机器人技术电路设计图集锦

号通过反向器U1C变为标准方波信号，再经功率放大，C2隔除直流信号后加在超声波换能器MA40S2S进行超声波发射。如果超声波换能器长时间加直流电压，会使其特性明显变差，因此一般对交流电压进行隔除直流处理。 U2A为 74ALS00与非门，control_port（控制端口）引脚为控制口，当control_port为高电平时，超声波换能器发射超声波信号。

　　图6示出为超声波接收电路。超声波接收换能器采用MA40S2R，对换能器接收到的信号采用集成运算放大器LM324进行信号放大，经过三级放大后，通过电压比较器LM339将正弦信号转换为TTL脉冲信号。INT_Port与单片机中断管脚相连，当接收到中断信号后，单片机立即进入中断并对超声波信号进行处理和判断。

　　根据竞技机器人的功能要求进行总体设计，将各个功能进行模块化，其控制系统硬件框图如图所示。中央处理器采用微控制器结构，用以控制外围设备协调运行。舵机控制机器人的运动方向；驱动电机电动机采用输出轴配有光电编码器的小型直流电机驱动车轮旋转。电磁铁作为机械手夹紧的执行元件。设置了两路超声波传感器、8路光电检测输入和8路开关量检测接口。

　　TOP6 机器人接触式物体探测技术电路设计

　　下图中给出使用导电橡胶片的比较合理的接口电路。导电橡胶片和一个3.3k电阻串联在地与电源正电压之间形成了分压器。当导电橡胶片受压时，传感器的输出端的电压就会变化。传感器的输出端就是压电片和电阻之间的一点，此信号连接到比较器339的反向输入端引脚上。当压电片的电压超过了比较器的参考电压时，比较器输出状态改变，就表示碰撞发生了。这个比较器的输出可以用来驱动一个控制马达方向的继电器上或者直接连接到一个微处理器或计算机端口上。

　　多路碰撞开关

　　当有许多开关或者近距离探测设备布置在机器人的周围时会怎样呢？不得不把每个开关的输出连接到电脑里，但是那样做浪费了很多外设端口。一个比较好的解决办法是利用一个优先编码器或者多路转换器。这两个方案允许在一条公共控制线路上连接多个开关。机器人的微处理器或计算机将查询这条控制线，而不是每个开关或近距离探测设备。

　　使用优先编码器电路设计

　　下图中的电路使用了一块74148优先编码器集成块。

　　集成块的输入端就是那些开关的输出。　当一个开关闭合，相应的二进制编码就会出现在A-B-C输出引脚处。对于优先编码器，只有开关中最高的值才能在输出端显示出来。换句话说，如果开关4和7都闭合了，那么输出端只能反应引脚4闭合。

　　使用电阻分压排电路设计

　　如果机器人的计算机或者微控制器中有模一数转换器（ADC）或者可以添加一个，就能以另一种技术实现多路开关接口：电阻分压排。概念十分简单，像图18 所示。每个开关通过一个电阻的一端接地，而+V电压串接另一电阻到各开关上。多个开关则并行接入ADC的输入端，如图所示。这些电阻形成了一个分压器。由于每个电阻值都不同，所以当某一开关闭合时，对应的电压值都是独一无二的。注意，由于电阻是并联的，所以一次可能有多个开关闭合。从而得到一个中间值。要对连接每个开关的电阻值进行摸索实验以获得最大的灵活性。

　　TOP7 智能跟随红外发送接收电路设计

　　系统的智能跟随功能是通过红外实现的，音乐机器人上的红外接收器感知到红外线时，会追踪红外发射源，感知不到时，会原地旋转重新搜索红外发射源，直至 重新 定位方向。红外发射源是由10 个红外发射管组成，将10 个红外发射管均匀摆放在一个球体表面，使得红外发射源可以向四面八方辐射红外线，保证音乐机器人更加快速准确地寻找到红外发射源。红外发射管发射的载波频 率为38 kHz 占空比为50%的方波。红外的发射和接收电路如图4所示，10.0 连接一个普通I/O 引脚，控制红外线的通断，即接通4 ms，然后关断11 ms，反复进行接通与关断。 连接一路PWM 方波，方波的频率是38 kHz.一共有10 路红外发射管。

　　红外接收装置采用2 个红外接收器1838，分别安装在音乐机器人的头部和尾部。两个接收器的输出引脚分别连接单片机的10.2 和10.7 引脚。红外接收器1838 对38 kHz 频率的红外线敏感，所以红外接收器1838 可以检测到红外发射源的方位，从而驱动电机向外发射源的方向前进。

　　图4 智能跟随红外发送接收电路

　　拍手信号捕获电路设计

电路利用麦克风采集声音信号，然后利用LM324 对采集来的信号进行比例放大，放大的比例为100 倍，然后接过两个1N5819 和一个104 独石电容进行包络线检测，最后利用LM358 作为电压比较器，利用1 K 电