固定區域內盲人引路機器人的製作方法

2023-05-29 04:24:21 1

固定區域內盲人引路機器人的製作方法
【專利摘要】本發明公開了一種固定區域內盲人引路機器人，包括機器人本體、驅動機器人本體行走的驅動電機及安裝在機器人本體上的硬體電路，機器人本體的底部行走機構為輪式底盤，輪式底盤上安裝有兩個驅動電機，硬體電路板上設置的驅動控制模塊、語音報警模塊、超聲波測障模塊、電磁信號拾取模塊、路跡檢測模塊和路跡節點信息讀寫模塊均與控制器相接且均有控制器進行控制；兩個驅動電機分別接控制器並向控制器反饋其各自運行的工作狀態信號。本發明能在設計後的固定區域內自由行走並將盲人引領至指定地點，本發明能夠根據當前地和目的地進行航跡規劃，同時機器人行進過程中能夠實時獲取多種信息，並具備智能報警的能力。
【專利說明】固定區域內盲人引路機器人
【技術領域】
[0001]本發明涉及機器人應用【技術領域】，尤其是涉及固定區域內盲人引路機器人。
【背景技術】
[0002]盲人相對於健全人來說出行困難，乘車、就醫、參加公共活動也極為不便。通過查閱資料獲悉:全世界每5秒鐘出現一個盲人，每I分鐘可有一個盲童，全世界每年將有700萬人成為盲人。全世界現有盲人4500萬人，中國現有視力殘疾者約877萬人，佔殘疾人總數的14.6%。在一些特定場所，如車站、醫院等公共場所，盲人從一個地點轉移至另一個地點及其不便，本發明為盲人設計一種固定區域內盲人引領機器人。

【發明內容】

[0003]本發明所要解決的技術問題在於針對盲人在固定區域內行進不便，提供一種固定區域內盲人引領機器人，其能實現在固定區域內(如火車站區域內的)主要位置(如售票廳、候車室、進站等車、下車出站、衛生間等)之間相互引領，其行進可根據指令智能的選擇相應的路線進行引導，當引路機器人遇到障礙物時暫停前進並發出「請讓一讓」的報警語音，等待障礙物移除後引路機器人繼續前進。
[0004]為了達到如上目的，本發明採取如下技術方案:
[0005]固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於，包含能夠移動的機器人本體，所述機器人本體上還有超聲波障 礙檢測裝置，所述超聲波障礙檢測裝置還連接語音提醒裝置或者報
I=I目.0
[0006]本發明進一步技術方案在於:還包括驅動機器人本體行走的驅動電機以及安裝在機器人本體上的硬體電路，所述機器人本體的底部行走機構為輪式底盤，所述輪式底盤上安裝有兩個驅動電機，所述硬體電路板上設置有電源模塊、控制器、對所述兩個驅動電機進行控制的驅動控制模塊、語音報警模塊、機器人行進過程中對障礙進行檢測的超聲波測障模塊、拾取路跡輻射的電磁信號拾取模塊、利用紅外技術檢測的路跡檢測模塊和讀取機器人航跡中標誌性節點的路跡節點信息讀寫模塊；所述驅動控制模塊、語音報警模塊、超聲波測障模塊、電磁信號拾取模塊、路跡檢測模塊和路跡節點信息讀寫模塊均與控制器相接且均有控制器進行控制；所述兩個驅動電機分別接控制器並能向控制器反饋其各自運行的工作狀態信號。
[0007]本發明進一步技術方案在於:所述驅動控制器由晶片L298N、兩個NPN型三極體Ql、Q2以及分別與所述兩個驅動電機相接驅動電路組成，所述三極體Ql、Q2的集電極接晶片L298N的兩個輸入引腳IN1、IN3 ;所述三極體Ql、Q2的基極分別經電阻R2、R4後接晶片STC12C5A60S2 ;所述晶片L298N的四個輸入引腳IN2、IN4、ENA和ENB分別與晶片STC12C5A60S2的四個輸出引腳P20、P21、P22和P23相接；所述晶片L298N的四個輸出引腳0UT1、0UT2、0UT3和0UT4分別與驅動電機的正負極以及驅動電路相接。
[0008]本發明進一步技術方案在於:所述驅動電路為由四個二極體組成的H橋驅動電路。
[0009]本發明進一步技術方案在於:所述語音報警模塊包括晶片ZY1730以及與其相連的兩個揚聲器SPEAKER1、SPEAKER2，所述晶片STC12C5A60S2和晶片ZY1730之間以SPI總線方式進行連接，所述晶片STC12C5A60S2的三個輸出引腳P17、P16和P15分別與晶片ZY1730的三個輸入引腳SCLK、MISO和MOSI相接，所述晶片STC12C5A60S2的輸出引腳P14接晶片ZY1730的輸入引腳SS0
[0010]本發明進一步技術方案在於:所述超聲波測障模塊包括兩部分，分別安裝在機器人本體的前部與後部，用於前進和倒退時對障礙物的檢測。所述超聲波測障模塊採用超聲波的頻率為40KHz。所述超聲波測障模塊包括超聲波諧振載波發生電路與調理電路、超聲波發射探頭、超聲波接收探頭和超聲波回波接收處理電路；所述兩組超聲波測障模塊的引腳 C0M_EN1、BACK_PLUS1、C0M_EN2、BACK_PLUS2 分別與所述晶片 STC12C5A60S2 的引腳 P05、P04、P07、P06 相接。
[0011]本發明進一步技術方案在於:所述路跡節點信息讀寫模塊包括晶片R1-R6C-001A以及與其相連的工作電路，所述晶片STC12C5A60S2和晶片R1-R6C-001A之間以串行通信方式進行連接，所述晶片STC12C5A60S2的三個引腳P00、P01和P02分別與晶片R1-R6C-001A的三個引腳SCLK、DIN和DOUT相接，所述晶片STC12C5A60S2的引腳P03接晶片R1-R6C-001A的引腳M_ERR。 [0012]本發明進一步技術方案在於:所述路跡檢測模塊是檢測設置的路跡以便使機器人根據路跡行進，所述路跡檢測模塊安裝在機器人本體前部的左、中、右三個位置，能夠判定機器人本體相對於路跡的位置；所述路跡檢測模塊包括紅外檢測信號發送裝置、紅外信號接收裝置、電壓比較電路和處理電路；所述路跡檢測模塊與所述晶片STC12C5A60S2的三個引腳P32、P33和P34相接。
[0013]本發明進一步技術方案在於:所述電磁信號拾取模塊是拾取路跡導線輻射的電磁信號，根據其結果判定機器人本體相對於路跡的位置，與所述路跡檢測模塊處於並行的工作模式；所述電磁信號拾取模塊安裝於機器人本體的前部的左右兩位置；所述電磁信號拾取模塊包括電磁信號拾取電路、信號放大濾波電路，以模擬電壓的形式傳遞給所述晶片STC12C5A60S2的AD通道；所述電磁信號拾取模塊與所述晶片STC12C5A60S2的兩個AD輸入引腳P10、P11相接。
[0014]本發明進一步技術方案在於:所述驅動電機上安裝有光電碼盤，所述光電碼盤接控制器並向控制器反饋所述驅動電機的工作狀態信號。
[0015]採用如上技術方案的本發明，相對於現有技術有如下有益效果:1.結構合理、功能完善，由機器人本體、驅動電機以及設置在硬體電路板上的電源模塊、控制器、機器人行進過程中對障礙進行檢測的超聲波測障模塊、拾取路跡輻射的電磁信號拾取模塊、利用紅外技術檢測的路跡檢測模塊和讀取機器人航跡中標誌性節點的路跡節點信息讀寫模塊組成；2.採取模塊化設計，儘量減少硬體電路和降低功耗，電路設計全面考慮了節能問題；
3.機器人本體能夠根據即將前往的目的地進行航跡規劃，底部行走機構為輪式底盤，使得機器人本體能夠到達全部地域；4.機器人能夠利用紅外技術檢測的路跡信息，也可以拾取路跡輻射的電磁信號確定路跡信息，使得機器人本體具有更加穩定可靠的路跡信息獲得方式。綜上，本發明具有利用紅外技術檢測的路跡信息和拾取路跡輻射的電磁信號確定路跡信息能力，行進過程中具有路障檢測與報警能力，具有極其強大的航跡規劃能力，為盲人在特點區域內行走提供了一個完善的平臺，利於推廣應用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了進一步說明本發明，下面結合附圖進一步進行說明:
[0017]圖1為本發明的工作示意圖；
[0018]圖2為本發明的整體結構框圖；
[0019]圖3為本發明控制器的電路原理圖；
[0020]圖4為本發明驅動控制模塊和驅動電機的電路原理圖；
[0021]圖5為本發明語音報警模塊的電路原理圖；
[0022]圖6-1為本發明超聲波發生電路結構圖；
[0023]圖6-2為本發明超聲波回波接收處理結構圖；
[0024]圖6-3為超聲波測障模塊的電路原理圖；
[0025]圖7為本發明紅外路跡檢測模塊的電路原理圖；
[0026]圖8為本發明電磁信號拾取模塊的電路原理圖；
[0027]圖9為本發明路跡節點信息讀寫模塊的電路原理圖；
[0028]附圖標記說明:
[0029]I一輪式底盤； 2—左側電機；3—右側電機；
[0030]4一驅動控制模塊；5—控制器；6—語音報警模塊；
[0031]7—超聲波測障模塊；8—路跡節點信息讀寫模塊；
[0032]9一路跡檢測模塊；10 —電磁彳目號拾取模塊；
[0033]11—電源模塊； 12—光電碼盤；13—光電隔離電路。
【具體實施方式】
[0034]下面結合附圖對本發明的實施例進行說明，實施例不構成對本發明的限制:
[0035]包含能夠移動的機器人本體，所述機器人本體上還有超聲波障礙檢測裝置，所述超聲波障礙檢測裝置還連接語音提醒裝置或者報警裝置。本處所羅列的技術特徵至少能解決的技術問題是檢測障礙物並報警或者語音提示盲人。
[0036]另外，機器人本體上也可以有用於盲人棍放置點接的位置，可以是磁鐵的吸引，也可以是手柄，讓人能夠握著；
[0037]同樣，本新型還能做成小型化的裝備，安裝於盲輥上。
[0038]本專利大大升高了盲人的安全性和十字路口等交通要塞的安全性。
[0039]如圖1所示，本發明工作於固定區域內，在該區域內鋪設特定的機器人行走路跡，該路跡由中間黑兩邊白的條帶組成，條帶下面鋪設路跡導線，工作時路跡導線上通過一定頻率的電流，並在路跡節點處鋪設節點信息鈕。盲人進入該區域需要引路時，設定當前節點和目的地節點，機器人能夠進行航跡規劃出行進路線，然後引領盲人達到目的地。
[0040]圖2所示，本發明包括機器人本體、驅動所述機器人本體行走的驅動電機以及安裝在所所述機器人本體上的硬體電路板。其中，所述機器人本體的底部行走機構為輪式底盤I且輪式底盤I上安裝有兩個驅動電機，該輪式底盤I使得機器人本體能在預先鋪設的路跡上行走。而兩個驅動電機為分別安裝在輪式底盤I左右兩側的左側電機2即Ml和右側電機3即M2。硬體電路板上設置有電源模塊11、控制器5、對所述兩個驅動電機進行控制的驅動控制模塊4、語音報警模塊6、機器人行進過程中對障礙進行檢測的超聲波測障模塊
7、拾取路跡輻射的電磁信號拾取模塊10、利用紅外技術檢測的路跡檢測模塊9和讀取機器人航跡中標誌性節點的路跡節點信息讀寫模塊8。
[0041]所述控制器5為晶片STC12C5A60S2。
[0042]其中，電源模塊11負責提供機器人本體運動以及其它模塊電路所需的能量，其通過外接電源直接進行充電。所述驅動控制模塊4、語音報警模塊6、超聲波測障模塊7、電磁信號拾取模塊10、路跡檢測模塊9和路跡節點信息讀寫模塊8均與控制器5相接且均有控制器進行控制；所述兩個驅動電機分別接控制器5並向控制器5反饋其各自運行的工作狀態信號。
[0043]所述驅動電機即左側電機2和右側電機3上分別安裝有光電碼盤12，所述光電碼盤12接控制器5並向控制器5反饋驅動電機運行的工作狀態信號，本實施例中，光電碼盤12安裝在所述驅動電機的尾部。同時，光電碼盤12與控制器5之間還接有光電隔離電路13。
[0044]結合圖3，控制器5即晶片UO為晶片STC12C5A60S2，該控制器5完成全部控制處理工作，其工作電壓為5V。其中，晶片STC12C5A60S2兩個引腳XTALl、XTAL2接晶振電路，提供晶片STC12C5A60S2工作的時鐘基準；同時引腳RST/P47接上電、手動復位電路，保證晶片STC12C5A60S2正常穩定地工作；另外，經過一定的電路後連接晶片STC12C5A60S2引腳RxD、TxD完成控制器5在線程序的下載。 [0045]如圖4所示，驅動控制模塊4由晶片L298N即晶片U1、兩個NPN型三極體Q1、Q2以及分別與所述兩個驅動電機相接驅動電路組成。三極體Q1、Q2的基極分別經電阻R2、R4後接晶片STC12C5A60S2的兩個引腳P10、P11，三極體Q1、Q2的集電極分別接晶片L298N的兩個輸入引腳IN1、IN3,同時兩個集電極分別經電阻Rl、R3後接電源。晶片L298N的四個輸入引腳IN2、IN4、ENA和ENB分別與晶片STC12C5A60S2的四個引腳P20、P21、P22和P23相接，由此實現晶片STC12C5A60S2對晶片L298N的控制。而晶片L298N的四個輸出引腳OUTl、0UT2、0UT3和0UT4分別與兩個驅動電機的正負極以及驅動電路相接，其驅動電路為由四個二極體組成的H橋驅動電路。具體是:晶片L298N的兩個輸出引腳OUTl和0UT2分別接左偵_機2的正負極，而左側電機2的H橋驅動電路由四個二極體Dl、D2、D3和D4組成；晶片L298N的兩個輸出引腳0UT3和0UT4分別接右側電機3的正負極，而右側電機3的H橋驅動電路由四個二極體D5、D6、D7和D8組成。這樣，通過上述電路，以左側電機2即Ml的控制為例，當晶片STC12C5A60S2的輸出引腳P20為高電平時，三極體Ql導通，則晶片L298N的輸入引腳INl為低電平而輸入引腳IN2為高電平，此時，左側電機2即Ml反轉；而當晶片STC12C5A60S2的輸出引腳P20為低電平時，三極體Ql截止，則晶片L298N的輸入引腳INl為高電平而輸入引腳IN2為低電平，此時，左側電機2即Ml正轉。而右側電機3即M2的控制與左側電機2相同，綜上，通過驅動控制模塊4來實現晶片STC12C5A60S2對兩個驅動電機正反轉的控制。綜上，晶片STC12C5A60S2輸出的兩路PWM信號和相應的方向信號給晶片L298N,晶片L298N採用H橋驅動電路方式驅動兩個驅動電機工作在正轉、反轉、制動和惰行四種工作方式下。[0046]另外，左側電機2即Ml和右側電機3即M2上所安裝的光電碼盤12與控制器5相接，具體是兩個光電碼盤12的輸出埠分別與晶片STC12C5A60S2的四個輸入引腳P24、P25、P26和P27相接，向控制器5反饋驅動電機的轉向和轉動速度。以左側電機2 即Ml為例，左側電機2即Ml上所安裝的光電碼盤12接晶片STC12C5A60S2的輸入引腳P24和P25，由於所傳入的兩路信號間的相位差為90度，控制器5通過判斷相位超前和滯後即可判斷出左側電機2即Ml是正轉還是反轉，同時控制器5根據通過檢測所傳入信號的脈衝數即可判斷出左側電機2即Ml的轉動速度；而右側電機3即M2的所反饋的信息與左側電機2即Ml相同。綜上，在驅動電機轉動的同時，安裝帶驅動電機的光電碼盤12同步運動，再由光電碼盤12給出兩路相位差90度的正交信號，經過光電隔離後傳送給晶片STC12C5A60S2，晶片STC12C5A60S2根據這兩路信號得出驅動電機的轉動方向和轉動速度，與設定速度比較後得出差值，之後控制器5根據比較結果重新發出新的PWM驅動信號。
[0047]如圖5所示，所述語音報警模塊6包括晶片ZY1730即晶片U3以及與其相連的兩個揚聲器SPEAKER1、SPEAKER2，所述晶片STC12C5A60S2和晶片ZY1730之間以SPI總線方式進行連接，具體是晶片STC12C5A60S2的三個引腳P17、P16和P15分別與晶片ZY1730的三個輸入引腳SCLK、MISO和MOSI相接。另外，所述晶片STC12C5A60S2的輸出引腳P14接晶片ZY1730的輸入引腳SS，通過輸出引腳P14控制晶片ZY1730的片選端。實際應用過程中，可以通過兩路輸入通道對晶片ZY1730輸入不同的報警語音信號，兩路輸入通道分別為差動麥克風輸入通道和單端模擬輸入通道。其中，差動麥克風輸入通道與晶片ZY1730的輸入引腳MIC+、MIC-相接的麥克風MIC ;單端模擬輸入通道為經電阻R5與晶片ZY1730的輸入引腳AnaIn相接的AnaIn鍵J1。晶片ZY1730同時提供脈寬調製D類揚聲器驅動器和獨立的模擬輸出埠，具體是其PWM輸出即輸出引腳SP+和SP-能直接驅動一個標準的8 Ω揚聲器SPEAKER1或典型的 蜂鳴器，同時獨立的模擬輸出即輸出管腳AUD可配置為一個單端電流或電壓輸出以驅動外部放大器，本實施例中，其輸出管腳AUD經三極體Q3後接揚聲器SPEAKER2。
[0048]如圖6-1到圖6-3所示，所述超聲波測障模塊7為包括兩部分，分別安裝在機器人本體的前部與後部，用於前進和倒退時對障礙物的檢測。所述超聲波測障模塊7的工作原理為:當聲波受到尺寸大於其波長的目標物體阻擋時就會發生反射，假如聲波在空氣介質中傳播的速度是已知的，而且聲波從聲源到達目標然後返回聲源的時間可以測量得到，那麼就可以計算出從聲波到目標的距離。
[0049]所述超聲波測障模塊7採用超聲波的頻率為40KHz，工作電壓4.5~5.5V，測障距離IOcm~400cm可調。超聲波發射電路是555定時器和電容電阻組成的電路產生40KHz的方波，以使超聲波傳感器產生諧振；而後面的非門則對40KHz頻率信號進行調理。而超聲波接收處理部分電路前級採用集成運算放大器構成10000倍放大器，對接收信號進行放大；後級採用比較器對接收信號進行調整，比較電壓為外置的參考電壓，該電壓接晶片LM311即U76的3管腳處，通過選擇不同的比較電壓以選擇不同的測障距理。所述超聲波測障模塊7包括超聲波諧振載波發生電路與調理電路、超聲波發射探頭、超聲波接收探頭和超聲波回波接收處理電路。所述兩組超聲波測障模塊7的引腳C0M_EN1、BACK_PLUS1、C0M_EN2、BACK_PLUS2 分別與所述晶片 STC12C5A60S2 的引腳 P05、P04、P07、P06 相接。
[0050]如圖7所示，所述路跡檢測模塊9為安裝在機器人本體前部的左、中、右三個位置，根據檢測結果能夠判定機器人本體相對於路跡的位置。所述路跡檢測模塊9工作原理是:利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不同的反射性質的特點。在機器人本體行駛過程中不斷地向地面發射紅外光，當紅外光遇到白色地面時發生漫發射，反射光被裝在小車上的接收管接收；如果遇到黑線則紅外光被吸收，則小車上的接收管接收不到信號，再通過比較器來採集高低電平，從而實現信號的檢測，從而實現檢測路跡的目的。所述路跡檢測模塊9包括紅外檢測信號發送裝置、紅外信號接收裝置、電壓比較電路和處理電路。所述路跡檢測模塊9與所述晶片STC12C5A60S2的三個引腳P32、P33和P34相接。
[0051]如圖8所示，所述電磁信號拾取模塊10為安裝於機器人本體的前部的左右兩位置，用於拾取路跡導線輻射的電磁信號，根據其結果判定機器人本體相對於路跡的位置，與所述路跡檢測模塊9處於並行的工作模式。
[0052]所述電磁信號拾取模塊10工作原理是:使用電感和電容並聯諧振，來感應路跡導線輻射的磁場信號，經放大電路放大後，得到正弦波，再用AD採樣，得到正弦波的峰值，以判斷傳感器離路跡導線的距離，從而實現定位。所述電磁信號拾取模塊10包括電磁信號拾取電路、信號放大濾波電路等，再以模擬電壓的形式傳遞給所述晶片STC12C5A60S2的AD通道。所述電磁信號拾取模塊10與所述晶片STC12C5A60S2的兩個AD輸入引腳P10、Pll相接。
[0053]如圖9所示，所述路跡節點信息讀寫模塊8為包括晶片R1-R6C-001A即晶片U2以及與其相連的工作電路。R1-R6C-00IA晶片是Texas Instruments公司生產的RF收發器，可實現IS015693協議電子標籤的閱讀。該晶片內含接收、發射和控制接口三部分。這種晶片的無源最大讀寫距離可達1.2米以上，頻率為13.56MHz ±7kHz (國際通用)。所述晶片STC12C5A60S2和晶片R1-R6C-001A之間以串行通信方式進行連接，所述晶片STC12C5A60S2的三個引腳POO、POl和P02分別與晶片R1-R6C-001A的三個引腳SCLK、DIN和DOUT相接，所述晶片STC12C5A60S2的引腳P03接晶片R1-R6C-001A的引腳M_ERR。
[0054]綜上，控制器5首先根據當前路跡節點和目的路跡節點進行航跡規劃，然後發出指令並通過驅動控制模塊4驅動兩個驅動電機前進、轉彎、後退或者停止，在發出指令同時，控制器5讀取通過光電編碼盤12反饋回來的驅動電機轉向和轉動速度信號,構成一個驅動閉環控制系統，完成對兩個驅動電機的精確控制。同時，控制器5通過對超聲波測障模塊7所反饋的信號進行分析處理，並和預先存儲的參數比較後判斷是否需要語音報警。在需要語音報警時，控制器5通過SPI總線驅動語音報警模塊6完成語音報警功能。同時，控制器5根據路跡檢測模塊9和電磁信號拾取模塊10對路跡並行定位的結果，保證機器人本體前進的正確性，並根據行進過程中對路跡節點信息鈕的讀寫確定機器人不同是否需要轉彎，實現機器人本體以最短的距離行進。綜上，本發明提供了一種不但具有多種路跡檢測手段，而且具有語言報警提示功能的自主移動盲人引路機器人。
[0055]以上顯示和描述了本發明的基本原理、主要特徵和本發明的優點。本領域的技術人員應該了解本發明不受上述實施例的限制，上述實施例和說明書中描述的只是說明本發明的原理，在不脫離本發明精神和範圍的前提下，本發明還會有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的範圍內。
【權利要求】
1.固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於，包含能夠移動的機器人本體，所述機器人本體上還有超聲波障礙檢測裝置，所述超聲波障礙檢測裝置還連接語音提醒裝置或者報警裝置。
2.按照權利要求1所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:還包括驅動機器人本體行走的驅動電機以及安裝在機器人本體上的硬體電路，所述機器人本體的底部行走機構為輪式底盤(I)，所述輪式底盤(I)上安裝有兩個驅動電機，所述硬體電路板上設置有電源模塊(11)、控制器(5)、對所述兩個驅動電機進行控制的驅動控制模塊(4)、語音報警模塊(6)、機器人行進過程中對障礙進行檢測的超聲波測障模塊(7)、拾取路跡輻射的電磁信號拾取模塊(10)、利用紅外技術檢測的路跡檢測模塊(9)和讀取機器人航跡中標誌性節點的路跡節點信息讀寫模塊(8);所述驅動控制模塊(4)、語音報警模塊(6)、超聲波測障模塊(7)、電磁信號拾取模塊(10)、路跡檢測模塊(9)和路跡節點信息讀寫模塊⑶均與控制器(5)相接且均有控制器進行控制；所述兩個驅動電機分別接控制器(5)並能向控制器(5)反饋其各自運行的工作狀態信號。
3.按照權利要求2所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述驅動控制器(4)由晶片L298N、兩個NPN型三極體Q1、Q2以及分別與所述兩個驅動電機相接驅動電路組成，所述三極體Q1、Q2的集電極接晶片L298N的兩個輸入引腳IN1、IN3 ;所述三極體Q1、Q2的基極分別經電阻R2、R4後接晶片STC12C5A60S2 ;所述晶片L298N的四個輸入引腳IN2、IN4、ENA和ENB分別與晶片STC12C5A60S2的四個輸出引腳P20、P21、P22和P23相接；所述晶片L298N的四個輸出引腳OUTl、OUT2、OUT3和0UT4分別與驅動電機的正負極以及驅動電路相接。
4.按照權利要求3所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述驅動電路為由四個二極體組成的H橋驅動電路。
5.按照權利要求2所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述語音報警模塊(6)包括晶片ZY1730以及與其相連的兩個揚聲器SPEAKER1、SPEAKER2，所述晶片STC12C5A60S2和晶片ZY1730之間以SPI總線方式進行連接，所述晶片STC12C5A60S2的三個輸出引腳P17、P16和P15分別與晶片ZY1730的三個輸入引腳SCLK、MISO和MOSI相接，所述晶片STC12C5A60S2的輸出引腳P14接晶片ZY1730的輸入引腳SS。
6.按照權利要求2所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述超聲波測障模塊(7)包括兩部分，分別安裝在機器人本體的前部與後部，用於前進和倒退時對障礙物的檢測。所述超聲波測障模塊(7)採用超聲波的頻率為40KHz。所述超聲波測障模塊(7)包括超聲波諧振載波發生電路與調理電路、超聲波發射探頭、超聲波接收探頭和超聲波回波接收處理電路；所述兩組超聲波測障模塊(7)的引腳C0M_EN1、BACK_PLUS1、C0M_EN2、BACK_PLUS2分別與所述晶片STC12C5A60S2的引腳P05、P04、P07、P06相接。
7.按照權利要求2所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述路跡節點信息讀寫模塊(8)包括晶片R1-R6C-001A以及與 其相連的工作電路，所述晶片STC12C5A60S2和晶片R1-R6C-001A之間以串行通信方式進行連接，所述晶片STC12C5A60S2的三個引腳P00、P01和P02分別與晶片R1-R6C-001A的三個引腳SCLK、DIN和DOUT相接，所述晶片STC12C5A60S2的引腳P03接晶片R1-R6C-001A的引腳M_ERR。
8.按照權利要求2所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述路跡檢測模塊(9)是檢測設置的路跡以便使機器人根據路跡行進，所述路跡檢測模塊(9)安裝在機器人本體前部的左、中、右三個位置，能夠判定機器人本體相對於路跡的位置；所述路跡檢測模塊(9)包括紅外檢測信號發送裝置、紅外信號接收裝置、電壓比較電路和處理電路；所述路跡檢測模塊(9)與所述晶片STC12C5A60S2的三個引腳P32、P33和P34相接。
9.按照權利要求2所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述電磁信號拾取模塊(10)是拾取路跡導線輻射的電磁信號，根據其結果判定機器人本體相對於路跡的位置，與所述路跡檢測模塊(9)處於並行的工作模式；所述電磁信號拾取模塊(10)安裝於機器人本體的前部的左右兩位置；所述電磁信號拾取模塊(10)包括電磁信號拾取電路、信號放大濾波電路，以模擬電壓的形式傳遞給所述晶片STC12C5A60S2的AD通道；所述電磁信號拾取模塊(10)與所述晶片STC12C5A60S2的兩個AD輸入引腳P10、Pll相接。
10.按照權利要求2至9任一項權利要求所述的固定區域內盲人引路機器人，其特徵在於:所述驅動電機上安裝有光電碼盤(12)， 所述光電碼盤(12)接控制器(5)並向控制器(5)反饋所述驅動電機的工作狀態信號。
【文檔編號】A61H3/06GK104000710SQ201410247026
【公開日】2014年8月27日 申請日期:2014年6月5日 優先權日:2013年8月19日
【發明者】劉宇, 趙鵬濤, 何兵, 秦偉偉, 馬肸, 胡琛 申請人:劉宇