包括主控制器模塊、紅外感應(yīng)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。
[0007] 所述主控制器模塊分別與紅外感應(yīng)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。
[0008] 所述紅外感應(yīng)模塊包括紅外線探測傳感器IC1，所述紅外線探測傳感器IC1的電 源端正極并接電阻R1的一端后與電源正極VCC相連，所述電阻R1的另一端并接電阻R2的 一端和電容C1的一端后與NPN型三極管Q1的集電極相連，所述紅外線探測傳感器IC1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Q1的基極相連，所述紅外線探測傳感器IC1的電源端負(fù)極并接 電阻R3的另一端和NPN型三極管Q1的發(fā)射極后接地。
[0009] 所述電容C1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(fù)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。
[0010] 所述紅外線探測傳感器IC1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IC1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IC1信號輸出端輸出微弱的電信 號，經(jīng)NPN型三極管Q1等組成第一級放大電路放大，再通過電容C1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(jīng)足夠強，最后將該放大 的信號發(fā)送至主控制器模塊1，主控制器模塊1經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將上述信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng) 的電信號。
[0011] 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(diào)電阻R8的一固定端后與可調(diào)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(diào)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1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1腳相 連。
[0012] 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1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S1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S1的另一輸入端相連。
[0013] 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R10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R10的另 一端后接地，所述電容C8的另一端串接電阻R11后與雙運算放大器IC5的2腳相連。
[0014] 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1腳相連， 雙運算放大器IC5的1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C10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C10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。
[0015] 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(fù)輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負(fù)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。
[0016] 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。
[0017] 上述時基集成電路芯片IC3構(gòu)成無穩(wěn)多諧振蕩器，其振蕩頻率由可調(diào)電阻R8、電 阻R7和電容C5決定，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R8可以改變振蕩頻率，輸出的振蕩信號經(jīng)過六反 相器IC4的放大推動超聲波換能器S1發(fā)聲，時基集成電路芯片IC3的4腳由主控制器模塊 1控制，當(dāng)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(jīng) 過交流耦合到雙運算放大器IC5放大，經(jīng)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1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。
[0018] 優(yōu)選的，還包括音頻播放模塊、時鐘模塊、存儲模塊和復(fù)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(fù)位控制模塊相連。
[0019] 所述紅外感應(yīng)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(shè)置。
[0020] 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(fù)位控制 模塊和電源模塊均可以采用現(xiàn)有公知產(chǎn)品。
[0021] 工作時，仿生機器人能夠通過紅外感應(yīng)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(xiàn)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(yīng)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(shè)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(fù)位控制模塊可以"感知"周圍人或動物的聲 音，存儲相應(yīng)的信息。使得機器人具備了人的基本功能。
[0022] 本實用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比具有的有益效果是：本實用新型中仿生機器人能夠通 過紅外感應(yīng)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(xiàn)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。
[0023] 本實用新型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】
[0024] 圖1是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025] 圖2是本實用新型中紅外感應(yīng)模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026] 圖3是本實用新型中超聲波發(fā)射模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0027] 圖4是本實用新型中超聲波接收模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028] 圖中：1_主控制器模塊、2-紅外感應(yīng)模塊、3-超聲波發(fā)射模塊、4-超聲波接收模 ±夬、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(fù)位控制模塊、10-電 源模塊。

【具體實施方式】
[0029] 下面結(jié)合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明：
[0030] 如圖1所示，本實用新型一種仿生機器人感測電路，包括：主控制器模塊1、紅外感 應(yīng)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(fù)位控制模塊9和電源模塊10,所述主控制器模塊1分別與紅外感應(yīng)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(fù)位控制模塊9相連，所述電源模塊10為整個電路供電。
[0031] 如圖2所示，所述紅外感應(yīng)模塊2的電路結(jié)構(gòu)為：紅外線探測傳感器IC1的電源端 正極并接電阻R1的一端后與電源正極VCC相連，所述電阻R1的另一端并接電阻R2的一端 和電容C1的一端后與NPN型三極管Q1的集電極相連，所述紅外線探測傳感器IC1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Q1的基極相連，所述紅外線探測傳感器IC1的電源端負(fù)極并接電 阻R3的另一端和NPN型三極管Q1的發(fā)射極后接地。
[0032] 所述電容C1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(fù)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1的信號輸 入端口相連。
[0033] 如圖3所示，所述超聲波發(fā)射模塊3的電路結(jié)構(gòu)為：時基集成電路芯片IC3的7腳 并接電阻R7的一端和可調(diào)電阻R8的一固定端后與可調(diào)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(diào)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1的信號輸出端口相連，時基集成電路芯 片IC3的1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1腳相 連。
[0034] 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1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S1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S1的另一輸入端相連。
[0035] 如圖4所示，所述超聲波接收模塊4的電路結(jié)構(gòu)為：聲波換能器S2的一輸出端并 接電阻R10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R10 的另一端后接地，所述電容C8的另一端串接電阻R11后與雙運算放大器IC5的2腳相連。
[0036] 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1腳相連， 雙運算放大器IC5的1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C10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C10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。
[0037] 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(fù)輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負(fù)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1的信號輸入端口相連。
[0038] 具體實施時，所述紅外線探測傳感器IC1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。
[0039] 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。
[0040] 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。
[0041] 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(fù) 位控制模塊9和電源模塊10均可以直接購買得到。
[0042] 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(yīng)機器人現(xiàn)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(quán)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（1)、紅外感應(yīng)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（1)分別與紅外感應(yīng)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(yīng)模塊（2)包括紅外線探測傳感器IC1，所述紅外線探測傳感器IC1的電源 端正極并接電阻R1的一端后與電源正極VCC相連，所述電阻R1的另一端并接電阻R2的一 端和電容C1的一端后與NPN型三極管Q1的集電極相連，所述紅外線探測傳感器IC1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Q1的基極相連，所述紅外線探測傳感器IC1的電源端負(fù)極并接 電阻R3的另一端和NPN型三極管Q1的發(fā)射極后接地；所述電容C1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(fù)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（1)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(diào)電阻R8的一固定端后與可調(diào)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(diào)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（1)的信號輸出端口相連，時基集成電路 芯片IC3的1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1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1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S1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S1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 R10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R10的另一端 后接地，所述電容C8的另一端串接電阻R11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1腳相連，雙運算放大器IC5的 1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 C10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C10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(fù)輸 入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負(fù)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（1)的信號輸入端口相連。
2. 根據(jù)權(quán)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(yīng)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(shè)置。
3. 根據(jù)權(quán)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IC1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(jù)權(quán)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(fù)位控制模塊（9 ); 所述主控制器模塊（1)分別與音頻播放模塊（6 )、時鐘模塊（7 )、存儲模塊（8 )和復(fù)位控 制模塊（9)相連。
【文檔編號】G05B19/042GK203909534SQ201420267902
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】張富春 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司忻州供電公司