可運動式多媒體裝置的製作方法

2023-09-23 06:01:40 2

專利名稱：可運動式多媒體裝置的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種機器人領域的多媒體裝置，特別是涉及一種可運動式多媒體裝置。
背景技術：
現階段，機器人的種類已有多種，有的利用攝像頭拍攝到的影像實現機器人視覺，但機器人的用戶無法利用拍攝到的影像；搜索機器人和探索機器人可以將拍攝到的動態影像和靜態圖像傳送至所需地點，但採用的是有線傳輸方式，使用範圍受到限制；Irobot公司生產的CoWorker，重點放在遙控、影像傳輸等方面，沒有用戶在機器人近前直接對機器人操作的功能，用戶離開遙控系統就無法控制機器人，也無法觀察到機器人拍攝到的影像，另外，這種機器人採用手臂式結構來調整攝像頭的拍攝高度，雖然靈活，但卻把攝像頭的高度調整和拍攝距離耦合起來，在拍攝過程中只要調整攝像頭的高度，就會改變拍攝距離，難以保證拍攝效果。另外，多媒體功能在各種設備中已有廣泛的使用，但具有行走、升降等運動方式的多媒體設備尚未出現。
由此可見，上述現有的機器人和多媒體裝置均不能將兩者特點組合發揮，不能為用戶提供更為方便的使用功能，而亟待加以改進。
有鑑於上述現實，本設計人基於豐富的實務經驗及專業知識，積極加以研究創新，經過不斷的研究、設計，並經反覆試作樣品及改進後，終於創設出確具實用價值的本實用新型。
實用新型內容本實用新型所要解決的主要技術問題在於，克服現有技術的不足，而提供一種新型結構的可運動式多媒體裝置，使其集影像的攝錄、播放和傳播，影像光碟的製作，收發電子郵件，接聽撥打電話和防撞自行走等操作於一身，具有安全監控、語音報警、定時提醒、網絡視頻廣播等功能，同時，既能直接對其操作，又能遙控對其操作。機械結構分為主框架、輪子和三自由度結構體；電氣結構分為電源、上位機、下位機和外部設備。
通過運動系統，本實用新型可運動式多媒體裝置可以通過行走輪按照事先規劃好的路逕自動行走，在一定範圍內以一定的速度直線行走或轉彎，運動中遇到障礙物時可自動停止或繞行，攝像平臺可按設定的速度做升降運動，雲臺可以做俯仰和旋轉運動。
通過控制系統的上位機和運動系統的結合動作，用戶通過網絡可在遠端控制攝像和運動；通過控制系統的上位機和多媒體系統的結合動作，用戶通過網絡可廣播現場的影像或完成多向交互影音交流(電視電話會議)。
通過上位機系統、運動系統和多媒體系統的結合動作，本實用新型可運動式多媒體裝置可以對指定目標進行跟蹤拍攝。
在軟體的支持下，本實用新型可運動式多媒體裝置除可完成普通的觸控螢幕控制、手寫輸入、錄製影像、刻錄VCD光碟、光碟回放、電子郵件操作、免提電話、自動答錄、參數設置和社區生活服務外，還能配合安全監控，當安全監控系統發現有異常狀況發生時，立刻撥通事先設定的報警電話號碼，用設定的語音內容報警，或立即播放設定的報警語音或音效，起到警示的作用。
本實用新型解決其主要技術問題是採用以下技術方案來實現的。
一種可運動式多媒體裝置，其特徵在於將含有多媒體計算機軟、硬體及外設的電路結構與可行走的機械框架組合，並配有無線傳輸設備，在一個核心框架的上面裝有升降機構、裝在雲臺上的攝像設備、音響設備、顯示設備、計算機輸入設備、無線傳輸設備，核心框架的下面裝有行走機構，核心框架的前後及側面裝有防撞傳感器，核心框架的內部裝有具有多媒體軟體的計算機(上位機)裝置，和具有運動控制、電源電壓檢測、障礙物探測輔助電路的微型計算機系統組成的下位機，以及電機及其驅動電路，構成一套機電一體化設備；該裝置設有計算機輸入設備和遙控器設備，計算機輸入設備和/或遙控器控制該裝置工作。
本實用新型解決其主要技術問題還可採用以下技術措施來進一步實現。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的下位機主板由數據信號處理器通過數據總線與可編程邏輯門陣列和存儲器晶片連接，並連接輔助電路組成，可編程邏輯門陣列(FPGA)通過中斷信號線向數據信號處理器發送中斷信號，數據信號處理器中的脈寬調製(PWM)發生器向FPGA中的PWM信號處理器發送PWM信號。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的下位機主板也可以由普通計算機或嵌入式計算機系統及輔助電路組成。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的下位機主板還可以由以PIC、ARM等晶片為核心的微型計算機系統及輔助電路組成。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的防撞傳感器包括接觸式防撞傳感器組和非接觸式防撞傳感器組。
前述的可運動式多媒體裝置，其中防撞傳感器，其中接觸式防撞傳感器組由若干防撞開關連接構成；其中非接觸式防撞傳感器組由一個以上的超聲波傳感器連接構成。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的行走機構帶有驅動輪和導向輪，驅動輪在動力部件的帶動下轉動。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的行走機構，其中的導向輪安裝在萬向軸上；其中的動力部件是行走電機組。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的無線傳輸設備包括音視頻發射器、遙控器接收器、無線電話傳輸器和無線網卡。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的電路結構由下述連接關係構成下位機由數據信號處理器(DSP)中的串行通信接口通過異步通信接口電路，與上位機之間連接；電池的端電壓經過A/D轉換器接口電路連接到數據信號處理器中的A/D轉換器；防撞開關組的信號通過數字I/O埠接口電路，送入FPGA的數字I/O埠，超聲波傳感器組經過超聲波傳感器接口電路與FPGA的超聲波傳感器控制器埠實現雙向信號連接；FPGA中的PWM信號處理器經過PWM信號輸出接口電路將驅動脈衝輸出到電機驅動電路，電機驅動電路使左右行走電機、升降電機、旋轉電機和俯仰電機轉動，分別帶動左右行走輪、升降機構、旋轉機構和俯仰機構動作，電機組的轉數經過正交碼盤信號輸入接口電路反饋至FPGA的正交編碼計數器；計算機輸入設備、顯示設備、遙控器端顯示器、VCD刻盤機、音箱的輸入端，麥克風、攝像設備的輸出端分別與上位機連接，無線電話轉接器與上位機之間使用數據線連接，無線電話轉接器的輸入端通過無線信號與電話網絡連接。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的遙控器與上位機之間使用無線射頻信號連接。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的上位機的主板還連接視頻壓縮採集卡、VGA/AV視頻轉換器、外部存儲驅動器、無線網卡、音效卡；使用液晶顯示器時還需連接液晶輸出轉換模塊。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的上位機主板連接的外部存儲驅動器，包括可刻錄光碟驅動器(CDRW)和硬碟驅動器；還可以包括軟盤驅動器。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的計算機輸入設備和顯示設備，可以是觸摸顯示屏、鍵盤和其它顯示設備。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的電機驅動電路包括大功率驅動電路和小功率驅動電路；大功率驅動電路是功率輸出器件、開關電晶體和電路輔助元件的組合電路結構，小功率驅動電路是專用集成電路晶片與電路輔助元件的組合電路結構。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的大功率驅動電路結構由四個MOSFET器件T1、T2、T3、T4和兩個三極體T13、T14及電阻構成T1與T2的源極共同連接電源輸出端，T3與T4的源極共同連接電源地線，T1與T3的漏極短接後接電機電樞兩個接點中的一個，T2與T4的漏極短接後接電機電樞的另外一個接點，T1的柵極經過一個電阻連接電源輸出端、經過另一個電阻連接T13的集電極，T3的柵極直接連接T14的發射極、經過一個電阻連接電源地，T2的柵極經過一個電阻連接電源輸出端、經過另一個電阻連接T14的集電極，T4的柵極直接連接T13的發射極、經過一個電阻連接電源地，T13的基極與T14的基極與一對相位互補的PWM信號一一對應相接。
前述的可運動式多媒體裝置，其中所述的小功率驅動電路結構以專用集成電路晶片LMD18245為核心其管腳1和15分別連接電機電樞的兩端，其管腳4、6、7、8、10和11分別連接一個電阻，這些電阻的另一端與管腳14共同連接到驅動電源輸出，其管腳3和13分別經過一個電阻—電容並聯電路後，與管腳5和12共同連接到電源地，其管腳9連接電源輸出，其管腳2空置，在電源輸出端與電源地之間連接有濾波電容。
本實用新型與現有技術相比具有明顯的優點和有益效果。由以上技術方案可知，本實用新型將機械運動、自動化控制、通訊與計算機等多種技術融合，將計算機的多媒體處理能力充分發揮出來，其所具有的通用性、靈活性和用戶友好性極大地方便了人們對多媒體信息的利用。
綜上所述，本實用新型可運動式多媒體裝置，其在技術發展空間有限的領域中，不論在結構上或功能上皆有較大的改進，且在技術上有較大的進步，並產生了好用及實用的效果，而確實具有增進的功效，從而更加適於實用，誠為一新穎、進步、實用的新設計。
本實用新型的具體實施方式
由以下實施例及其附圖詳細給出。


圖1是本實用新型的組合結構外觀立體圖。
圖2是本實用新型的分解立體圖。
圖3是本實用新型的電氣主框圖。
圖4是本實用新型的大功率驅動電路圖。
圖5是本實用新型的小功率驅動電路圖。
圖中標號1.攝像頭2.雲臺3.升降機構4.核心框架 5.音箱6.觸摸液晶屏7.電源轉換器8.超聲波感應器9.防撞開關
10.上位機11.下位機 12.遙控器解碼器13.無線電話轉接器14.遙控器接收器15.VCD刻盤機16.驅動輪17.導向輪 18.電池19.操縱系統 20.電機組 21.多媒體系統具體實施方式
以下結合附圖及較佳實施例，對依據本實用新型提出的可運動式多媒體裝置其具體實施方式
、結構、特徵及其功效，詳細說明如後。
請參閱圖1、圖2所示，本實用新型可運動式多媒體裝置，其機械部分主要包括攝像頭(1)安裝在雲臺(2)上，雲臺(2)安裝在升降機構(3)上，升降機構(3)安裝在核心框架(4)上，升降機構(3)兩側裝有音箱(5)，前部裝有觸摸液晶屏(6)，核心框架(4)的頂板上部在升降機構(3)前面裝有遙控器解碼器(12)、無線電話轉接器(13)和遙控器接收器(14)，核心框架(4)的中部前、後方向裝有超聲波感應器(8)，核心框架(4)中的格架上裝有電源轉換器(7)、VCD刻盤機(15)、上位機(10)和下位機(11)，核心框架(4)的底板上面裝有電池(18)，核心框架(4)的底板的前面、側前面、後面、側後面均裝有防撞開關(9)，核心框架(4)的底板下面，後部裝有兩個驅動輪(16)、前部裝有一個具有萬向軸的導向輪(17)。
請參閱圖3所示，本實用新型可運動式多媒體裝置，其電氣部分主要包括多媒體系統(21)、操縱系統(19)、上位機(10)、下位機(11)和電機組(20)。多媒體系統(21)的液晶顯示屏(6)、VCD刻盤機(15)、音箱(5)的輸入端，麥克風、攝像頭(1)的輸出端分別與上位機(10)通過相應電纜連接，無線電話轉接器(13)與上位機(10)之間使用雙向數據總線連接，無線電話轉接器(13)的輸入端連接數據機。遙控器端顯示器的輸入信號由上位機通過射頻輸出。
操縱系統(19)的觸控螢幕(6)與上位機(10)連接，遙控器與上位機(10)之間使用無線射頻信號連接。
下位機(11)由數據信號處理器TMS320F240通過數據總線與可編程邏輯門陣列FLEX10K50和存儲器晶片61C1024連接，可編程邏輯門陣列(FPGA)通過中斷信號線向數據信號處理器發送中斷信號，數據信號處理器中的脈寬調製(PWM)發生器向FPGA中的PWM信號處理器發送PWM信號。數據信號處理器中的串行通信接口通過輔助的異步通信接口電路，與上位機(10)之間連接，構成數據通道。電池(18)的端電壓經過A/D轉換器接口電路連接到數據信號處理器中的A/D轉換器，用於電池充電提示信號。防撞開關組(9)的信號通過數字I/O埠接口電路，送入FPGA的數字I/O埠，超聲波傳感器組(8)經過超聲波傳感器接口電路與PGFA的超聲波傳感器控制器埠實現雙向信號連接，構成運動中遇到障礙物時可自動停止或繞行的能力。FPGA中的PWM信號處理器經過PWM信號輸出接口電路將驅動脈衝輸出到電機驅動電路(20)，電機驅動電路(20)使左右行走電機、升降電機、旋轉電機和俯仰電機轉動，分別帶動左右行走輪(16)、升降機構(3)、旋轉機構和俯仰機構[雲臺(2)]動作，電機組的轉數經過正交碼盤信號輸入接口電路反饋至FPGA的正交編碼計數器，形成在一定範圍內以一定的速度直線行走或轉彎的能力。
電機驅動電路(20)包括大功率驅動電路和小功率驅動電路大功率驅動電路連接左、右行走和升降電機，小功率驅動電路連接俯仰和旋轉電機。
請參閱圖4所示，本實用新型可運動式多媒體裝置，其大功率驅動電路由四個MOSFET器件T1、T2、T3、T4和兩個三極體T13、T14及電阻構成T1與T2的源極共同連接電源輸出端，T3與T4的源極共同連接電源地線，T1與T3的漏極短接後接電機電樞兩個接點中的一個，T2與T4的漏極短接後接電機電樞的另外一個接點，T1的柵極經過一個電阻連接電源輸出端、經過另一個電阻連接T13的集電極，T3的柵極直接連接T14的發射極、經過一個電阻連接電源地，T2的柵極經過一個電阻連接電源輸出端、經過另一個電阻連接T14的集電極，T4的柵極直接連接T13的發射極、經過一個電阻連接電源地，T13的基極與T14的基極與一對相位互補的PWM信號一一對應相接。
請參閱圖5所示，本實用新型可運動式多媒體裝置，其小功率驅動電路以專用集成電路晶片LMD18245為核心其管腳1和15分別連接電機電樞的兩端，其管腳4、6、7、8、10和11分別連接一個電阻，這些電阻的另一端與管腳14共同連接到驅動電源輸出，其管腳3和13分別經過一個電阻—電容並聯電路後，與管腳5和12共同連接到電源地，其管腳9連接電源輸出，其管腳2空置，在電源輸出端與電源地之間連接有濾波電容。
本實用新型所涉及的音視頻發射器、遙控器接收器、無線電話傳輸器和無線網卡、數字I/O埠接口電路、超聲波傳感器接口電路、PWM信號輸出接口電路、正交碼盤信號輸入接口電路、A/D轉換器接口電路和異步通信接口電路以及電源電壓檢測電路都是成熟技術，在此不贅述。
以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，並非對本實用新型作任何形式上的限制，特別是在集成電路工業高速發展的當今，將幾種集成電路的功能集成在一塊集成電路中已經成為很平常的事，能實現同一種功能的集成電路也有多種型號，但凡是依據本實用新型的技術實質對以上實施例所作的任何簡單修改(例如使用主要功能相同而型號不同的集成電路)、等同變化與修飾，均仍屬於本實用新型技術方案的範圍內。
權利要求1.一種可運動式多媒體裝置，其特徵在於將含有多媒體計算機軟、硬體及外設的電路結構與可行走的機械框架組合，並配有無線傳輸設備，在一個核心框架的上面裝有升降機構、裝在雲臺上的攝像設備、音響設備、顯示設備、計算機輸入設備、無線傳輸設備，核心框架的下面裝有行走機構，核心框架的前後及側面裝有防撞傳感器，核心框架的內部裝有具有多媒體軟體的計算機(上位機)裝置，和具有運動控制、電源電壓檢測、障礙物探測輔助電路的微型計算機系統組成的下位機，以及電機及其驅動電路，構成一套機電一體化設備；該裝置設有計算機輸入設備和遙控器設備，計算機輸入設備和/或遙控器控制該裝置工作。
2.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的下位機主板由數據信號處理器通過數據總線與可編程邏輯門陣列和存儲器晶片連接，並連接輔助電路組成，可編程邏輯門陣列(FPGA)通過中斷信號線向數據信號處理器發送中斷信號，數據信號處理器中的脈寬調製(PWM)發生器向FPGA中的PWM信號處理器發送PWM信號。
3.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的下位機主板也可以由普通計算機或嵌入式計算機系統及輔助電路組成。
4.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的下位機主板還可以由以PIC、ARM晶片為核心的微型計算機系統及輔助電路組成。
5.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的防撞傳感器包括接觸式防撞傳感器組和非接觸式防撞傳感器組。
6.根據權利要求5所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於所述的防撞傳感器，其中接觸式防撞傳感器組由一個以上的防撞開關連接構成；其中非接觸式防撞傳感器組由一個以上的超聲波傳感器連接構成。
7.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的行走機構帶有驅動輪和導向輪，驅動輪在動力部件的帶動下轉動。
8.根據權利要求7所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的行走機構，其中的導向輪安裝在萬向軸上；其中的動力部件是行走電機組。
9.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的無線傳輸設備包括音視頻發射器、遙控器接收器、無線電話傳輸器和無線網卡。
10.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的電路結構由下述連接關係構成下位機由數據信號處理器(DSP)中的串行通信接口通過異步通信接口電路，與上位機之間連接；電池的端電壓經過A/D轉換器接口電路連接到數據信號處理器中的A/D轉換器；防撞開關組的信號通過數字I/O埠接口電路，送入FPGA的數字I/O埠，超聲波傳感器組經過超聲波傳感器接口電路與FPGA的超聲波傳感器控制器埠實現雙向信號連接；FPGA中的PWM信號處理器經過PWM信號輸出接口電路將驅動脈衝輸出到電機驅動電路，電機驅動電路使左右行走電機、升降電機、旋轉電機和俯仰電機轉動，分別帶動左右行走輪、升降機構、旋轉機構和俯仰機構動作，電機組的轉數經過正交碼盤信號輸入接口電路反饋至FPGA的正交編碼計數器；計算機輸入設備、顯示設備、遙控器端顯示器、VCD刻盤機、音箱的輸入端，麥克風、攝像設備的輸出端分別與上位機連接，無線電話轉接器與上位機之間使用數據線連接，無線電話轉接器的輸入端通過無線信號與電話網絡連接。
11.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的遙控器與上位機之間使用無線射頻信號連接。
12.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的上位機的主板還連接視頻壓縮採集卡、VGA/AV視頻轉換器、外部存儲驅動器、無線網卡、音效卡；使用液晶顯示器時還需連接液晶輸出轉換模塊。
13.根據權利要求12所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於所述的上位機主板連接的外部存儲驅動器，包括可刻錄光碟驅動器(CDRW)和硬碟驅動器；還可以包括軟盤驅動器。
14.根據權利要求1所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的計算機輸入設備和顯示設備，可以是觸摸顯示屏、鍵盤和其它顯示設備。
15.根據權利要求10所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的電機驅動電路包括大功率驅動電路和小功率驅動電路；大功率驅動電路是功率輸出器件、開關電晶體和電路輔助元件的組合電路結構，小功率驅動電路是專用集成電路晶片與電路輔助元件的組合電路結構。
16.根據權利要求15所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的大功率驅動電路結構由四個MOSFET器件T1、T2、T3、T4和兩個三極體T13、T14及電阻構成T1與T2的源極共同連接電源輸出端，T3與T4的源極共同連接電源地線，T1與T3的漏極短接後接電機電樞兩個接點中的一個，T2與T4的漏極短接後接電機電樞的另外一個接點，T1的柵極經過一個電阻連接電源輸出端、經過另一個電阻連接T13的集電極，T3的柵極直接連接T14的發射極、經過一個電阻連接電源地，T2的柵極經過一個電阻連接電源輸出端、經過另一個電阻連接T14的集電極，T4的柵極直接連接T13的發射極、經過一個電阻連接電源地，T13的基極與T14的基極與一對相位互補的PWM信號一一對應相接。
17.根據權利要求15所述的可運動式多媒體裝置，其特徵在於其中所述的小功率驅動電路結構以專用集成電路晶片LMD18245為核心其管腳1和15分別連接電機電樞的兩端，其管腳4、6、7、8、10和11分別連接一個電阻，這些電阻的另一端與管腳14共同連接到驅動電源輸出，其管腳3和13分別經過一個電阻—電容並聯電路後，與管腳5和12共同連接到電源地，其管腳9連接電源輸出，其管腳2空置，在電源輸出端與電源地之間連接有濾波電容。
專利摘要一種可運動式多媒體裝置，將含有多媒體計算機軟、硬體及外設的電路結構與可行走的機械框架組合，並配有無線傳輸設備，在一個核心框架的上面裝有升降機構、裝在雲臺上的攝像設備、音響設備、顯示設備、計算機輸入設備、無線傳輸設備，核心框架的下面裝有行走機構，核心框架的前後及側面裝有防撞傳感器，核心框架的內部裝有具有多媒體軟體的計算機(上位機)系統，和具有運動控制、電源電壓檢測、障礙物探測等能力的微型計算機系統組成的下位機及輔助電路，以及電機及其驅動電路，構成一套機電一體化設備；此設備在計算機輸入設備和/或遙控器的控制下工作。
文檔編號G06F13/14GK2619311SQ0323624
公開日2004年6月2日 申請日期2003年1月17日 優先權日2003年1月17日
發明者李寧, 蘇飛 申請人:北京數維時空科技發展有限公司