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、C6的參數(shù)，74121的6腳輸出一個(gè)保持時(shí)間大約為100ms的高電平，單片機(jī)以此高電平信號(hào)作為修正方向的依據(jù)。

微處理器和電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路見(jiàn)下圖。單片機(jī)的P3．1、P3．2和P3．2分別與左、中、右三個(gè)方向傳感器的輸出相連，三個(gè)傳感器輸出共有8種組合，單片機(jī)根據(jù)不同的組合狀態(tài)修正機(jī)器人的前進(jìn)方向，其修正方向和傳感器輸出組合的關(guān)系見(jiàn)方向修正真值下表。

從真值表中可以清楚的看到當(dāng)三個(gè)傳感器輸出都為0時(shí)，也就是真值表中的“000”狀態(tài)時(shí)單片機(jī)控制機(jī)器人順時(shí)針?lè)较蛐D(zhuǎn)以尋找紅外線發(fā)射源；當(dāng)輸入為 “001”狀態(tài)時(shí)單片機(jī)控制機(jī)器人向右前進(jìn)；當(dāng)輸入為“110”狀態(tài)時(shí)單片機(jī)控制機(jī)器人向左前進(jìn)；當(dāng)輸入為“111”狀態(tài)時(shí)單片機(jī)控制機(jī)器人向正前方前進(jìn)；當(dāng)輸入為“101”狀態(tài)時(shí)，代表機(jī)器人正前方的傳感器被障礙物阻擋，單片機(jī)控制機(jī)器人向左方向旋轉(zhuǎn)以避開(kāi)障礙物，也意味著當(dāng)有障礙物阻擋機(jī)器人前進(jìn)時(shí)機(jī)器人可以自動(dòng)繞開(kāi)障礙物并重新尋找紅外線發(fā)射源。

基于STM32F107的搬運(yùn)機(jī)器人電機(jī)控制電路設(shè)計(jì)

隨著人工成本的不斷升高，用機(jī)器人代替人力去做一些重復(fù)性的高強(qiáng)度的勞動(dòng)是現(xiàn)代機(jī)器人研究的一個(gè)重要方向。搬運(yùn)機(jī)器人在導(dǎo)航尋跡中，需要后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)和前輪舵機(jī)的協(xié)調(diào)工作。搬運(yùn)機(jī)器人電機(jī)驅(qū)動(dòng)有其特殊的應(yīng)用要求，對(duì)電機(jī)的動(dòng)態(tài)性能要求較高，能在任意時(shí)刻到達(dá)控制需要的指定位置并且使舵機(jī)停止在任意角度；電機(jī)驅(qū)動(dòng)的轉(zhuǎn)矩變化范圍大，既有空載平整路面行使的高速度、低轉(zhuǎn)矩工作環(huán)境，也有滿負(fù)載爬坡的運(yùn)行工況，同時(shí)還要求保持較高的運(yùn)行效率。根據(jù)以上的技術(shù)要求，本文選用了控制技術(shù)成熟，易于平滑調(diào)速的直流電機(jī)作為搬運(yùn)機(jī)器人的執(zhí)行饑構(gòu)。

功率驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

電機(jī)的供電電源是由24V的蓄電池提供，額定功率為240W，由4個(gè)75N75組成橋式電路來(lái)實(shí)現(xiàn)。75N75是MOSFET功率管，其最高耐壓75V，最高耐流75A，電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路如圖2所示。

Q1、Q4和Q2、Q3分別組成兩個(gè)橋路，分別控制電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。高端驅(qū)動(dòng)的MOS管導(dǎo)通時(shí)源極電壓和漏極電壓相同且都等于供電電樂(lè)VCC，所以要實(shí)現(xiàn)MOS管正常的驅(qū)動(dòng)，柵極電壓要比VCC大，這就需要專門(mén)的升壓芯片IR2103?？刂破鳟a(chǎn)生的PWM信號(hào)輸入HIN引腳，控制器I／O口輸出的 EN1、EN2作為使能信號(hào)。輸出端HO就可得到比VCC要高的電壓，且高出的電壓值正好是充在電容兩端的電壓。二極管提高導(dǎo)通速度，使得75N75的導(dǎo)通電阻更小，降低了開(kāi)關(guān)管的損失。同時(shí)IR2103的兩個(gè)輸出口HO、LO具有互鎖功能，防止由于軟件或硬件錯(cuò)誤造成的電機(jī)上下橋臂直通造成短路。

過(guò)流保護(hù)電路設(shè)計(jì)

在電機(jī)控制系統(tǒng)中安裝過(guò)流保護(hù)有兩方面的意義：一是防止在電機(jī)正常運(yùn)行時(shí)，電機(jī)出現(xiàn)超載或堵轉(zhuǎn)而使得電樞繞組電流過(guò)大損害電機(jī)甚至引發(fā)火災(zāi)；另一方面是由于電機(jī)肩動(dòng)時(shí)啟動(dòng)電流很大，往往不能直接啟動(dòng)，既需要等勵(lì)磁繞組逐漸建立磁場(chǎng)后再正常運(yùn)行，又希望電機(jī)以盡量快的速度肩動(dòng)起來(lái)。有了過(guò)流保護(hù)對(duì)電流進(jìn)行斬波，可以使電機(jī)安全快速地啟動(dòng)。過(guò)流保護(hù)原理圖如圖3所示。

電機(jī)的相電流通過(guò)康銅絲轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)Vtext，經(jīng)過(guò)運(yùn)算放大器放大后的模擬量AD1送至控制器A／D轉(zhuǎn)換模塊，同時(shí)將經(jīng)過(guò)電壓比較器比較后的數(shù)字量 EVA送至控制器的外部中斷口。針對(duì)搬運(yùn)機(jī)器人的前輪轉(zhuǎn)向舵機(jī)和后輪驅(qū)動(dòng)電機(jī)的控制要求，采用以Cortex-M3為內(nèi)核的STM32F107作為主控制器，采用嵌入實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／OS-II，將程序分成啟動(dòng)任務(wù)、電機(jī)轉(zhuǎn)速控制任務(wù)、舵機(jī)控制任務(wù)等相對(duì)獨(dú)立的多個(gè)任務(wù)，并設(shè)定了各任務(wù)的優(yōu)先級(jí)。該系統(tǒng)能較好地實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制。

TOP10 智能小車(chē)機(jī)器人整體電路設(shè)計(jì)

語(yǔ)音輸入電路設(shè)計(jì)

小車(chē)的語(yǔ)音輸入電路如圖所示。其中，VM IC 提供傳聲器的電源，VSS是系統(tǒng)的模擬地，VCM 為參考電壓，1腳和2腳分別是傳聲器X1 的正極、負(fù)極的輸入引腳。當(dāng)對(duì)著傳聲器講話時(shí)，1腳和2 腳將隨著傳聲器輸入的聲音產(chǎn)生變化的波形，并在SPCE061A 的兩個(gè)端口處形成兩路反相的波形，送到SPCE061A 控制器內(nèi)部的運(yùn)算放大器進(jìn)行音頻放大，經(jīng)過(guò)放大的音頻信號(hào)，通過(guò)ADC轉(zhuǎn)化器轉(zhuǎn)化為數(shù)字量，保存到相應(yīng)的寄存器中，然后對(duì)這些數(shù)字音頻信號(hào)進(jìn)行壓縮、辨識(shí)、播放等處理。

語(yǔ)音輸出電路設(shè)計(jì)

小車(chē)的語(yǔ)音輸入電路如圖所示。其中，VDDH 為參考電壓，VSS是系統(tǒng)的模擬地。音頻信號(hào)由SPCE061A 的DAC引腳輸出送到電路的9端，通過(guò)音量電位器R9的調(diào)節(jié)端送到集成音頻功率放大器SPY0030， 經(jīng)音頻放大后，音頻信號(hào)從SPY0030輸出經(jīng)J2端口外接揚(yáng)聲器播放聲音。

光電檢測(cè)電路設(shè)計(jì)

小車(chē)的光電檢測(cè)電路采用E18-D80NK型號(hào)的光電傳感器，它集發(fā)射和接受于一體，紅外發(fā)射管向某一方向發(fā)射紅外線，遇到障礙物后紅外線被反射由接收管接受，從而判斷出小車(chē)的前方是否有障礙物，對(duì)障礙物的感應(yīng)距離可以根據(jù)要求通過(guò)傳感器上的微調(diào)旋鈕進(jìn)行調(diào)節(jié)。傳感器前端增加了透鏡，利用聚焦作用遠(yuǎn)距離探測(cè)物體。傳感器內(nèi)部集成了放大、比較、調(diào)制電路，使傳感器受可見(jiàn)光的影響較小，光電檢測(cè)電路的連接圖如圖4所示。

驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

小車(chē)的驅(qū)動(dòng)電路是一個(gè)全橋驅(qū)動(dòng)電路（ 圖5），Q1，Q2， Q3， Q4四個(gè)三極管組成4個(gè)橋臂，Q5 控制Q2和Q3的導(dǎo)通和關(guān)斷，Q6控制Q1 和Q4 的導(dǎo)通和關(guān)斷，驅(qū)動(dòng)電路分別用于后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路和前輪方向驅(qū)動(dòng)電路。當(dāng)1管腳為高電平，2管腳為低電平時(shí)時(shí)Q1 和Q4 導(dǎo)通，Q2和Q3截止，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車(chē)輪運(yùn)轉(zhuǎn); 當(dāng)1管腳為低電平，2管腳為高電平時(shí)時(shí)Q1和Q4截止，Q2和Q3導(dǎo)通，電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)車(chē)輪反向運(yùn)轉(zhuǎn)。

智能小車(chē)系統(tǒng)整體設(shè)計(jì)

將語(yǔ)音輸入電路的1， 2 端口分別連接到SPCE061A控制器的M ICP， N ICN 管腳上; 將語(yǔ)音輸出電路的9端口連接SPCE061A的DAC1管腳; 后輪動(dòng)力驅(qū)動(dòng)電路的1， 2端連接到SPCE061A的IOB8， IOB9管腳，前輪方向驅(qū)動(dòng)電路的1， 2端連接到SPCE061A 的IOB10， IOB11管腳; 光電檢測(cè)電路的OUT 端連接SPCE061A 的IOB12 管腳，智能小車(chē)的整體連接如圖6所示。

智能小車(chē)的正確識(shí)別率在90% 以上，實(shí)驗(yàn)過(guò)程中發(fā)現(xiàn)，影響小車(chē)正常辨識(shí)的因素主要包括周?chē)h(huán)境的噪聲、人與小車(chē)的距離等，這些需要在今后改進(jìn)。這種語(yǔ)音控制的智能小車(chē)機(jī)器人將來(lái)不僅可以為人服務(wù)，稍加擴(kuò)展，還可以在多種不適合人作業(yè)的場(chǎng)合替代人執(zhí)行任務(wù)。因此這種語(yǔ)音控制小車(chē)機(jī)器人具有重要的學(xué)術(shù)研究?jī)r(jià)值。

TOP11帶PC機(jī)串口通訊的機(jī)器人控制系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)

用AVRmega8515作一個(gè)帶PC機(jī)串口通訊的最小單片機(jī)機(jī)器人控制系統(tǒng)，電路圖見(jiàn)下圖。使用時(shí)用WINDOWS自帶的超級(jí)終端，把速率調(diào)整到9600，8個(gè)數(shù)據(jù)位．1個(gè)停止位，無(wú)奇偶效驗(yàn)，無(wú)流量控制（握手協(xié)議Xon/Xoff）．接上串口線，按照屏幕提示輸入數(shù)據(jù)就可以直觀地控制3臺(tái)舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)角度。

以下介紹一款24路機(jī)器人專用控制器。其主要是供不熟悉單片機(jī)的讀者來(lái)使用。該系統(tǒng)整體硬件基本和上述最小單片機(jī)控制系統(tǒng)一樣，還增加了一片采用I2C 總線通訊方式的24C256 EEPROM存儲(chǔ)器，用來(lái)記錄24路龐大的動(dòng)作表，主控單片機(jī)也是AVRmega 8515．整個(gè)動(dòng)作編程通過(guò)PC機(jī)串口終端仿真器來(lái)實(shí)現(xiàn)的?？赏瑫r(shí)控制24臺(tái)舵機(jī)，并且能分別對(duì)臺(tái)舵機(jī)進(jìn)行速度控制，其中可以插入循環(huán)、延時(shí)指令。該控制器能讓制作者從繁瑣的單片機(jī)編程中解放出來(lái)，并且能讓有PC機(jī)編程能力的讀者進(jìn)行二次開(kāi)發(fā)。

基于嵌入式的機(jī)器人系統(tǒng)電路模塊設(shè)計(jì)

機(jī)器人要實(shí)現(xiàn)的動(dòng)作和功能較多，需要多個(gè)傳感器對(duì)外界進(jìn)行檢測(cè)，并實(shí)時(shí)控制機(jī)器人的位置、動(dòng)作和運(yùn)行狀態(tài)。系統(tǒng)中的所有任務(wù)最終都掛在實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)μC／0S一Ⅱ上運(yùn)行，因此不僅要考慮微控制器的內(nèi)部資源，還要看其可移植性和可擴(kuò)展性。LPC2129是Philips公司生產(chǎn)的一款32位 arm7TDMI—S微處理器，嵌入256 KB高速Flash存儲(chǔ)器，它采用3級(jí)流水線技術(shù)，同時(shí)進(jìn)行取指、譯碼和執(zhí)行，而且能夠并行處理指令，提高CPU的運(yùn)行速度。由于它的尺寸非常小，功耗極低，抗干擾能力強(qiáng)，適用于各種工業(yè)控制。2個(gè)32位定時(shí)計(jì)數(shù)器、6路PWM輸出和47個(gè)通用I／0口，所以特別適用于對(duì)環(huán)境要求較低的工業(yè)控制和小型智能機(jī)器人系統(tǒng)。因此選用 LPC2129為主控制器，可以獲得設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、性能穩(wěn)定的智能機(jī)器人控制系統(tǒng)。

無(wú)線通信接口設(shè)計(jì)

系統(tǒng)采用迅通公司生產(chǎn)的PTR2000無(wú)線通信數(shù)據(jù)收發(fā)模塊。電路接口如圖2所示。該模塊基于NORDIC公司生產(chǎn)的射頻器件nRF401開(kāi)發(fā)，其特點(diǎn)是：①有兩個(gè)頻道可供選擇，工作速率高達(dá)20 Kb／s；②接收發(fā)射合一，適合雙工和單工通信，因而通信方式比較靈活；③體積小，所需外圍元件少，接口電路簡(jiǎn)單，因此特別適合機(jī)器人小型化要求；④可直接接單片機(jī)串口模塊，控制簡(jiǎn)單；⑤抗干擾能力強(qiáng)；⑥功耗小，通信穩(wěn)定。

超聲波測(cè)距傳感器電路設(shè)計(jì)

兩路超聲波傳感器用以控制機(jī)器人避開(kāi)障礙物，并預(yù)測(cè)機(jī)器人相對(duì)目的地距離，起導(dǎo)航作用，其接收部分與微控制器的捕獲和定時(shí)管腳相連接。整個(gè)超聲波檢測(cè)系統(tǒng)由超聲

關(guān)鍵詞： 機(jī)器人技術(shù)電路設(shè)