CN101477758A - 用于竞赛的教育机器人 - Google Patents

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CN101477758A CNA2009100456583A CN200910045658A CN101477758A CN 101477758 A CN101477758 A CN 101477758A CN A2009100456583 A CNA2009100456583 A CN A2009100456583A CN 200910045658 A CN200910045658 A CN 200910045658A CN 101477758 A CN101477758 A CN 101477758A
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黄佳晨
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上海广茂达伙伴机器人有限公司
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Abstract

本发明公开了一种用于竞赛的教育机器人,其包括一控制器、USB设备、数字输出接口、MOS管大功率电机和模拟采集接口,该控制器包括一32位微处理器、程序存储器、数据存储器、USB接口、6路数字信号输出通道、MOS管大功率电机输出接口和24路模拟信号采集通道,程序存储器、数据存储器、6路数字信号输出通道、MOS管大功率电机输出接口和24路模拟信号采集通道通过总线与32位微处理器连接,程序存储器和数据存储器通过USB接口与外部的USB设备连接,6路数字信号输出通道与数字输出接口连接,MOS管大功率电机输出接口与MOS管大功率电机连接,本发明机器人能适合高强度的各类机器人竞赛活动。

Description

用于竞赛的教育机器人
技术领域
本发明涉及一种机器人领域,特别是涉及一种用于竞赛的教育机器人。 背景技术
迄今为止,所有的中小学教育机器人平台全部都是51型单片机控制器 为核心组成的,也有采用AVR单片机(AVR单片机是atmel公司生产的一 种单片机)或者PIC单片机(PIC单片机是MICROCHIP公司生产的一种单 片机)的,然后配合各类传感器、电机驱动器和相应的软件包,设计而成一 种可以用于教学和课外实践活动的教育机器人平台。但是这些现有教育机器 人都不能很好的处理大量的实时数据,导致机器人反应迟缓,功能较弱,无 法适合高强度的各类机器人竞赛活动。
发明内容
本发明要解决的技术问题是为了克服现有技术中机器人反应迟缓,功能 较弱,无法适合高强度的各类机器人竞赛活动的缺陷,提供一种用于竞赛的 教育机器人,其反应强,功能强,能适合高强度的各类机器人竞赛活动。
本发明是通过下述技术方案来解决上述技术问题的: 一种用于竞赛的教 育机器人,其特征在于,其包括一控制器、USB设备、数字输出接口、 MOS 管大功率电机和模拟采集接口,该控制器包括一 32位微处理器、程序存储 器、数据存储器、USB接口、 6路数字信号输出通道、MOS管大功率电机 输出接口和24路模拟信号采集通道,程序存储器、数据存储器、6路数字信 号输出通道、MOS管大功率电机输出接口和24路模拟信号采集通道通过总 线与32位微处理器连接,程序存储器和数据存储器通过USB接口与外部的
3USB设备连接,6路数字信号输出通道与数字输出接口连接,MOS管大功 率电机输出接口与MOS管大功率电机连接,24路模拟信号采集通道与模拟 采集接口连接。
其中,该32位微处理器为ARM7内核。
其中,该ARM7内核采用精简指令集计算机架构。
其中,该程序存储器为256K字节的闪存存储器。
其中,该数据存储器为32K字节的数据存储器。
其中,该24路模拟信号采集通道包括8个高速数据采集通道和16个 标准数据采集通道。
其中,该教育机器人还包括扩展接口、液晶显示屏和外围设备,扩展 接口和液晶显示屏通过总线与32位微处理器连接,扩展接口还与外围设备 连接。
其中,该扩展接口包括fc总线或串行外围设备接口。
本发明的积极进步效果在于:本发明中的控制器采用一个高性能32位 微处理器(ARM7内核),运算速度快,程序容量大,接口齐全,并且稳定可 靠,是进行比赛应用程序、系统数据采集控制、程序课程教学和高级应用开 发的优秀硬件平台,此硬件平台支持使用VJC流程图和JC (一种简化的标准 C语言)进行程序开发。另外,控制器集成了USB程序下载接口和功率电机 输出接口等使得其更容易使用。
附图说明
图1为本发明一实施例的模块图。 图2为本发明另一实施例的模块图。
具体实施方式
下面结合附图给出本发明较佳实施例,以详细说明本发明的技术方案。实施例1
如图1所示,本发明用于竞赛的教育机器人包括一控制器1、 USB设备 2、数字输出接口 3、 MOS管大功率电机4和模拟采集接口 5,该控制器1 包括一32位微处理器11、程序存储器12、数据存储器13、 USB接口 14、 6 路数字信号输出通道15、 MOS管大功率电机输出接口 16和24路模拟信号 采集通道17,程序存储器12、数据存储器13、 6路数字信号输出通道15、 MOS管大功率电机输出接口 16和24路模拟信号采集通道17通过总线18 与32位微处理器11连接,该32位微处理器11可以为ARM7内核(ARM7 是英国ARM公司开发的• •种处理器内核),它具有高性能和低功耗的特性, ARM7结构是基于精简指令集计算机(RISC)原理而设计的,指令集和相关的 译码机制比复杂指令集计算机(传统51单片机)要简单得多,这样使用一个小 的、廉价的处理器核(ARM 7)就可实现很高的指令吞吐量和实时的响应各 种外部硬件,该控制器使用了3级流水线技术,处理和存储系统的所有部分 都可连续工作,通常在执行一条指令的同时对下一条指令进行译码,并将第 三条指令从存储器中取出,因此其速度大约是普通处理器的3倍,该控制器 使用了一个被称为Thumb (Thumb是一种"超精简指令集")的独特结构化 策略,其指令集约为标准代码两倍的密度,却仍然保持性能上的优势,这些 优势是传统16位处理器所不具备的。因此使用Thumb程序大小仅为标准代 码的3/4,但其性能却相当于16位处理器系统的性能的160%,该控制器使 用45MHz的主频,约为Mil控制器的8倍,AVR处理器系统的4倍,因此, 更适合高速的处理应用;该程序存储器12为256K字节的Flash (闪存)存 储器系统,该存储器可用作代码和数据的存储,存储器至少可擦除/编程 100,000次,保存数据的时间长达20年,该存储器至少可以存储约1万个 VJC (图形化交互式C语言)流程图模块或者1万行的JC (一种简化的标 准C语言)代码,其容量约为Mil控制器或AVR处理器系统的10倍。该数 据存储器13为32K字节的数据存储器,因此非常适合您实现更复杂,更庞
5大的应用;程序存储器12和数据存储器13通过USB接口 14与外部的USB 设备2连接,可以非常方便地下载需要的程序和进行数据采集,非常适合大 多数没有串口的笔记本电脑使用;6路数字信号输出通道15与数字输出接口 3连接,可以使用这些6路数字信号输出通道15与数字输出接口 3来驱动蜂 鸣器,继电器以及其它的输出设备;MOS管大功率电机输出接口 16为2路 MOS管大功率电机输出接口,其连接并驱动MOS管大功率电机4,最大电 压约为24V,最大瞬间电流约为20A,并且使用独立的电源供电,避免了大 功率电机对主板的电磁干扰,因此,其非常适合足球,擂台等对电机有较高 要求的高对抗项目的应用;24路模拟信号采集通道17与模拟采集接口 5连 接,其每路精度为10位,因此可以分辨3毫伏特的输入电压变化,约为MII 控制器的4倍,其中,有8个数据通道为高速数据采集通道,每秒可以采集 40万次输入信号,采集速度约为Mil的80倍,另有16路标准数据采集通 道,每秒可以采集500次。 实施例2
如图2所示,本实施例的结构和原理与实施例l基本相同,其与实施例 1的不同之处在于:其还包括扩展接口 19、液晶显示屏20和外围设备6, 扩展接口 19和液晶显示屏20通过总线18与32位微处理器11连接,扩展 接口 19包括I2C (Inter—Integrated Circuit)或SPI (Serial Peripheral interface,串行外围设备接口)等串行扩展接口,通过扩展接口 19可以连 接更多的外围设备6,通过液晶显示屏20可以更方便、直观地操作控制器1。
综上所述,本发明的控制器采用一个高性能32位微处理器(ARM7内 核),运算速度快,程序容量大,接口齐全,并且稳定可靠,是进行比赛应 用程序、系统数据采集控制、程序课程教学和高级应用开发的优秀硬件平台, 此硬件平台支持使用VJC流程图和JC (一种简化的标准C语言)进行程序 开发。另外,控制器集成了 USB程序下载接口和功率电机输出接口等使得 其更容易使用。虽然以上描述了本发明的具体实施方式,但是本领域的技术人员应当理 解,这些仅是举例说明,在不背离本发明的原理和实质的前提下,可以对这 些实施方式做出多种变更或修改。因此,本发明的保护范围由所附权利要求 书限定。

Claims (8)

1、一种用于竞赛的教育机器人,其特征在于,其包括一控制器、USB设备、数字输出接口、MOS管大功率电机和模拟采集接口,该控制器包括一32位微处理器、程序存储器、数据存储器、USB接口、6路数字信号输出通道、MOS管大功率电机输出接口和24路模拟信号采集通道,程序存储器、数据存储器、6路数字信号输出通道、MOS管大功率电机输出接口和24路模拟信号采集通道通过总线与32位微处理器连接,程序存储器和数据存储器通过USB接口与外部的USB设备连接,6路数字信号输出通道与数字输出接口连接,MOS管大功率电机输出接口与MOS管大功率电机连接,24路模拟信号采集通道与模拟采集接口连接。
2、 如权利要求1所述的用于竞赛的教育机器人,其特征在于,该32位 微处理器为ARM7内核。
3、 如权利要求2所述的用于竞赛的教育机器人,其特征在于,该ARM7 内核采用精简指令集计算机架构。
4、 如权利要求1所述的用于竞赛的教育机器人,其特征在于,该程序 存储器为256K字节的闪存存储器。
5、 如权利要求1所述的用于竞赛的教育机器人,其特征在于,该数据 存储器为32K字节的数据存储器。
6、 如权利要求1所述的用于竞赛的教育机器人,其特征在于,该24路 模拟信号采集通道包括8个高速数据采集通道和16个标准数据采集通道。
7、 如权利要求1所述的用于竞赛的教育机器人,其特征在于,该教育 机器人还包括扩展接口、液晶显示屏和外围设备,扩展接口和液晶显示屏通 过总线与32位微处理器连接,扩展接口还与外围设备连接。
8、 如权利要求7所述的用于竞赛的教育机器人,其特征在于,该扩展 接口包括^C总线或串行外围设备接口。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104835406A (zh) * 2015-06-05 2015-08-12 安徽埃夫特智能装备有限公司 工业机器人教学系统
CN106313076A (zh) * 2016-10-31 2017-01-11 河池学院 一种可充电教育机器人
CN106476017A (zh) * 2016-10-31 2017-03-08 河池学院 一种教育机器人

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