CN106625686A - 一种嵌入式可编程循迹机器人 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种嵌入式可编程循迹机器人，包括无线信息传输单元、传感器、主控芯片、电源、稳压电路、人机交互接口、驱动芯片以及驱动轮，所述无线信息传输单元的输出端与主控芯片的输入端连接，所述传感器的输出端与主控芯片的输入端连接，所述电源的输出端与稳压电路的输入端连接，所述稳压电路的输出端与主控芯片的输入端连接，所述人机交互接口的输出端与主控芯片的输入端连接，所述主控芯片的输出端与驱动芯片的输入端连接，所述驱动芯片的输出端与驱动电机的输入端连接，所述驱动电机的输出端与驱动轮的输入端连接；本发明具有如下的有益效果：具有自主循迹、迷宫行走、手机遥控行走、MIDI音乐播放功能。
Description
技术领域
本发明是一种嵌入式可编程循迹机器人，涉及嵌入式开发技术、电机控制技术，特别涉及一种红外传感器应用技术。
背景技术
随着技术的发展，在嵌入式系统上实现传感器信息处理以及机械控制的技术已经日渐成熟，这些技术在机器人上应用得非常广泛，如家庭服务机器人、救援机器人、医疗机器人等。
循迹机器人是一种能根据特定路线来移动的机器人，它通过处理一种或多种传感器的信号，实现对环境的检测，再结合电机控制技术实现对外界信息的反馈和自动行走，最终形成闭环控制系统。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明目的是提供一种嵌入式可编程循迹机器人，以解决上述背景技术中提出的问题,本发明使用方便，便于操作，设计巧妙，提高了市场竞争力。
为了实现上述目的，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种嵌入式可编程循迹机器人，包括无线信息传输单元、传感器、主控芯片、电源、稳压电路、人机交互接口、驱动芯片以及驱动轮，所述无线信息传输单元的输出端与主控芯片的输入端连接，所述传感器的输出端与主控芯片的输入端连接，所述电源的输出端与稳压电路的输入端连接，所述稳压电路的输出端与主控芯片的输入端连接，所述人机交互接口的输出端与主控芯片的输入端连接，所述主控芯片的输出端与驱动芯片的输入端连接，所述驱动芯片的输出端与驱动电机的输入端连接，所述驱动电机的输出端与驱动轮的输入端连接。
进一步地，所述驱动轮安装在机器人底盘两侧，所述机器人底盘两侧还对称安装有支撑轮，所述驱动电机通过带动驱动轮，为机器人底盘提供前进、后退、左转以及右转的动力，所述驱动轮安装在驱动电机上，所述驱动芯片连接控芯片和驱动电机，由主控芯片发出控制信号，驱动芯片最终输出功率给驱动电机，驱动电机采用N20电机。
进一步地，所述传感器为红外光电开关，所述红外光电开关个数为五个，所述红外光电开关并排安装在机器人底盘前方边缘，并连接到主控芯片的五个I/O口，红外光电开关优选采用ITR8307光电开关，每两个光电开关之间的间距为1.5厘米。
进一步地，所述人机交互接口包括OLED显示屏、用户按键、蜂鸣器、程序烧写接口以及调试接口，所述OLED显示屏用于显示操作菜单和提示机器人运行模式，所述用户按键用于操作菜单选择和退出运行，所述蜂鸣器用于播放MIDI音乐，所述程序烧写接口用于对机器人进行编程，所述调试接口用于反馈机器人运行状态信息。
进一步地，OLED显示屏模块用于显示操作菜单，连接到主控芯片的I/O口，采用0.96寸OLED显示屏，用户按键分别为向上、向下、确定以及返回键，分别连接到主控芯片的I/O口，采用3x6x2.5mm轻触开关，蜂鸣器用于播放MIDI音乐，连接到主控芯片的PWM口，采用12*8.5mm无源电磁蜂鸣器，程序烧写接口用于对机器人进行编程，调试接口用于反馈机器人运行状态信息，如传感器信号值以及控制量输出值。
进一步地，所述电源还通过稳压电路与传感器连接，所述稳压电路包括升压电路和降压电路，所述升压电路对电源电压进行升压，所述降压电路对升压后的电压进行降压，再把降压后的电压提供给主控芯片和传感器。
进一步地，所述稳压电路包括9.5V升压电路、5V稳压电路以及3.3V稳压电路，所述9.5V升压电路采用XL6009 DC-DC芯片，把电源的7.4V电压升到9.5V，再提供给所述驱动电机5，5V稳压电路采用MP2451 DC-DC芯片，把9.5V电压稳压到5V，再提供给主控芯片，3.3V稳压电路采用AMS 1117-3.3线性稳压芯片，把5V电压稳压到3.3V，再提供给人机交互接口中的OLED显示屏和用户按键。
进一步地，所述无线信息传输单元为一种FireBLE低功耗蓝牙模块，用户通过智能移动设备连接无线信息传输单元，继而将控制指令，通过无线信息传输单元传输至主控芯片中。
进一步地，所述主控芯片实时地处理传感器的数据，得到机器人行走方向控制量，再通过PWM口输出控制量给驱动芯片，实现自主循迹，所述主控芯片采用ATMEGA328P-MU芯片，主控芯片通过人机交互接口响应用户操作。
本发明的有益效果：本发明的一种嵌入式可编程循迹机器人，将嵌入式编程技术、传感器技术、电机控制技术相结合，设计了集多种功能于一体的嵌入式可编程循迹机器人，具有自主循迹、迷宫行走、手机遥控行走、MIDI音乐播放功能。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本发明一种嵌入式可编程循迹机器人的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式，进一步阐述本发明。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种嵌入式可编程循迹机器人，包括无线信息传输单元、传感器、主控芯片、电源、稳压电路、人机交互接口、驱动芯片以及驱动轮，无线信息传输单元的输出端与主控芯片的输入端连接，传感器的输出端与主控芯片的输入端连接，电源的输出端与稳压电路的输入端连接，稳压电路的输出端与主控芯片的输入端连接，人机交互接口的输出端与主控芯片的输入端连接，主控芯片的输出端与驱动芯片的输入端连接，驱动芯片的输出端与驱动电机的输入端连接，驱动电机的输出端与驱动轮的输入端连接。
驱动轮安装在机器人底盘两侧，机器人底盘两侧还对称安装有支撑轮，驱动电机通过带动驱动轮，为机器人底盘提供前进、后退、左转以及右转的动力，驱动轮安装在驱动电机上，驱动芯片连接控芯片和驱动电机，由主控芯片发出控制信号，驱动芯片最终输出功率给驱动电机，驱动电机采用N20电机。
传感器为红外光电开关，红外光电开关个数为五个，红外光电开关并排安装在机器人底盘前方边缘，并连接到主控芯片的五个I/O口，红外光电开关优选采用ITR8307光电开关，每两个光电开关之间的间距为1.5厘米。
人机交互接口包括OLED显示屏、用户按键、蜂鸣器、程序烧写接口以及调试接口，OLED显示屏用于显示操作菜单和提示机器人运行模式，用户按键用于操作菜单选择和退出运行，蜂鸣器用于播放MIDI音乐，程序烧写接口用于对机器人进行编程，调试接口用于反馈机器人运行状态信息。
OLED显示屏模块用于显示操作菜单，连接到主控芯片的I/O口，采用0.96寸OLED显示屏，用户按键分别为向上、向下、确定以及返回键，分别连接到主控芯片的I/O口，采用3x6x2.5mm轻触开关，蜂鸣器用于播放MIDI音乐，连接到主控芯片的PWM口，采用12*8.5mm无源电磁蜂鸣器，程序烧写接口用于对机器人进行编程，调试接口用于反馈机器人运行状态信息，如传感器信号值以及控制量输出值。
电源还通过稳压电路与传感器连接，稳压电路包括升压电路和降压电路，升压电路对电源电压进行升压，降压电路对升压后的电压进行降压，再把降压后的电压提供给主控芯片和传感器。
稳压电路包括9.5V升压电路、5V稳压电路以及3.3V稳压电路，9.5V升压电路采用XL6009 DC-DC芯片，把电源的7.4V电压升到9.5V，再提供给驱动电机5，5V稳压电路采用MP2451 DC-DC芯片，把9.5V电压稳压到5V，再提供给主控芯片，3.3V稳压电路采用AMS1117-3.3线性稳压芯片，把5V电压稳压到3.3V，再提供给人机交互接口中的OLED显示屏和用户按键。
无线信息传输单元为一种FireBLE低功耗蓝牙模块，用户通过智能移动设备连接无线信息传输单元，继而将控制指令，通过无线信息传输单元传输至主控芯片中。
主控芯片实时地处理传感器的数据，得到机器人行走方向控制量，再通过PWM口输出控制量给驱动芯片，实现自主循迹，主控芯片采用ATMEGA328P-MU芯片，主控芯片通过人机交互接口响应用户操作。
作为本发明的一个实施例：机器人有四种功能，即自主循迹功能、迷宫行走功能、播放MIDI音乐功能、遥控行走功能。
自主循迹功能可完成在特定跑道上自主循迹的功能，跑道为铺设了18mm宽黑色胶布的白色KT板。
迷宫行走功能可记忆行走的路线，第一次从起点行走到终点后，第二次以最短路线再次从起点走到终点。
播放MIDI音乐功能可实现通过无源蜂鸣器播放MIDI音乐。
本发明将嵌入式编程技术、传感器技术、电机控制技术相结合，设计了集多种功能于一体的嵌入式可编程循迹机器人，具有自主循迹、迷宫行走、手机遥控行走、MIDI音乐播放功能。
以上显示和描述了本发明的基本原理和主要特征和本发明的优点,对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。
Claims (9)
1.一种嵌入式可编程循迹机器人，包括无线信息传输单元、传感器、主控芯片、电源、稳压电路、人机交互接口、驱动芯片以及驱动轮，其特征在于：所述无线信息传输单元的输出端与主控芯片的输入端连接，所述传感器的输出端与主控芯片的输入端连接，所述电源的输出端与稳压电路的输入端连接，所述稳压电路的输出端与主控芯片的输入端连接，所述人机交互接口的输出端与主控芯片的输入端连接，所述主控芯片的输出端与驱动芯片的输入端连接，所述驱动芯片的输出端与驱动电机的输入端连接，所述驱动电机的输出端与驱动轮的输入端连接。
2.根据权利要求1所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：所述驱动轮安装在机器人底盘两侧，所述机器人底盘两侧还对称安装有支撑轮，所述驱动电机通过带动驱动轮，为机器人底盘提供前进、后退、左转以及右转的动力，所述驱动轮安装在驱动电机上，所述驱动芯片连接控芯片和驱动电机，由主控芯片发出控制信号，驱动芯片最终输出功率给驱动电机，驱动电机采用N20电机。
3.根据权利要求1所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：所述传感器为红外光电开关，所述红外光电开关个数为五个，所述红外光电开关并排安装在机器人底盘前方边缘，并连接到主控芯片的五个I/O口，红外光电开关优选采用ITR8307光电开关，每两个光电开关之间的间距为1.5厘米。
4.根据权利要求1所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：所述人机交互接口包括OLED显示屏、用户按键、蜂鸣器、程序烧写接口以及调试接口，所述OLED显示屏用于显示操作菜单和提示机器人运行模式，所述用户按键用于操作菜单选择和退出运行，所述蜂鸣器用于播放MIDI音乐，所述程序烧写接口用于对机器人进行编程，所述调试接口用于反馈机器人运行状态信息。
5.根据权利要求4所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：OLED显示屏模块用于显示操作菜单，连接到主控芯片的I/O口，采用0.96寸OLED显示屏，用户按键分别为向上、向下、确定以及返回键，分别连接到主控芯片的I/O口，采用3x6x2.5mm轻触开关，蜂鸣器用于播放MIDI音乐，连接到主控芯片的PWM口，采用12*8.5mm无源电磁蜂鸣器，程序烧写接口用于对机器人进行编程，调试接口用于反馈机器人运行状态信息，如传感器信号值以及控制量输出值。
6.根据权利要求1所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：所述电源还通过稳压电路与传感器连接，所述稳压电路包括升压电路和降压电路，所述升压电路对电源电压进行升压，所述降压电路对升压后的电压进行降压，再把降压后的电压提供给主控芯片和传感器。
7.根据权利要求6所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：所述稳压电路包括9.5V升压电路、5V稳压电路以及3.3V稳压电路，所述9.5V升压电路采用XL6009 DC-DC芯片，把电源的7.4V电压升到9.5V，再提供给所述驱动电机5，5V稳压电路采用MP2451 DC-DC芯片，把9.5V电压稳压到5V，再提供给主控芯片，3.3V稳压电路采用AMS 1117-3.3线性稳压芯片，把5V电压稳压到3.3V，再提供给人机交互接口中的OLED显示屏和用户按键。
8.根据权利要求1所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：所述无线信息传输单元为一种FireBLE低功耗蓝牙模块，用户通过智能移动设备连接无线信息传输单元，继而将控制指令，通过无线信息传输单元传输至主控芯片中。
9.根据权利要求1所述的一种嵌入式可编程循迹机器人，其特征在于：所述主控芯片实时地处理传感器的数据，得到机器人行走方向控制量，再通过PWM口输出控制量给驱动芯片，实现自主循迹，所述主控芯片采用ATMEGA328P-MU芯片，主控芯片通过人机交互接口响应用户操作。
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