CN109129577A - 视觉机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种视觉机器人，包括单片机、信号发送模块、信号接收模块、摄像头和供电模块，信号发送模块、信号接收模块、摄像头和供电模块均与单片机连接，摄像头还与信号接收模块连接，信号发送模块包括第一RJ45接口、第一RJ45耦合电压模块和解串器，信号接收模块包括第二RJ45接口、第二RJ45耦合电压模块、摄像头接口和串行器；供电模块包括电压输入端、第一二极管、充电模块、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一三极管、第一MOS管、电池、第二二极管、第二MOS管、第三电阻、第三二极管、第四三极管、第四电阻和第五电阻。本发明电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

Description

视觉机器人

技术领域

本发明涉及机器人领域，特别涉及一种视觉机器人。

背景技术

机器人视觉是指使机器人具有视觉感知功能的系统，是机器人系统组成的重要部分之一。机器人视觉可以通过视觉传感器获取环境的二维图像，并通过视觉处理器进行分析和解释，进而转换为符号，让机器人能够辨识物体，并确定其位置。机器人视觉硬件主要包括图像获取和视觉处理分析、输出或显示三部分，而图像获取由照明系统、视觉传感器、模数转换器和帧存储器等组成。根据功能不同，机器人视觉可分为视觉检验和视觉引导两种，广泛应用于电子、汽车、机械等工业部门和医学、军事领域。将近80％的工业视觉系统主要用在检测方面，包括用于提高生产效率、控制生产过程中的产品质量、采集产品数据等，产品的分类和选择也集成于检测功能中。传统视觉机器人的供电部分使用的元器件较多，电路结构复杂，硬件成本较高，不方便维护。另外，由于传统视觉机器人的供电部分缺少相应的电路保护功能，例如：限流保护功能，造成电路的安全性和可靠性较差。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的上述缺陷，提供一种电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高的视觉机器人。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：构造一种视觉机器人，包括单片机、信号发送模块、信号接收模块、摄像头和供电模块，所述信号发送模块、信号接收模块、摄像头和供电模块均与所述单片机连接，所述摄像头还与所述信号接收模块连接，所述信号发送模块包括第一RJ45接口、第一RJ45耦合电压模块和解串器，所述信号接收模块包括第二RJ45接口、第二RJ45耦合电压模块、摄像头接口和串行器；

所述供电模块包括电压输入端、第一二极管、充电模块、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一三极管、第一MOS管、电池、第二二极管、第二MOS管、第三电阻、第三二极管、第四三极管、第四电阻和第五电阻，所述电压输入端分别与所述第一电阻的一端、第五电阻的一端和第一二极管的阳极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、第一电容的一端、第二三极管的集电极和第一三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端、第一电容的另一端和第二三极管的发射极均接地，所述第一二极管的阴极分别与所述充电模块的一端和第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极与所述第一三极管的集电极连接，所述充电模块的另一端分别与所述第二MOS管的漏极和电池的正极连接，所述电池的负极接地，所述第二MOS管的栅极通过所述第三电阻与所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第二MOS管的源极分别与所述单片机和第一MOS管的漏极连接，所述第二三极管的基极分别与所述第四三极管的集电极和第五电阻的另一端连接，所述第一三极管的发射极和第四三极管的发射极均接地，所述第四三极管的基极与所述第四电阻的一端连接，所述第二三极管的基极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极和第四电阻的另一端均连接测试端，所述第二二极管的型号为S-352T。

在本发明所述的视觉机器人中，所述供电模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第四三极管的集电极连接，所述第二电容的另一端与所述第三三极管的基极连接，所述第二电容的电容值为290pF。

在本发明所述的视觉机器人中，所述供电模块还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第三电容的另一端与所述第二MOS管的源极连接，所述第三电容的电容值为330pF。

在本发明所述的视觉机器人中，所述供电模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电容的电容值为430pF。

在本发明所述的视觉机器人中，所述供电模块还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二MOS管的源极连接，所述第六电阻的另一端与所述单片机连接，所述第六电阻的阻值为46kΩ。

在本发明所述的视觉机器人中，所述第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管和第二MOS管均为P沟道MOS管。

实施本发明的视觉机器人，具有以下有益效果：由于设有单片机、信号发送模块、信号接收模块、摄像头和供电模块；供电模块包括电压输入端、第一二极管、充电模块、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一三极管、第一MOS管、电池、第二二极管、第二MOS管、第三电阻、第三二极管、第四三极管、第四电阻和第五电阻，该供电模块相对于传统视觉机器人的供电部分，其使用的元器件较少，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本，另外，第二二极管用于对第二三极管的基极电流进行限流保护，因此电路结构较为简单、成本较低、方便维护、电路的安全性和可靠性较高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明视觉机器人一个实施例中的结构示意图；

图2为所述实施例中供电模块的电路原理图。

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。

在本发明视觉机器人实施例中，该视觉机器人的结构示意图如图1所示。图1中，该视觉机器人包括单片机1、信号发送模块2、信号接收模块3、摄像头4和供电模块5，其中，信号发送模块2、信号接收模块3、摄像头4和供电模块5均与单片机1连接，摄像头4还与信号接收模块3连接，信号发送模块2包括第一RJ45接口21、第一RJ45耦合电压模块22和解串器23，信号接收模块3包括第二RJ45接口31、第二RJ45耦合电压模块32、摄像头接口33和串行器34。

其中，摄像头4内置有MT9M001芯片和MT9M001芯片；串行器34采用SN65LVDS96芯片，解串器23采用SN65LVDS95芯片；单片机1的型号为STM8S103F3P6，单片机1用于和摄像头4连接。本实施例中，第一RJ45耦合电压模块22和第二RJ45耦合电压模块32均采用现有技术中能够实现其功能的任意结构，其工作原理也是利用的现有技术中的工作原理，这里不再獒述。

图2为本实施例中供电模块的电路原理图，图2中，该供电模块5包括电压输入端Vin、第一二极管D1、充电模块、第一电阻R1、第二电阻R2、第一电容C1、第一三极管Q1、第一MOS管M1、电池BAT、第二二极管D2、第二MOS管M2、第三电阻R3、第三二极管D3、第四三极管Q4、第四电阻R4和第五电阻R5，其中，电压输入端Vin分别与第一电阻R1的一端、第五电阻R5的一端和第一二极管D1的阳极连接，第一电阻R1的另一端分别与第二电阻R2的一端、第一电容C1的一端、第二三极管Q2的集电极和第一三极管Q1的基极连接，第二电阻R2的另一端、第一电容C1的另一端和第二三极管Q2的发射极均接地，第一二极管D1的阴极分别与充电模块的一端和第一MOS管M1的源极连接，第一MOS管M1的栅极与第一三极管Q1的集电极连接，充电模块的另一端分别与第二MOS管M2的漏极和电池BAT的正极连接，电池BAT的负极接地，第二MOS管M2的栅极通过第三电阻R3与第三三极管Q3的集电极连接，第三三极管Q3的发射极接地，第二MOS管M2的源极分别与单片机1和第一MOS管M1的漏极连接，第二三极管Q2的基极分别与第四三极管Q4的集电极和第五电阻R5的另一端连接，第一三极管Q1的发射极和第四三极管Q4的发射极均接地，第四三极管Q4的基极与第四电阻R4的一端连接，第二三极管Q2的基极与第二二极管D2的阴极连接，第二二极管D2的阳极和第四电阻R4的另一端均连接测试端TEST。

该供电模块5相对于传统视觉机器人的供电部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，第二二极管D2为限流二极管，用于对第二三极管Q2的基极电流进行限流保护，因此电路的安全性和可靠性较高。值得一提的是，本实施例中，第二二极管D2的型号为S-352T，当然，在实际应用中，第二二极管D2可以采用其他型号具有类似功能的二极管。

本实施例中，充电模块用于对电池BAT进行充电，第一MOS管M1就可以根据电池BAT的充电状态控制充电模块与单片机1的连接状态；第二电阻R2、第三电阻R3、第一电容C1和第一三极管Q1构成控制模块，第三电阻R3、第五电阻R5、第二MOS管M2和第三三极管Q3构成切换模块，第四电阻R4、第二三极管Q2和第四三极管Q4构成测试模块。

切换模块与充电模块连接，以根据电池BAT的充电状态控制电池BAT与单片机1的连接状态。

当电池BAT未处于充电状态时，切换模块将控制电池BAT与单片机1的电气连接，从而为单片机1提供供电电源。当外接电源至充电模块以对电池BAT进行充电时，由控制模块将输出控制信号至第一MOS管M1，该第一MOS管M1根据该控制信号控制充电模块与单片机1连接，同时由切换模块控制电池BAT与电池BAT断开连接，从而由外接电源对电池BAT供电。

通过设置电池BAT在电池BAT进入充电状态时，控制充电模块与单片机1连接，同时由切换模块控制电池BAT与单片机1断开连接，从而实现电源切换。由于第一MOS管M1导通时呈电阻性，而且导通电阻较小，因此导通时其两端的压降较小，从而降低电路的电能损耗，更加适于人们使用。

当外接电源从电压输入端Vin输入正电压时，第一二极管D导通，并通过充电模块对电池BAT进行充电，当外接电源从电压输入端Vin输入负电压时，第一二极管D1截止。因此，通过设置第一二极管D1可有效防止因外接电源接反。

工作时，当外接电源从电压输入端Vin输入正电压时，外接电源经过第一电阻R1和第二电阻R2进行分压后，使得第一三极管Q的基极为高电平，从而使得第一三极管Q1导通；该第一三极管Q1导通后，导致第一MOS管M1导通，从而使得充电模块与单片机1连接，为单片机1提供供电电源。

工作时，外接电源通过第一电阻R1和第二电阻R2进行分压后，对第一电容C1进行充电，当第一电容C1两端的电压大于第一三极管Q1的导通电压时，第一三极管Q1才进入导通状态，此时第一MOS管M1导通。通过在第一三极管Q1的基极设置第一电容C1，从而可有效地延迟第一MOS管M1导通的时间，从而可保证在电池BAT与单片机1的连接断开后，才使得充电模块与单片机1连接，因此可防止交叉电流。

当无外接电源时，第二MOS管M2和第三三极管Q3导通，从而使得电池BAT与单片机1电气连接，为单片机1提供供电电源。当外接电源时，第三三极管Q3导通，从而使得第二MOS管M2截止，断开电池BAT与单片机1的连接。

上述第二二极管D2与第四电阻R4的连接端可设置为测试端TEST，当该测试端TEST输入高电平时，第二三极管Q2导通，从而导致第一三极管Q1和第一MOS管M1导通；同时第四三极管Q4导通，使得第三三极管Q3导通，从而导致第二MOS管M2截止。通过设置测试模块实现电源的切换，因此具备不断电的试验切换是否可以正常工作的功能。

本实施例中，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4均为NPN型三极管，第一MOS管M1和第二MOS管M2均为P沟道MOS管。当然，在实际应用中，第一三极管Q1、第二三极管Q2、第三三极管Q3和第四三极管Q4也可以均为PNP型三极管，第一MOS管M1和第二MOS管M2也可以均为N沟道MOS管，但这时电路的结构也要相应发生变化。

本实施例中，该供电模块5还包括第二电容C2，第二电容C2的一端与第四三极管Q4的集电极连接，第二电容C2的另一端与第三三极管Q3的基极连接。第二电容C2为耦合电容，用于防止第三三极管Q3与第四三极管Q4之间的干扰，以进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第二电容C2的电容值为290pF，当然，在实际应用中，第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第二电容C2的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该供电模块5还包括第三电容C3，第三电容C3的一端与第一MOS管M1的漏极连接，第三电容C3的另一端与第二MOS管M2的源极连接。第三电容C3为耦合电容，用于第一MOS管M1与第二MOS管M2之间的干扰，以更进一步增强电路的安全性和可靠性。值得一提的是，本实施例中，第三电容C3的电容值为330pF，当然，在实际应用中，第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第三电容C3的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该供电模块5还包括第四电容C4，第四电容C4的一端与第一三极管Q1的基极连接，第四电容C4的另一端与第二三极管Q2的集电极连接。第四电容C4为耦合电容，用于防止第一三极管Q1与第二三极管Q2之间的干扰，以进一步增强防止信号干扰的效果。值得一提的是，本实施例中，第四电容C4的电容值为430pF，当然，在实际应用中，第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第四电容C4的电容值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

本实施例中，该供电模块5还包括第六电阻R6，第六电阻R6的一端与第二MOS管M2的源极连接，第六电阻R6的另一端与单片机1连接。第六电阻R6为限流电阻，用于对第二MOS管M2的源极电流进行限流保护，以进一步增强限流效果。值得一提的是，本实施例中，第六电阻R6的阻值为46kΩ，当然，在实际应用中，第六电阻R6的阻值可以根据具体情况进行相应调整，也就是第六电阻R6的阻值可以根据具体情况进行相应增大或减小。

总之，本实施例中，该供电模块5相对于传统视觉机器人的供电部分，其使用的元器件较少，电路结构较为简单，方便维护，由于节省了一些元器件，这样可以降低硬件成本。另外，该供电模块5中设有限流二极管，因此电路的安全性和可靠性较高。

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、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种视觉机器人，其特征在于，包括单片机、信号发送模块、信号接收模块、摄像头和供电模块，所述信号发送模块、信号接收模块、摄像头和供电模块均与所述单片机连接，所述摄像头还与所述信号接收模块连接，所述信号发送模块包括第一RJ45接口、第一RJ45耦合电压模块和解串器，所述信号接收模块包括第二RJ45接口、第二RJ45耦合电压模块、摄像头接口和串行器；

所述供电模块包括电压输入端、第一二极管、充电模块、第一电阻、第二电阻、第一电容、第一三极管、第一MOS管、电池、第二二极管、第二MOS管、第三电阻、第三二极管、第四三极管、第四电阻和第五电阻，所述电压输入端分别与所述第一电阻的一端、第五电阻的一端和第一二极管的阳极连接，所述第一电阻的另一端分别与所述第二电阻的一端、第一电容的一端、第二三极管的集电极和第一三极管的基极连接，所述第二电阻的另一端、第一电容的另一端和第二三极管的发射极均接地，所述第一二极管的阴极分别与所述充电模块的一端和第一MOS管的源极连接，所述第一MOS管的栅极与所述第一三极管的集电极连接，所述充电模块的另一端分别与所述第二MOS管的漏极和电池的正极连接，所述电池的负极接地，所述第二MOS管的栅极通过所述第三电阻与所述第三三极管的集电极连接，所述第三三极管的发射极接地，所述第二MOS管的源极分别与所述单片机和第一MOS管的漏极连接，所述第二三极管的基极分别与所述第四三极管的集电极和第五电阻的另一端连接，所述第一三极管的发射极和第四三极管的发射极均接地，所述第四三极管的基极与所述第四电阻的一端连接，所述第二三极管的基极与所述第二二极管的阴极连接，所述第二二极管的阳极和第四电阻的另一端均连接测试端，所述第二二极管的型号为S-352T。

2.根据权利要求1所述的视觉机器人，其特征在于，所述供电模块还包括第二电容，所述第二电容的一端与所述第四三极管的集电极连接，所述第二电容的另一端与所述第三三极管的基极连接，所述第二电容的电容值为290pF。

3.根据权利要求2所述的视觉机器人，其特征在于，所述供电模块还包括第三电容，所述第三电容的一端与所述第一MOS管的漏极连接，所述第三电容的另一端与所述第二MOS管的源极连接，所述第三电容的电容值为330pF。

4.根据权利要求3所述的视觉机器人，其特征在于，所述供电模块还包括第四电容，所述第四电容的一端与所述第一三极管的基极连接，所述第四电容的另一端与所述第二三极管的集电极连接，所述第四电容的电容值为430pF。

5.根据权利要求5所述的视觉机器人，其特征在于，所述供电模块还包括第六电阻，所述第六电阻的一端与所述第二MOS管的源极连接，所述第六电阻的另一端与所述单片机连接，所述第六电阻的阻值为46kΩ。

6.根据权利要求1至5任意一项所述的视觉机器人，其特征在于，所述第一三极管、第二三极管、第三三极管和第四三极管均为NPN型三极管，所述第一MOS管和第二MOS管均为P沟道MOS管。