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专利号: 2017102268140
申请人: 温州职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-05-22
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种基于光码盘感应的智能娱乐机器人,包括机械部分和电路部分,其特征在于:所述机械部分包括身体(a1)、头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4),所述头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4)均通过关节与身体(a1)连接,所述脚部(a4)为小车结构,所述电路部分设置在小车结构上,所述电路部分包括:传感器系统(1),该传感器系统(1)包括语音电路(11)、闭环反馈电路(12)、光码盘电路(13)和微动开关电路(14),所述语音电路(11)、光码盘电路(13)和微动开关电路(14)均与闭环反馈电路(12)耦接,所述光码盘电路(13)包括光码盘,所述微动开关电路(14)包括微动开关,所述光码盘和微动开关均设置在机器人的关节上,用于采集机器人关节的位置信息,所述语音电路(11)设置在机器人头部(a2)内,用于采集外界语音信号,其中,语音电路(11)采集到的语音信息直接输出,所述光码盘电路(13)和微动开关电路(14)采集到的机器人关节的位置信息均输入到闭环反馈电路(12)内,经过闭环反馈电路(12)调整后输出;

控制系统(3),耦接于传感器系统(1)内的闭环反馈电路(12),接收语音电路(11)输出的语音信息和闭环反馈电路(12)输出的调整后机器人关节的位置信息,并对上述信息进行处理存储,输出驱动信号;

电机驱动电路(2),耦接于控制系统(3),还耦接于外部机器人电机,用以接收控制系统(3)输出的驱动信号,根据驱动信号驱动外部机器人电机运转;

锁存器(4),耦接于控制系统(3)与电机驱动电路(2)之间,将控制系统(3)输出的驱动信号暂时存储后输出到电机驱动电路(2)内;

其中,控制系统(3)内具有学习模式和工作模式,当控制系统(3)处于学习模式时,控制系统(3)接收闭环反馈电路(12)输出的机器人关节位置信息和语音电路(11)输出的语音信息,将此时刻的机器人关节位置信息和语音信息打包为一组,作为电机驱动信号进行存储,将多个时刻的电机驱动信号按照时刻顺序整合,形成一段时间的舞蹈信号,当控制系统(3)处于工作模式时,控制系统(3)接收外界的语音信息,控制系统(3)根据舞蹈信号内语音信息对应的机器人关节位置信息,输出驱动信号到电机驱动电路(2),驱动电机旋转带动机器人关节调整到机器人关节位置信息对应的位置。

2.根据权利要求1所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述闭环反馈电路(12)包括三个比较器,所述三个比较器均具有两个比较输入端和输出端,所述一个比较输入端一一对应输入三个电压范围,另一个比较输入端与语音电路(11)、光码盘电路(13)和微动开关电路(14)一一对应耦接,所述三个比较器的输出端均与控制系统(3)耦接,当语音电路(11)、光码盘电路(13)和微动开关电路(14)输入电压超出电压范围时,输出端不输出信号到控制系统(3),属于电压范围时,比较器的输出端输出信号到控制系统(3)。

3.根据权利要求1或2所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述控制系统(3)包括:

主控电路(31),该主控电路(31)包括单片机U3,该单片机U3具有复位引脚、振荡输入引脚和多个I/O引脚,所述复位引脚耦接有电阻R17后接地,还耦接有电容后耦接于电源,所述电容并联有复位按钮KB1,所述振荡输入引脚具有两个,分别耦接有电容C2和电容C3后接地,且两个振荡输入引脚之间还耦接有晶振XTAL1,所述I/O引脚用于与闭环反馈电路(12)和锁存器(4)通信。

4.根据权利要求3所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述锁存器(4)包括寄存器U1和寄存器U2,所述寄存器U1和寄存器U2均具有输出开放引脚、输入锁存引脚、移位清零引脚、移位时钟引脚和串型数据输入引脚,所述寄存器U1和寄存器U2的输出开放引脚均接地,所述寄存器U1的输入锁存引脚与寄存器U2的输入锁存引脚耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接,所述寄存器U1的移位清零引脚和寄存器U2的移位清零引脚均接电源,所述寄存器U1的移位时钟引脚和寄存器U2的移位时钟引脚相互耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接,所述寄存器U1的串型数据输入引脚和寄存器U2的串型数据输入引脚分别与单片机U3的两个I/O引脚耦接。

5.根据权利要求1或2所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述电机驱动电路(2)包括:

多个正反转电路(21),所述多个正反转电路(21)一一对应耦接于控制系统(3)与外部机器人电机,该多个正反转电路(21)均包括正转电路(211)和反转电路(212),所述正转电路(211)和反转电路(212)均包括三极管Q1、二极管D1和继电器K1,所述三极管Q1的基极耦接于控制系统(3),发射极接地,集电极耦接于二极管D1的阳极,所述继电器K1包括线圈部分和开关部分,所述二极管D1与线圈部分相互并联,所述开关部分一端耦接于电源,另一端耦接于电机后接地,其中继电器K1为固态继电器,线圈部分为输入电路,开关部分为输出电路。

6.根据权利要求1或2所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述语音电路(11)包括单片机、语音芯片、串行芯片、麦克风输入电路(111)以及DAC电路(112),所述单片机为51单片机,其上具有多个输入输出接口,所述语音芯片上具有输入引脚和输出引脚,所述单片机上的输入输出接口与语音芯片的输出引脚和输入引脚耦接,所述串行芯片与单片机的输入输出接口耦接,所述串行芯片与控制系统(3)通信连接,以接收控制系统(3)发出的指令和向控制系统(3)发送反馈指令,所述麦克风输入电路(111)耦接于外部麦克风与语音芯片的输入引脚之间,以将语音信号滤波后输入到语音芯片内,所述DAC电路(112)耦接于外部扬声器与语音芯片的输出引脚之间,以将语音芯片输出的数字信号转变成语音信号后输出到外部扬声器内,使扬声器发声。

7.根据权利要求6所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述麦克风输入电路(111)包括滤波电容组和滤波电阻组,所述滤波电容组包括电容C1、电容C11、电容C13、电容C9和电容C6,所述滤波电阻组包括电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R6以及电阻R8,所述电容C11和电容C13的一端均与外部麦克风耦接,另一端均与语音芯片的输入引脚耦接,所述电容C1的一端耦接于电源低位端,另一端耦接于电阻R1后耦接于语音芯片的输入引脚,还耦接于电阻R4后耦接于外部麦克风,所述电阻R8的一端耦接于电源低位端,另一端耦接于外部麦克风,所述电容C11相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R5后耦接于语音芯片的输入引脚,所述电容C13相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R6后耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间,所述电容C9于电容C6相互并联,其并联的一端耦接于电源低位端,另一端耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间。

8.根据权利要求7所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述DAC电路(112)包括运算放大器UY2和变阻器RY9,所述运算放大器UY2的同相输入端耦接有电容C23后耦接于变阻器RY9活动端,所述变阻器RY9的一端耦接于语音芯片的输出引脚,另一端耦接有电阻R10后耦接于语音芯片的输出引脚,所述变阻器RY9与语音芯片的输出引脚之间还并联有电容C25,所述运算放大器UY2的反向输入端耦接有电容C26后接电源低位端,所述运算放大器UY2的正极电源端耦接于电源,还耦接有相互并联的电容C20和电容C21后接电源低位端,所述运算放大器UY2的负极电源端接电源低位端,所述运算放大器UY2的输出端耦接于外部扬声器。

9.根据权利要求1或2所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述身体(a1)包括上半身(a11)和下半身(a12),所述下半身(a12)固定在脚部(a4)上,所述上半身(a11)的下端固定连接有摇杆(a111),所述摇杆(a111)的中部通过铰接轴与下半身(a12)铰接构成弯腰关节,所述光源设置在下半身(a12)靠近铰接点的位置上,所述光码盘设置在摇杆(a111)靠近铰接点的位置上,与光源相互对应,所述摇杆(a111)的下侧面开设有长方形槽,所述下半身(a12)上固定连接有弯腰电机(a121),该弯腰电机(a121)与电机驱动电路(2)耦接,所述弯腰电机(a121)的机身固定在脚部(a4)上,所述弯腰电机(a121)的转轴上固定连接有连接杆(a122),所述连接杆(a122)一端与弯腰电机(a121)的侧面固定连接,另一端的侧面固定连接有转杆(a123),所述转杆(a123)背向弯腰电机(a121)延伸并插入到长方形槽内,在长方形槽内来回滑移。

10.根据权利要求9所述的基于光码盘感应的智能娱乐机器人,其特征在于:所述上半身(a11)的下端与摇杆(a111)的上端相连接的位置上设有旋转座(a112),所述摇杆(a111)设置在旋转座(a112)的下方,所述旋转座(a112)的上端面上固定连接有轴承,所述旋转座(a112)与轴承的外圈相固定,所述上半身(a11)下端的位置上固定连接有转身电机(a113),所述转身电机(a113)的转轴与轴承的内圈固定连接,机身与上半身(a11)固定连接,并与电机驱动电路(2)耦接,所述光码盘设置在旋转座(a112)上,所述光源设置在上半身(a11)下端与光码盘相对应的位置上。