机器人技术电路设计图集锦
的影响较小,光电检测电路的连接图如图4所示。
驱动电路设计
小车的驱动电路是一个全桥驱动电路( 图5),Q1,Q2, Q3, Q4四个三极管组成4个桥臂,Q5 控制Q2和Q3的导通和关断,Q6控制Q1 和Q4 的导通和关断,驱动电路分别用于后轮动力驱动电路和前轮方向驱动电路。当1管脚为高电平,2管脚为低电平时时Q1 和Q4 导通,Q2和Q3截止,电动机带动车轮运转; 当1管脚为低电平,2管脚为高电平时时Q1和Q4截止,Q2和Q3导通,电动机带动车轮反向运转。
智能小车系统整体设计
将语音输入电路的1, 2 端口分别连接到SPCE061A控制器的M ICP, N ICN 管脚上; 将语音输出电路的9端口连接SPCE061A的DAC1管脚; 后轮动力驱动电路的1, 2端连接到SPCE061A的IOB8, IOB9管脚,前轮方向驱动电路的1, 2端连接到SPCE061A 的IOB10, IOB11管脚; 光电检测电路的OUT 端连接SPCE061A 的IOB12 管脚,智能小车的整体连接如图6所示。
智能小车的正确识别率在90% 以上,实验过程中发现,影响小车正常辨识的因素主要包括周围环境的噪声、人与小车的距离等,这些需要在今后改进。这种语音控制的智能小车机器人将来不仅可以为人服务,稍加扩展,还可以在多种不适合人作业的场合替代人执行任务。因此这种语音控制小车机器人具有重要的学术研究价值。
TOP11带PC机串口通讯的机器人控制系统电路设计
用AVRmega8515作一个带PC机串口通讯的最小单片机机器人控制系统,电路图见下图。使用时用WINDOWS自带的超级终端,把速率调整到9600,8个数据位.1个停止位,无奇偶效验,无流量控制(握手协议Xon/Xoff).接上串口线,按照屏幕提示输入数据就可以直观地控制3台舵机的旋转角度。
以下介绍一款24路机器人专用控制器。其主要是供不熟悉单片机的读者来使用。该系统整体硬件基本和上述最小单片机控制系统一样,还增加了一片采用I2C 总线通讯方式的24C256 EEPROM存储器,用来记录24路庞大的动作表,主控单片机也是AVRmega 8515.整个动作编程通过PC机串口终端仿真器来实现的。可同时控制24台舵机,并且能分别对台舵机进行速度控制,其中可以插入循环、延时指令。该控制器能让制作者从繁琐的单片机编程中解放出来,并且能让有PC机编程能力的读者进行二次开发。
基于嵌入式的机器人系统电路模块设计
机器人要实现的动作和功能较多,需要多个传感器对外界进行检测,并实时控制机器人的位置、动作和运行状态。系统中的所有任务最终都挂在实时操作系统μC/0S一Ⅱ上运行,因此不仅要考虑微控制器的内部资源,还要看其可移植性和可扩展性。LPC2129是Philips公司生产的一款32位 arm7TDMI—S微处理器,嵌入256 KB高速Flash存储器,它采用3级流水线技术,同时进行取指、译码和执行,而且能够并行处理指令,提高CPU的运行速度。由于它的尺寸非常小,功耗极低,抗干扰能力强,适用于各种工业控制。2个32位定时计数器、6路PWM输出和47个通用I/0口,所以特别适用于对环境要求较低的工业控制和小型智能机器人系统。因此选用 LPC2129为主控制器,可以获得设计结构简单、性能稳定的智能机器人控制系统。
无线通信接口设计
系统采用迅通公司生产的PTR2000无线通信数据收发模块。电路接口如图2所示。该模块基于NORDIC公司生产的射频器件nRF401开发,其特点是:①有两个频道可供选择,工作速率高达20 Kb/s;②接收发射合一,适合双工和单工通信,因而通信方式比较灵活;③体积小,所需外围元件少,接口电路简单,因此特别适合机器人小型化要求;④可直接接单片机串口模块,控制简单;⑤抗干扰能力强;⑥功耗小,通信稳定。
超声波测距传感器电路设计
两路超声波传感器用以控制机器人避开障碍物,并预测机器人相对目的地距离,起导航作用,其接收部分与微控制器的捕获和定时管脚相连接。整个超声波检测系统由超声波发射、超声波接收和单片机控制等部分组成。发射部分由高频振荡器、功率放大器及超声波换能器组成。经功率放大器放大后,通过超声波换能器发射超声波。
图5给出由数字集成电路构成的超声波振荡电路,振荡器产生的高频电压信号通过电容C2隔除掉了信号中的直流量并给超声波换能器 MA40S2S。其工作过程:U1A和UlB产生与超声波频率相对应的高频电压信号,该信号通过反向器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。
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