CN203909295U

CN203909295U - 仿生机器人用超声波发射模块

Info

Publication number: CN203909295U
Application number: CN201420269520.8U
Authority: CN
Inventors: 曹钰
Original assignee: 国家电网公司; 国网山西省电力公司忻州供电公司
Priority date: 2014-05-26
Filing date: 2014-05-26
Publication date: 2014-10-29

Abstract

本实用新型属于机器人控制电路技术领域，具体为一种仿生机器人用超声波发射模块，包括时基集成电路芯片IC3所述时基集成电路芯片IC3的7脚并接电阻R7的一端和可调电阻R8的一固定端后与可调电阻R8的活动端相连，所述电阻R7的另一端并接时基集成电路芯片IC3的2脚和时基集成电路芯片IC3的6脚后与电容C5的一端相连。本实用新型中的超声波发射模块均采用低电压低功耗直流电路，能量消耗低，能够满足各种类型的仿生机器人使用，实用性强。

Description

仿生机器人用超声波发射模块

技术领域 [0001]

[0002] 本实用新型属于机器人控制电路技术领域，具体为一种仿生机器人用超声波发射模块。

背景技术 [0003]

[0004] 机器人是自动执行工作的机器装置，它既可以接受人类指挥，又可以运行预先编排的程序，也可以根据以人工智能技术制定的原则纲领行动，它的任务是协助或取代人类工作的工作，例如生产业、建筑业，或是危险的工作。

[0005] 现有的大多数机器人本质上还属于一种能够行走和发音的机器，大多数不具有 "人"所具有的物理感知能力，不具有动物或者人体的感知功能，不能够独立判断人或者动物的靠近和判断该物体的大小、位置等，交互性较差。

发明内容

[0006] 本实用新型克服现有技术存在的不足，所要解决的技术问题是：提供一种满足仿真机器人使用的超声波发射模块。

[0007] 本实用新型是采用如下技术方案实现的：

[0008] -种仿生机器人用超声波发射模块，包括时基集成电路芯片IC3,所述时基集成电路芯片IC3的7脚并接电阻R7的一端和可调电阻R8的一固定端后与可调电阻R8的活动端相连，所述电阻R7的另一端并接时基集成电路芯片IC3的2脚和时基集成电路芯片IC3 的6脚后与电容C5的一端相连，所述电容C5的另一端接地，所述时基集成电路芯片IC3的 8脚并接可调电阻R8的另一固定端后与电源正极VCC相连，时基集成电路芯片IC3的5脚串接电容C6后接地，时基集成电路芯片IC3的1脚接地，时基集成电路芯片IC3的3脚串接电阻R9后与六反相器IC4的1脚相连。

[0009] 所述六反相器IC4的9脚并接六反相器IC4的11脚后与六反相器IC4的1脚相连，六反相器IC4的2脚、六反相器IC4的3脚、六反相器IC4的5脚并接一起，六反相器 IC4的8脚并接六反相器IC4的10脚后与电容C7的一端相连，所述电容C7的另一端与超声波换能器S1的一输入端相连，所述六反相器IC4的4脚并接六反相器IC4的6脚后与超声波换能器S1的另一输入端相连。

[0010] 使用时，上述超声波发射模块与超声波接收模块配合使用。

[0011] -种超声波接收模块，包括声波换能器S2,所述声波换能器S2的一输出端并接电阻R10的一端后与电容C8的一端相连，超声波换能器S2的另一输出端并接电阻R10的另一端后接地，所述电容C8的另一端串接电阻R11后与双运算放大器IC5的2脚相连。

[0012] 所述双运算放大器IC5的2脚串接电阻R12后与双运算放大器IC5的1脚相连，双运算放大器IC5的1脚依次串接电容C9和电阻R13后与双运算放大器IC5的6脚相连，双运算放大器IC5的6脚串接电阻R14后与双运算放大器IC5的7脚相连，双运算放大器 IC5的3脚并接电容C10的一端、电阻R15的一端和电阻R16的一端后与双运算放大器IC5 的5脚相连，所述电容C10的另一端和电阻R15的另一端均接地，所述电阻R16的另一端与电源正极VCC相连。

[0013] 所述双运算放大器IC5的7脚与电压比较器IC6的正输入端相连；电压比较器IC6 的负输入端串接电阻R17后接地，电压比较器IC6的负输入端串接电阻R18后与电源正极 VCC相连。

[0014] 具体使用时，超声波发射模块内的时基集成电路芯片IC3的4脚与主控制器模块的信号输出端口相连。超声波接收模块内的电压比较器IC6的输出端与主控制器模块的信号输入端口相连。

[0015] 所述时基集成电路芯片IC3可以采用型号为NE555的芯片，所述六反相器IC4可以采用型号为⑶4049的芯片，所述双运算放大器IC5可以采用型号为TL082的双运算放大器，所述电压比较器IC6可以采用型号为LM311的电压比较器芯片。

[0016] 上述主控制器模块可以采用现有公知产品。

[0017] 上述时基集成电路芯片IC3构成无稳多谐振荡器，其振荡频率由可调电阻R8、电阻R7和电容C5决定，通过调节可调电阻R8可以改变振荡频率，输出的振荡信号经过六反相器IC4的放大推动超声波换能器S1发声，时基集成电路芯片IC3的4脚由主控制器模块控制，当需要发射超声信号时该脚为高电平，上述超声波换能器S2接受到的微弱信号，经过交流耦合到双运算放大器IC5放大，经过放大的信号再由电压比较器IC6整形，输出信号由主控制器模块接收，通过与主控制器模块连接的超声波发射模块3、超声波接收模块4中信号的变化，主控制器模块能够判断物体的大小、形状，以及运动轨迹和速度等。

[0018] 工作时，仿生机器人能够通过主控制器模块依靠超声波发射模块和超声波接收模块判断周围动物的具体位置和形状大小，包括：身高(大小)、位置、运动速度等，使得仿生机器人具有了"人"的感知能力，完善了仿生机器人的"感觉"功能；所述超声波发射模块和超声波接收模块均有多个，所述超声波发射模块和超声波接收模块成对设置，能够全方位、多角度的探测周围物体的位置、大小和移动速度等信息。

[0019] 本实用新型中的超声波发射模块和超声波接收模块均采用低电压低功耗直流电路，能量消耗低，能够满足各种类型的仿生机器人使用，实用性强。

附图说明

[0020] 图1是仿生机器人的电路结构示意图。

[0021] 图2是红外感应模块的电路结构示意图。

[0022] 图3是超声波发射模块的电路结构示意图。

[0023] 图4是超声波接收模块的电路结构示意图。

[0024] 图中：图中：1-主控制器模块、2-红外感应模块、3-超声波发射模块、4-超声波接收模块、5-时钟模块、6-存储模块、7-复位控制模块、8-电源模块。

具体实施方式

[0025] 下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明：

[0026] 如图3所示，所述超声波发射模块3的电路结构为：时基集成电路芯片IC3的7脚并接电阻R7的一端和可调电阻R8的一固定端后与可调电阻R8的活动端相连，所述电阻R7 的另一端并接时基集成电路芯片IC3的2脚和时基集成电路芯片IC3的6脚后与电容C5 的一端相连，所述电容C5的另一端接地；所述时基集成电路芯片IC3的8脚并接可调电阻 R8的另一固定端后与电源正极VCC相连，时基集成电路芯片IC3的5脚串接电容C6后接地，时基集成电路芯片IC3的4脚与主控制器模块1的信号输出端口相连，时基集成电路芯片IC3的1脚接地，时基集成电路芯片IC3的3脚串接电阻R9后与六反相器IC4的1脚相连。

[0027] 所述六反相器IC4的9脚并接六反相器IC4的11脚后与六反相器IC4的1脚相连，六反相器IC4的2脚、六反相器IC4的3脚、六反相器IC4的5脚并接一起，六反相器 IC4的8脚并接六反相器IC4的10脚后与电容C7的一端相连，所述电容C7的另一端与超声波换能器S1的一输入端相连，所述六反相器IC4的4脚并接六反相器IC4的6脚后与超声波换能器S1的另一输入端相连。

[0028] 如图4所示，所述超声波接收模块4的电路结构为：声波换能器S2的一输出端并接电阻R10的一端后与电容C8的一端相连，超声波换能器S2的另一输出端并接电阻R10 的另一端后接地，所述电容C8的另一端串接电阻R11后与双运算放大器IC5的2脚相连。

[0029] 所述双运算放大器IC5的2脚串接电阻R12后与双运算放大器IC5的1脚相连，双运算放大器IC5的1脚依次串接电容C9和电阻R13后与双运算放大器IC5的6脚相连，双运算放大器IC5的6脚串接电阻R14后与双运算放大器IC5的7脚相连，双运算放大器 IC5的3脚并接电容C10的一端、电阻R15的一端和电阻R16的一端后与双运算放大器IC5 的5脚相连，所述电容C10的另一端和电阻R15的另一端均接地，所述电阻R16的另一端与电源正极VCC相连。

[0030] 所述双运算放大器IC5的7脚与电压比较器IC6的正输入端相连；电压比较器IC6 的负输入端串接电阻R17后接地，电压比较器IC6的负输入端串接电阻R18后与电源正极 VCC相连，电压比较器IC6的输出端与主控制器模块1的信号输入端口相连。

[0031] 具体应用时，上述超声波电路应用于一种仿生机器人动物感测电路中，如图1所不，一种仿生机器人动物感测电路，包括：主控制器模块1、红外感应模块2、超声波发射模块3、超声波接收模块4、时钟模块5、存储模块6、复位控制模块7和电源模块8。

[0032] 所述主控制器模块1分别与红外感应模块2、超声波发射模块3、超声波接收模块 4、时钟模块5、存储模块6和复位控制模块7相连，所述电源模块8为整个电路供电。

[0033] 如图2所示，所述红外感应模块2的电路结构为：红外线探测传感器IC1的电源端正极并接电阻R1的一端后与电源正极VCC相连，所述电阻R1的另一端并接电阻R2的一端和电容C1的一端后与NPN型三极管Q1的集电极相连，所述红外线探测传感器IC1的信号输出端并接电阻R3的一端后与电容C2的一端相连，所述电阻R2的另一端并接电容C2的另一端后与NPN型三极管Q1的基极相连，所述红外线探测传感器IC1的电源端负极并接电阻R3的另一端和NPN型三极管Q1的发射极后接地。

[0034] 所述电容C1的另一端串接电阻R4后与运算放大器IC2的正输入端相连，所述运算放大器IC2的负输入端并接电阻R5的一端和电容C3的一端后与电阻R6的一端相连，所述电阻R5的另一端串接电容C4后接地，所述电容C3的另一端并接电阻R6的另一端后与运算放大器IC2的输出端相连，所述运算放大器IC2的输出端与主控制器模块1的信号输入端口相连。

[0035] 所述红外线探测传感器IC1可以采用型号为Q74的红外线传感器；所述运算放大器IC2采用型号为LM358的运算放大器芯片，所述红外线探测传感器IC1探测到前方人体或者动物体辐射出的红外线信号时，由红外线探测传感器IC1信号输出端输出微弱的电信号，经NPN型三极管Q1等组成第一级放大电路放大，再通过电容C1输入到运算放大器IC2 中进行高增益、低噪声放大，此时由运算放大器IC2输出的信号已经足够强，最后将该放大的信号发送至主控制器模块，主控制器模块经过模数转换模块，将上述信号转化为相应的电信号，满足了仿生机器人对红外信号的探测需要。

[0036] 仿生机器人能够通过红外感应模块2探测周围的人或者动物，同时依靠超声波发射模块3和超声波接收模块4判断人或者动物的具体位置和形状大小，能够获得包括：身高 (大小)、位置、运动速度等信息，使得仿生机器人具有了"人"的感知能力，完善了仿生机器人的"感觉"功能；所述红外感应模块2、超声波发射模块3和超声波接收模块4均有多个，所述超声波发射模块3和超声波接收模块4成对设置，能够全方位、多角度的探测周围物体的位置、大小和移动速度等信息。

[0037] 具体实施时，所述红外线探测传感器IC1采用型号为Q74的红外线传感器；所述运算放大器IC2采用型号为LM358的运算放大器芯片。

[0038] 所述时基集成电路芯片IC3采用型号为NE555的芯片，所述六反相器IC4采用型号为⑶4049的芯片。

[0039] 所述双运算放大器IC5采用型号为TL082的双运算放大器，所述电压比较器IC6 采用型号为LM311的电压比较器芯片。

[0040] 上述主控制器模块1、时钟模块5、存储模块6、复位控制模块7和电源模块8均可以直接购买得到。

[0041] 上述电源正极VCC可采用+36V以下的直流电源，本具体实施方式中采用+12V电源，上述元器件均为低电压低功耗直流元器件，能量消耗低，能够很好适应机器人现有电源的短板问题，能够满足各种类型的仿生机器人使用，实用性强。

Claims

1. 一种仿生机器人用超声波发射模块，其特征在于：包括时基集成电路芯片IC3,所述时基集成电路芯片IC3的7脚并接电阻R7的一端和可调电阻R8的一固定端后与可调电阻 R8的活动端相连，所述电阻R7的另一端并接时基集成电路芯片IC3的2脚和时基集成电路芯片IC3的6脚后与电容C5的一端相连，所述电容C5的另一端接地，所述时基集成电路芯片IC3的8脚并接可调电阻R8的另一固定端后与电源正极VCC相连，时基集成电路芯片 IC3的5脚串接电容C6后接地，时基集成电路芯片IC3的1脚接地，时基集成电路芯片IC3 的3脚串接电阻R9后与六反相器IC4的1脚相连；所述六反相器IC4的9脚并接六反相器 IC4的11脚后与六反相器IC4的1脚相连，六反相器IC4的2脚、六反相器IC4的3脚、六反相器IC4的5脚并接一起，六反相器IC4的8脚并接六反相器IC4的10脚后与电容C7 的一端相连，所述电容C7的另一端与超声波换能器S1的一输入端相连，所述六反相器IC4 的4脚并接六反相器IC4的6脚后与超声波换能器S1的另一输入端相连。

2. 根据权利要求1所述的仿生机器人用超声波感测电路，其特征在于：所述时基集成电路芯片IC3采用型号为NE555的芯片；所述六反相器IC4采用型号为⑶4049的芯片。