一種嵌入式可編程循跡機器人的製作方法

2023-09-22 08:48:00

本發明是一種嵌入式可編程循跡機器人，涉及嵌入式開發技術、電機控制技術，特別涉及一種紅外傳感器應用技術。

背景技術：

隨著技術的發展，在嵌入式系統上實現傳感器信息處理以及機械控制的技術已經日漸成熟，這些技術在機器人上應用得非常廣泛，如家庭服務機器人、救援機器人、醫療機器人等。

循跡機器人是一種能根據特定路線來移動的機器人，它通過處理一種或多種傳感器的信號，實現對環境的檢測，再結合電機控制技術實現對外界信息的反饋和自動行走，最終形成閉環控制系統。

技術實現要素：

針對現有技術存在的不足，本發明目的是提供一種嵌入式可編程循跡機器人，以解決上述背景技術中提出的問題,本發明使用方便，便於操作，設計巧妙，提高了市場競爭力。

為了實現上述目的，本發明是通過如下的技術方案來實現：一種嵌入式可編程循跡機器人，包括無線信息傳輸單元、傳感器、主控晶片、電源、穩壓電路、人機互動接口、驅動晶片以及驅動輪，所述無線信息傳輸單元的輸出端與主控晶片的輸入端連接，所述傳感器的輸出端與主控晶片的輸入端連接，所述電源的輸出端與穩壓電路的輸入端連接，所述穩壓電路的輸出端與主控晶片的輸入端連接，所述人機互動接口的輸出端與主控晶片的輸入端連接，所述主控晶片的輸出端與驅動晶片的輸入端連接，所述驅動晶片的輸出端與驅動電機的輸入端連接，所述驅動電機的輸出端與驅動輪的輸入端連接。

進一步地，所述驅動輪安裝在機器人底盤兩側，所述機器人底盤兩側還對稱安裝有支撐輪，所述驅動電機通過帶動驅動輪，為機器人底盤提供前進、後退、左轉以及右轉的動力，所述驅動輪安裝在驅動電機上，所述驅動晶片連接控晶片和驅動電機，由主控晶片發出控制信號，驅動晶片最終輸出功率給驅動電機，驅動電機採用N20電機。

進一步地，所述傳感器為紅外光電開關，所述紅外光電開關個數為五個，所述紅外光電開關並排安裝在機器人底盤前方邊緣，並連接到主控晶片的五個I/O口，紅外光電開關優選採用ITR8307光電開關，每兩個光電開關之間的間距為1.5釐米。

進一步地，所述人機互動接口包括OLED顯示屏、用戶按鍵、蜂鳴器、程序燒寫接口以及調試接口，所述OLED顯示屏用於顯示操作菜單和提示機器人運行模式，所述用戶按鍵用於操作菜單選擇和退出運行，所述蜂鳴器用於播放MIDI音樂，所述程序燒寫接口用於對機器人進行編程，所述調試接口用於反饋機器人運行狀態信息。

進一步地，OLED顯示屏模塊用於顯示操作菜單，連接到主控晶片的I/O口，採用0.96寸OLED顯示屏，用戶按鍵分別為向上、向下、確定以及返回鍵，分別連接到主控晶片的I/O口，採用3x6x2.5mm輕觸開關，蜂鳴器用於播放MIDI音樂，連接到主控晶片的PWM口，採用12*8.5mm無源電磁蜂鳴器，程序燒寫接口用於對機器人進行編程，調試接口用於反饋機器人運行狀態信息，如傳感器信號值以及控制量輸出值。

進一步地，所述電源還通過穩壓電路與傳感器連接，所述穩壓電路包括升壓電路和降壓電路，所述升壓電路對電源電壓進行升壓，所述降壓電路對升壓後的電壓進行降壓，再把降壓後的電壓提供給主控晶片和傳感器。

進一步地，所述穩壓電路包括9.5V升壓電路、5V穩壓電路以及3.3V穩壓電路，所述9.5V升壓電路採用XL6009 DC-DC晶片，把電源的7.4V電壓升到9.5V，再提供給所述驅動電機5，5V穩壓電路採用MP2451 DC-DC晶片，把9.5V電壓穩壓到5V，再提供給主控晶片，3.3V穩壓電路採用AMS 1117-3.3線性穩壓晶片，把5V電壓穩壓到3.3V，再提供給人機互動接口中的OLED顯示屏和用戶按鍵。

進一步地，所述無線信息傳輸單元為一種FireBLE低功耗藍牙模塊，用戶通過智能行動裝置連接無線信息傳輸單元，繼而將控制指令，通過無線信息傳輸單元傳輸至主控晶片中。

進一步地，所述主控晶片實時地處理傳感器的數據，得到機器人行走方向控制量，再通過PWM口輸出控制量給驅動晶片，實現自主循跡，所述主控晶片採用ATMEGA328P-MU晶片，主控晶片通過人機互動接口響應用戶操作。

本發明的有益效果：本發明的一種嵌入式可編程循跡機器人，將嵌入式編程技術、傳感器技術、電機控制技術相結合，設計了集多種功能於一體的嵌入式可編程循跡機器人，具有自主循跡、迷宮行走、手機遙控行走、MIDI音樂播放功能。

附圖說明

通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發明的其它特徵、目的和優點將會變得更明顯：

圖1為本發明一種嵌入式可編程循跡機器人的結構示意圖。

具體實施方式

為使本發明實現的技術手段、創作特徵、達成目的與功效易於明白了解，下面結合具體實施方式，進一步闡述本發明。

請參閱圖1，本發明提供一種技術方案：一種嵌入式可編程循跡機器人，包括無線信息傳輸單元、傳感器、主控晶片、電源、穩壓電路、人機互動接口、驅動晶片以及驅動輪，無線信息傳輸單元的輸出端與主控晶片的輸入端連接，傳感器的輸出端與主控晶片的輸入端連接，電源的輸出端與穩壓電路的輸入端連接，穩壓電路的輸出端與主控晶片的輸入端連接，人機互動接口的輸出端與主控晶片的輸入端連接，主控晶片的輸出端與驅動晶片的輸入端連接，驅動晶片的輸出端與驅動電機的輸入端連接，驅動電機的輸出端與驅動輪的輸入端連接。

驅動輪安裝在機器人底盤兩側，機器人底盤兩側還對稱安裝有支撐輪，驅動電機通過帶動驅動輪，為機器人底盤提供前進、後退、左轉以及右轉的動力，驅動輪安裝在驅動電機上，驅動晶片連接控晶片和驅動電機，由主控晶片發出控制信號，驅動晶片最終輸出功率給驅動電機，驅動電機採用N20電機。

傳感器為紅外光電開關，紅外光電開關個數為五個，紅外光電開關並排安裝在機器人底盤前方邊緣，並連接到主控晶片的五個I/O口，紅外光電開關優選採用ITR8307光電開關，每兩個光電開關之間的間距為1.5釐米。

人機互動接口包括OLED顯示屏、用戶按鍵、蜂鳴器、程序燒寫接口以及調試接口，OLED顯示屏用於顯示操作菜單和提示機器人運行模式，用戶按鍵用於操作菜單選擇和退出運行，蜂鳴器用於播放MIDI音樂，程序燒寫接口用於對機器人進行編程，調試接口用於反饋機器人運行狀態信息。

OLED顯示屏模塊用於顯示操作菜單，連接到主控晶片的I/O口，採用0.96寸OLED顯示屏，用戶按鍵分別為向上、向下、確定以及返回鍵，分別連接到主控晶片的I/O口，採用3x6x2.5mm輕觸開關，蜂鳴器用於播放MIDI音樂，連接到主控晶片的PWM口，採用12*8.5mm無源電磁蜂鳴器，程序燒寫接口用於對機器人進行編程，調試接口用於反饋機器人運行狀態信息，如傳感器信號值以及控制量輸出值。

電源還通過穩壓電路與傳感器連接，穩壓電路包括升壓電路和降壓電路，升壓電路對電源電壓進行升壓，降壓電路對升壓後的電壓進行降壓，再把降壓後的電壓提供給主控晶片和傳感器。

穩壓電路包括9.5V升壓電路、5V穩壓電路以及3.3V穩壓電路，9.5V升壓電路採用XL6009 DC-DC晶片，把電源的7.4V電壓升到9.5V，再提供給驅動電機5，5V穩壓電路採用MP2451 DC-DC晶片，把9.5V電壓穩壓到5V，再提供給主控晶片，3.3V穩壓電路採用AMS 1117-3.3線性穩壓晶片，把5V電壓穩壓到3.3V，再提供給人機互動接口中的OLED顯示屏和用戶按鍵。

無線信息傳輸單元為一種FireBLE低功耗藍牙模塊，用戶通過智能行動裝置連接無線信息傳輸單元，繼而將控制指令，通過無線信息傳輸單元傳輸至主控晶片中。

主控晶片實時地處理傳感器的數據，得到機器人行走方向控制量，再通過PWM口輸出控制量給驅動晶片，實現自主循跡，主控晶片採用ATMEGA328P-MU晶片，主控晶片通過人機互動接口響應用戶操作。

作為本發明的一個實施例：機器人有四種功能，即自主循跡功能、迷宮行走功能、播放MIDI音樂功能、遙控行走功能。

自主循跡功能可完成在特定跑道上自主循跡的功能，跑道為鋪設了18mm寬黑色膠布的白色KT板。

迷宮行走功能可記憶行走的路線，第一次從起點行走到終點後，第二次以最短路線再次從起點走到終點。

播放MIDI音樂功能可實現通過無源蜂鳴器播放MIDI音樂。

本發明將嵌入式編程技術、傳感器技術、電機控制技術相結合，設計了集多種功能於一體的嵌入式可編程循跡機器人，具有自主循跡、迷宮行走、手機遙控行走、MIDI音樂播放功能。

以上顯示和描述了本發明的基本原理和主要特徵和本發明的優點,對於本領域技術人員而言，顯然本發明不限於上述示範性實施例的細節，而且在不背離本發明的精神或基本特徵的情況下，能夠以其他的具體形式實現本發明。因此，無論從哪一點來看，均應將實施例看作是示範性的，而且是非限制性的，本發明的範圍由所附權利要求而不是上述說明限定，因此旨在將落在權利要求的等同要件的含義和範圍內的所有變化囊括在本發明內。

此外，應當理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但並非每個實施方式僅包含一個獨立的技術方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領域技術人員應當將說明書作為一個整體，各實施例中的技術方案也可以經適當組合，形成本領域技術人員可以理解的其他實施方式。