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专利号: 2017102268846
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:2026-05-14
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种智能舞蹈机器人的控制电路,用于控制舞蹈机器人关节电机运转,其特征在于:

包括:

传感器系统(1),设置在外部机器人关节的位置上,用于检测机器人关节的位置信息,其中,传感器系统(1)包括数据处理器(13)、发射器(11)和接收器(12),所述发射器(11)和接收器(12)分别设置在机器人关节的两个臂上,并均与数据处理器(13)耦接,所述发射器(11)发射出信号,接收器(12)接收信号,当接收器(12)接收到发射器(11)发射出的信号时,数据处理器(13)输出感应信号;

电机驱动电路(2),耦接于外部机器人电机,用以驱动机器人电机运转;

控制系统(3),耦接于传感器系统(1),还耦接于电机驱动电路(2),用于接收数据处理器(13)输出的感应信号,并发出电机驱动信号到电机驱动电路(2);语音识别系统(4),耦接于控制系统(3),用于采集外界的声音信号,并将声音信号转换成语言信号后输入到控制系统(3)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)同时接收传感器系统(1)输出的感应信号和语音识别系统(4)输出的输出的语言信号,将此时刻的感应信号和语音信号打包为一组,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,语音识别系统(4)采集外界的声音信号转换成语音信号输入到控制系统(3)内,控制系统(3)根据舞蹈信号内语音信号对应的感应信号,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感应信号对应的位置上。

2.根据权利要求1所述的智能舞蹈机器人的控制电路,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引脚用于与传感器系统(1)、电机驱动电路(2)和语音识别系统(4)通信;

隔离电路(32),该隔离电路(32)包括输入隔离电路(321)和输出隔离电路(322),所述输入隔离电路(321)耦接于单片机U3的I/O引脚和语音识别系统(4)之间,所述输出隔离电路(322)耦接于单片机U3的I/O引脚和电机驱动电路(2)之间,所述输入隔离电路(321)和输出隔离电路(322)均包括多个电阻、多个发光二极管和多个光耦继电器,其中,一个电阻、一个发光二极管和一个光耦继电器相互串联成一组隔离组,一组隔离组对应单片机U3的一个I/O引连接;

寄存电路(33),该寄存电路(33)耦接于单片机U3的I/O引脚与输出隔离电路(322)之间,寄存电路(33)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。

3.根据权利要求1或2所述的智能舞蹈机器人的控制电路,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。

4.根据权利要求1或2所述的智能舞蹈机器人的控制电路,其特征在于:所述语音识别系统(4)包括单片机、语音芯片、串行芯片、麦克风输入电路(41)以及DAC电路(42),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(41)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(42)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。

5.根据权利要求4所述的智能舞蹈机器人的控制电路,其特征在于:所述麦克风输入电路(41)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。

6.根据权利要求4所述的智能舞蹈机器人的控制电路,其特征在于:所述DAC电路(42)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。

7.一种基于权利要求1至6任意一项控制电路的机器人控制方法,其特征在于:包括如下步骤:

1,将控制系统(3)内单片机和语音识别系统(4)内单片机进行初始化,将机器人设置到待命状态;

2,通过语音识别系统(4)识别语音信号,判断语音信号是否为开始舞蹈信号,若为开始舞蹈信号,控制系统(3)发出信号到电机驱动电路(2)内,驱动机器人电机带动机器人进行舞蹈,然后结束,若不是开始舞蹈信号则进行下一步判断;

3,判断语音信号是否为对话信号,若不是对话信号则返回步骤2重新通过语音识别系统(4)识别语音信号,若是对话信号则进行对话,在对话完成以后开始舞蹈,控制系统(3)发出信号到电机驱动电路(2)内,驱动机器人电机带动机器人进行舞蹈,然后结束。

8.根据权利要求7所述的机器人控制方法,其特征在于:所述步骤1中的设置到待机状态的步骤如下:

步骤一,将整个控制电路初始化;

步骤二,判断机器人是否经过训练,若经过训练,控制系统(3)进入工作模式,装载语音模型,以备后续进行跳舞动作,若未经过训练,控制系统(3)进入学习模式,接收训练,训练完成以后保存训练结果,控制系统(3)进入工作模式,以备后续进行跳舞动作;

步骤三,将语音识别系统(4)进入识别模式,对外界声音进行识别,判断是否有识别结果,没有识别结果则继续下一步判断,有识别结果则判断识别结果是否为名称,是名称则将机器人置待命标志,并返回重新识别,若识别结果不是名称,继续判断识别结果是否为待命状态,是待命状态则控制系统(3)发出信号驱动电机驱动电路(2)驱动机器人电机将机器人处于待命动作,若不是待命状态,则返回并重新识别;

步骤四,判断步骤三中没有识别结果的时间是否超时,超时则返回步骤三重新识别,若无法判断超时,则重新训练,清模型存储器之后等待复位。