CN210835728U - 一种机器人寻迹控制电路 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及机器人的控制电路，其公开了一种机器人寻迹控制电路，降低具有寻迹功能的机器人的开发成本，缩短开发周期。该控制电路包括：主芯片，作为控制核心；电机驱动电路，受主芯片输出的PWM波控制，向电机输出驱动电压；显示屏模块，获取机器人的当前相关数据信息进行显示；摄像头单元，识别寻迹路线传送给主芯片进行处理，供主芯片对机器人位置进行调整；陀螺仪模块，感测机器人的运动姿态并反馈给主芯片；光电开关单元，通过对不同颜色的路线的对应电平反馈，供主芯片控制调整机器人位置；编码器模块，向主芯片反馈电机转速数据，供主芯片对电机的转速进行闭环控制。

Description

一种机器人寻迹控制电路

技术领域

本实用新型涉及机器人的控制电路，具体涉及一种机器人寻迹控制电路。

背景技术

随着我国机器人产业的快速发展，有关机器人的比赛也越来越多，现如今各大高校对于机器人比赛都比较重视，所以促进了机器人的发展。然而对于机器人的研究开发具有周期长，成本高，开发难度大的特点；因此，如何能够降低机器人开发成本，缩短开发周期是一项亟需解决的问题。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是：提出一种机器人寻迹控制电路，降低具有寻迹功能的机器人的开发成本，缩短开发周期。

本实用新型解决上述技术问题采用的技术方案是：

一种机器人寻迹控制电路，包括：

主芯片、电源模块、显示屏模块、按键单元、电机驱动电路、摄像头单元、陀螺仪模块、编码器模块以及光电开关单元；

所述电源模块为控制电路中的各个器件供电；

所述电机驱动电路与主芯片相连，用于受主芯片输出的PWM波控制，向电机输出驱动电压，驱动机器人行走；

所述显示屏模块与主芯片相连，用于从主芯片获取机器人的当前相关数据信息进行显示；

所述按键单元与主芯片相连，用于配合显示屏模块进行数据设置和修改；

所述摄像头单元与主芯片相连，用于识别寻迹路线传送给主芯片进行处理，供主芯片对机器人位置进行调整；

所述陀螺仪模块与主芯片相连，用于感测机器人的运动姿态并反馈给主芯片；

所述光电开关单元与主芯片相连，用于通过对不同颜色的路线的对应电平反馈，供主芯片控制调整机器人位置；

所述编码器模块与主芯片相连，用于向主芯片反馈电机转速数据，供主芯片对电机的转速进行闭环控制。

作为进一步优化，该电路还包括蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块与主芯片相连，用于在机器人偏离寻迹路线时报警。

作为进一步优化，所述电源模块包括7.4V-8.4V电池电源和由LM2596S和AMS117稳压芯片组成的稳压电路，LM2596S稳压电路将电源电压稳压至5V，AMS117稳压电路将5V电压稳压至3.3V。

作为进一步优化，所述显示屏采用TFT彩屏。

作为进一步优化，所述电机驱动电路通过74HC573芯片与主芯片的4个PWM输出口相连，并与4个BTN7971B-4相连形成两个全桥对电机输出。

作为进一步优化，所述摄像头单元包括总钻风摄像头以及OPENMV摄像头。

作为进一步优化，所述光电开关单元支持多个光电开关的安装。

作为进一步优化，所述陀螺仪模块包括芯片MPU6050。

作为进一步优化，所述机器人的当前相关数据信息包括摄像头单元实时传输的数据信息以及需要调试和修改的数据信息。

本实用新型的有益效果是：

通过上述电路结构搭建的机器人寻迹的控制电路为使用者提供了可以直接使用开发的途径，极大的为使用者节省了对此类功能机器人的硬件开发周期与成本。

附图说明

图1为本实用新型中的控制电路结构框图。

具体实施方式

本实用新型旨在提出一种机器人寻迹控制电路，降低具有寻迹功能的机器人的开发成本，缩短开发周期。此控制电路能够满足机器人比赛开发者的开发要求，功能齐全，无需再花费大量时间设计硬件电路。

如图1所示，本实用新型中的机器人寻迹控制电路包括：

主芯片、电源模块、显示屏模块、按键单元、电机驱动电路、摄像头单元、陀螺仪模块、编码器模块以及光电开关单元；

各个电路单元具体实现如下：

电源模块：电源供电采用7.4v-8.4v的电池供电，通过芯片LM2596S及其外围电路将电压稳定在5V，5V电压送到OPENMV、蜂鸣器、光电开关接口供电，另外，5V送到AMS117，输出稳定3.3伏电压给主芯片、摄像头、显示屏、MPU6050供电。

电机驱动电路：通过74HC573芯片与主芯片的4个PWM输出口相连，并与4个BTN7971B-4相连形成两个全桥对电机输出，实现对电机的控制，实测全桥输出对于电机的控制更加稳定。

显示屏模块：用TFT彩屏用于获取摄像头及OPENMV实时传输的信息，以及显示需要调试和修改的数据信息，让机器人能更好的实用。

按键单元：设置了5个按键来配合显示屏对数据进行修改。

摄像头单元：采用了总钻风摄像头和OPENMV摄像头，总钻风用于获取当前位置的图像，采集到的图像返回给主芯片处理来对位置做出调整。OPENMV摄像头用于获取坐标，通过串口传到主芯片处理对车体做出调整。总钻风摄像头适用于两边为黑线中间为白色的赛道，而OPENMV摄像头适用于寻单一的一条有颜色的线，采用OPENMV摄像头的优点是对于环境光线的过滤比较好，通过软件调节阈值。

光电开关单元：光电开关的原理是对于不同颜色的线返回高低电平，可以手动调整敏感度，例如，对于赛道为白色，寻的线为黑色，当光电开关检测到黑线时，返回值为0，没有检测到黑线，则返回值为1。通过返回值来对机器人位置进行调整。本实用新型设计了7个光电开关接口，根据不同赛道安装不同数量的光电开关，对于赛道的适应性强。

陀螺仪模块：芯片MPU6050用于感测机器人的状态，实时反馈机器人的X、Y、Z坐标给主芯片，对机器人的状态进行调整，使机器人的运动更加稳定。

编码器部分：编码器用于实现电机闭环，编码器安装于电机上，实时返回电机的速度，运用编码器返回到主芯片的数据，通过公式的运用实现对电机速度的控制，使电机更加快速达到设置的目标速度。

本实用新型的上述控制电路的应用模式有两种，分析介绍如下：

实例1：

本实施例为OPENMV摄像头搭配光电开关设计的寻迹机器人，该机器人通过OPENMV摄像头颜色识别获取巡线路径的中心坐标，传回到主芯片处理，控制电机做出相应的反应，当遇到直角转向时，OPENMV摄像头关闭，启动光电开关，实现直角转向，当光电开关检测到进环时，传回给主芯片哪几个光电开关检测到，并对电机做出相应反应，机器人转动相应角度，同理，出环也是如此。

实例2：

本实施例为利用总钻风摄像头(MT9V03X)或小钻风摄像头(OV7725)实现图像二值化对赛道识别，主要适用于两边为黑色中间为白色的赛道，同样通过程序设计返回赛道中心坐标通过主芯片处理对电机进行驱动。通过摄像头还可以识别不同颜色闪烁的灯，并返回其坐标，可以设计为锁定灯光位置，驱动电机到达灯附近。

Claims (8)

1.一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，包括：

主芯片、电源模块、显示屏模块、按键单元、电机驱动电路、摄像头单元、陀螺仪模块、编码器模块以及光电开关单元；

所述电源模块为控制电路中的各个器件供电；

所述电机驱动电路与主芯片相连，用于受主芯片输出的PWM波控制，向电机输出驱动电压，驱动机器人行走；

所述显示屏模块与主芯片相连，用于从主芯片获取机器人的当前相关数据信息进行显示；

所述按键单元与主芯片相连，用于配合显示屏模块进行数据设置和修改；

所述摄像头单元与主芯片相连，用于识别寻迹路线传送给主芯片进行处理，供主芯片对机器人位置进行调整；

所述陀螺仪模块与主芯片相连，用于感测机器人的运动姿态并反馈给主芯片；

所述光电开关单元与主芯片相连，用于通过对不同颜色的路线的对应电平反馈，供主芯片控制调整机器人位置；

所述编码器模块与主芯片相连，用于向主芯片反馈电机转速数据，供主芯片对电机的转速进行闭环控制。

2.如权利要求1所述的一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，

该电路还包括蜂鸣器模块，所述蜂鸣器模块与主芯片相连，用于在机器人偏离寻迹路线时报警。

3.如权利要求1所述的一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，

所述电源模块包括7.4V-8.4V电池电源和由LM2596S和AMS117稳压芯片组成的稳压电路，LM2596S稳压电路将电源电压稳压至5V，AMS117稳压电路将5V电压稳压至3.3V。

4.如权利要求1所述的一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，

所述显示屏采用TFT彩屏。

5.如权利要求1所述的一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，

所述电机驱动电路通过74HC573芯片与主芯片的4个PWM输出口相连，并与4个BTN7971B-4相连形成两个全桥对电机输出。

6.如权利要求1所述的一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，

所述摄像头单元包括总钻风摄像头以及OPENMV摄像头。

7.如权利要求1所述的一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，

所述光电开关单元支持多个光电开关的安装。

8.如权利要求1-7任意一项所述的一种机器人寻迹控制电路，其特征在于，

所述陀螺仪模块包括芯片MPU6050。

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