CN107422662A - 一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，包括主控模块，所述主控模块包括核心处理器和外围电路，所述外围电路包括晶振电路、复位电路；所述核心处理器的电源引脚连接有电源管理模块，所述电源管理模块用于为系统的各个小模块供电，核心处理器的数据输入端连接有信号采集模块，所述信号采集模块用于采集外部环境数据，核心处理器的命令输出端连接有语音交互模块，所述语音交互模块用于实现语音交互功能；所述核心处理器的通信端口连接有数据通信模块，所述数据通信模块用于进行数据交换，包括红外识别单元、蓝牙通讯单元和4G通信单元。本发明具有完善的人机交互系统，可以实现多种方式的数据通信，速度快灵活性好。
Description
技术领域
本发明涉及集机器人控制技术领域，具体为一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统。
背景技术
随着现代科学技术的不断发展，尤其是在电子计算机行业，人工智能的不断进步，给人们的生活带来了越来越多的方便。其中机器人是人工智能中最为典型的代表，机器人也已经从实验室逐步走入人们的生活当中。其中儿童机器人是一种能模仿儿童做一些简单的动作并和他们进行游戏的机器人，在对儿童的早期语言和智力开发上起到了很大的帮助。但是现在的机器人技术尚不成熟，开发成本高，人机交互性能不够完善，且一般的控制系统大都是专门定制，通用性能差。
发明内容
针对以上问题，本发明提供了一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，具有完善的人机交互系统，可以实现多种方式的数据通信，速度快灵活性好，可以有效解决背景技术中的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，包括主控模块，所述主控模块包括核心处理器和外围电路，所述外围电路包括晶振电路、复位电路；所述核心处理器的电源引脚连接有电源管理模块，所述电源管理模块用于为系统的各个小模块供电，核心处理器的数据输入端连接有信号采集模块，所述信号采集模块用于采集外部环境数据，核心处理器的命令输出端连接有语音交互模块，所述语音交互模块用于实现语音交互功能；所述核心处理器的通信端口连接有数据通信模块，所述数据通信模块用于进行数据交换，包括红外识别单元、蓝牙通讯单元和4G通信单元。
作为本发明一种优选的技术方案，所述核心处理器采用CortexA7-四核处理器，且核心处理器还连接有控制按钮和TP触摸屏，同时核心处理器的数据交互端还连接有数据存储器，所述数据存储器采用DDR存储器和FLASH存储器相结合。
作为本发明一种优选的技术方案，所述电源管理模包括隔离变压器，所述隔离变压器的输出端连接有蓄电池，所述蓄电池的输出端连接有直流电压变换器，所述直流电压变换器的输出端与各个芯片的VCC引脚相连。
作为本发明一种优选的技术方案，所述信号采集模块包括视频采集卡、模数转换器，所述视频采集卡的输入端连接有高清摄像机，所述模数转换器的输入端连接传感器组，所述传感器组包括温度传感器、光敏传感器和烟雾传感器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述语音交互模块包括音频采集卡和语音合成器，所述音频采集卡的输入端连接有麦克风，语音合成器的输出端连接有语音信号放大器。
作为本发明一种优选的技术方案，所述红外识别单元包括红外信号接收器，所述红外信号接收器的输出端连接有解码器，所述解码器连接到核心处理器的数据输入端。
作为本发明一种优选的技术方案，所述蓝牙通讯单元包括蓝牙适配器，所述蓝牙适配器还连接有蓝牙收发器，所述蓝牙收发器用于进行蓝牙格式数据收发传输。
作为本发明一种优选的技术方案，所述4G通信单元包括无线网络控制器，所述无线网络控制器上安装有SIM卡，无线网络控制器的输出端连接有无线数据收发器。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：该基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，通过设置信号采集模块，利用高清摄像机和视频采集卡进行视频数据采集，模拟人的视觉功能，利用传感器组感知外界环境参数，模拟人的触觉功能，通过设置语音交互模块，利用音频采集卡控制麦克风进行语音信号采集，实现听觉模拟，利用语音合成器和语音信号放大器实现语言对话模拟操作，全方位实现了仿生模拟操作；通过设置数据通信模块，利用红外识别单元实现红外遥控，利用蓝牙通讯单元实现近程通信，利用4G通信单元实现远程通信，灵活多样；本发明具有完善的人机交互系统，可以实现多种方式的数据通信，速度快灵活性好，可以整体移植，开发成本低。
附图说明
图1为本发明电路模块结构示意图；
图2为本发明信号采集模块结构示意图。
图中：1-主控模块；2-核心处理器；3-外围电路；4-电源管理模块；5-信号采集模块；6-语音交互模块；7-数据通信模块；8-红外识别单元；9-蓝牙通讯单元；10-4G通信单元；11-控制按钮；12-TP触摸屏；13-数据存储器；14-隔离变压器；15-蓄电池；16-直流电压变换器；17-视频采集卡；18-模数转换器；19-高清摄像机；20-传感器组；21-音频采集卡；22-语音合成器；23-麦克风；24-语音信号放大器；25-红外信号接收器；26-解码器；27-蓝牙适配器；28-蓝牙收发器；29-无线网络控制器；30-SIM卡；31-无线数据收发器。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例：
请参阅图1和图2，本发明提供一种技术方案：一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，包括主控模块1，所述主控模块1包括核心处理器2和外围电路3，所述外围电路3包括晶振电路、复位电路；所述核心处理器2的电源引脚连接有电源管理模块4，所述电源管理模块4用于为系统的各个小模块供电，核心处理器2的数据输入端连接有信号采集模块5，所述信号采集模块5用于采集外部环境数据，核心处理器2的命令输出端连接有语音交互模块6，所述语音交互模块6用于实现语音交互功能；所述核心处理器2的通信端口连接有数据通信模块7，所述数据通信模块7用于进行数据交换，包括红外识别单元8、蓝牙通讯单元9和4G通信单元10。
所述核心处理器2采用CortexA7-四核处理器，且核心处理器2还连接有控制按钮11和TP触摸屏12，同时核心处理器2的数据交互端还连接有数据存储器13，所述数据存储器13采用DDR存储器和FLASH存储器相结合；所述电源管理模块4包括隔离变压器14，所述隔离变压器14的输出端连接有蓄电池15，所述蓄电池15的输出端连接有直流电压变换器16，所述直流电压变换器16的输出端与各个芯片的VCC引脚相连；
所述信号采集模块5包括视频采集卡17、模数转换器18，所述视频采集卡17的输入端连接有高清摄像机19，所述模数转换器的输入端连接传感器组20，所述传感器组20包括温度传感器、光敏传感器和烟雾传感器；所述语音交互模块6包括音频采集卡21和语音合成器22，所述音频采集卡21的输入端连接有麦克风23，语音合成器22的输出端连接有语音信号放大器24；
所述红外识别单元8包括红外信号接收器25，所述红外信号接收器25的输出端连接有解码器26，所述解码器26连接到核心处理器2的数据输入端；所述蓝牙通讯单元9包括蓝牙适配器27，所述蓝牙适配器27还连接有蓝牙收发器28，所述蓝牙收发器28用于进行蓝牙格式数据收发传输；所述4G通信单元10包括无线网络控制器29，所述无线网络控制器29上安装有SIM卡30，无线网络控制器29的输出端连接有无线数据收发器31。
本发明的工作原理：所述主控模块1为整个装置的控制核心，所述核心处理器2采用CortexA7-四核处理器，该芯片可为新一代移动基础结构应用和要求苛刻的无线基础结构应用提供性能最高的解决方案Cortex-A7，可采用独立、多核配置实现，提供800MHz-1.2GHz的典型频率，也可以与Cortex-A15结合用于big.LITTLE处理Cortex-A9实现，可提供800MHz-2GHz的标准频率，可提供经济有效的高性能，在600MHz-1GHz的频率下，提供的性能超过2000DMIPSCortex-A5低成本实现，在400-800MHz的频率下，提供的性能超过1200DMIPS；
（1）所述核心处理器2由电源管理模块4镜像供电，所述隔离变压器14将外部交流电源引入，将220V交流市电变换成低压交流电，然后直接给蓄电池15充电，蓄电池15储能并输出直流电，输出的直流电压经过直流电压变换器16变换成直流电压输出至核心处理器2的VCC引脚；
所述核心处理器2上电后，晶振电路起振提供工作机器周期，复位电路工作复位，将所有的状态进行初始化；通过控制按钮11选择相应的功能，相应的参数可以显示在TP触摸屏12上，还可以直接在TP触摸屏12上进行数据输入；
（2）所述信号采集模块5用于接收来自外部环境的参数，所述高清摄像机19用于进行实时拍摄采集相关的视频数据，采集到的数据经过视频采集卡17进行压缩编码后送入至核心处理器2；所述传感器组20中的温度传感器采集周围的温度参数，所述光敏传感器采集光照信息，所述烟雾传感器采集周围空气中烟雾含量参数，采集到的这些模拟数据，均通过模数转换器18转换成数字信号，然后传输至核心处理器2做进一步处理；
（3）所述核心处理器2接收周围的环境参数，并且从数据存储器13的FLASH存储器中读取处理程序指令，对采集到的数据进行分析处理，判断当前的周围环境处于何种状态并作出积极响应；
所述语音交互模块6用于实现语音交互功能，所述音频采集卡21通过麦克风23收集语音信号，音频采集卡21将采集到的数据进行压缩编码后送入到核心处理器2；所述语音合成器22将核心处理器2输出的语音指令编码进行解码并且合成语音信号，再通过语音信号放大器24进行放大，然后播放出来，实现人机对话；
（4）所述数据通信模块7用于进行数据交换，通过红外识别单元8、蓝牙通讯单元9和4G通信单元10可以分别实现多种不同形式的数据交换和信号收发操作；
所述红外识别单元8用于实现红外压控功能，当使用经过匹配认证的红外遥控器对准装置按下按键后，红外信号接收器25接收发射出来的红外信号，并且将红外信号转换成电信号并进行解调操作，解调还原后的编码数据再通过解码器26进行解码操作，将解码后的数据送入至核心处理器2，核心处理器2根据接收到的指令执行相应操作；
所述蓝牙通讯单元9用于实现近程蓝牙数据传输，所述蓝牙适配器27搜索附近10m范围内的蓝牙设备，并按照蓝牙传输协议进行连接配对，然后通过蓝牙收发器28按照配对后的信道进行数据传输操作；
所述4G通信单元10用于实现远程数据传输操作，所述无线网络控制器29安装上经过入网认证的SIM卡30后，获得上网权限，进而对无线网络传输的网关、网口参数进行配置，配置结束后，通过无线数据收发器31接收远程数据或将本地数据发送出去，实现远程数据交换。
本装置所有的元件集成为一体化结构，可以方便地进行整体移植操作，满足不同情况需求，且核心处理器2预留有扩展接口，具有良好的扩展功能。
该基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，通过设置信号采集模块5，利用高清摄像机19和视频采集卡17进行视频数据采集，模拟人的视觉功能，利用传感器组20感知外界环境参数，模拟人的触觉功能，通过设置语音交互模块6，利用音频采集卡21控制麦克风23进行语音信号采集，实现听觉模拟，利用语音合成器22和语音信号放大器24实现语言对话模拟操作，全方位实现了仿生模拟操作；通过设置数据通信模块7，利用红外识别单元8实现红外遥控，利用蓝牙通讯单元9实现近程通信，利用4G通信单元10实现远程通信，灵活多样；本发明具有完善的人机交互系统，可以实现多种方式的数据通信，速度快灵活性好，可以整体移植，开发成本低。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，包括主控模块（1），其特征在于：所述主控模块（1）包括核心处理器（2）和外围电路（3），所述外围电路（3）包括晶振电路、复位电路；所述核心处理器（2）的电源引脚连接有电源管理模块（4），所述电源管理模块（4）用于为系统的各个小模块供电，核心处理器（2）的数据输入端连接有信号采集模块（5），所述信号采集模块（5）用于采集外部环境数据，核心处理器（2）的命令输出端连接有语音交互模块（6），所述语音交互模块（6）用于实现语音交互功能；所述核心处理器（2）的通信端口连接有数据通信模块（7），所述数据通信模块（7）用于进行数据交换，包括红外识别单元（8）、蓝牙通讯单元（9）和4G通信单元（10）。
2.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，其特征在于：所述核心处理器（2）采用CortexA7-四核处理器，且核心处理器（2）还连接有控制按钮（11）和TP触摸屏（12），同时核心处理器（2）的数据交互端还连接有数据存储器（13），所述数据存储器（13）采用DDR存储器和FLASH存储器相结合。
3.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，其特征在于：所述电源管理模块（4）包括隔离变压器（14），所述隔离变压器（14）的输出端连接有蓄电池（15），所述蓄电池（15）的输出端连接有直流电压变换器（16），所述直流电压变换器（16）的输出端与各个芯片的VCC引脚相连。
4.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，其特征在于：所述信号采集模块（5）包括视频采集卡（17）、模数转换器（18），所述视频采集卡（17）的输入端连接有高清摄像机（19），所述模数转换器的输入端连接传感器组（20），所述传感器组（20）包括温度传感器、光敏传感器和烟雾传感器。
5.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，其特征在于：所述语音交互模块（6）包括音频采集卡（21）和语音合成器（22），所述音频采集卡（21）的输入端连接有麦克风（23），语音合成器（22）的输出端连接有语音信号放大器（24）。
6.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，其特征在于：所述红外识别单元（8）包括红外信号接收器（25），所述红外信号接收器（25）的输出端连接有解码器（26），所述解码器（26）连接到核心处理器（2）的数据输入端。
7.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，其特征在于：所述蓝牙通讯单元（9）包括蓝牙适配器（27），所述蓝牙适配器（27）还连接有蓝牙收发器（28），所述蓝牙收发器（28）用于进行蓝牙格式数据收发传输。
8.根据权利要求1所述的一种基于嵌入式的智能无线机器人控制系统，其特征在于：所述4G通信单元（10）包括无线网络控制器（29），所述无线网络控制器（29）上安装有SIM卡（30），无线网络控制器（29）的输出端连接有无线数据收发器（31）。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20171201 |
|
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |