一种多功能教育机器人的控制电路的制作方法

本实用新型属于教育机器人技术领域，尤其涉及一种多功能教育机器人的控制电路。

背景技术：

教育机器人就是以机器人为载体，来完成相关学科教学的一个系统平台。在工程教育中以教育机器人为实践方法，让学生通过教育机器人这个综合的技术与创新平台，在教师的指导下，主动地去探索、发现、联系相关事物，加工信息，建构知识，使学生由被动接受转变为主动探索，这更有利于培养学生的创新精神，以及发现问题、解决问题的能力。而教育机器人作为建构主义理论在工程教育中最好的实践方法，已经在西方国家成为应用热点。

国内公司所生产的教育机器人产品主要是服务型，如：切菜机器人、引路机器人，针对教育的机器人产品在国内市场上很少。而国外公司的教育机器人产品不但价格昂贵，其对学生编程能力要求很高例如：熟悉linux、vc等编程语言，根本不适合我国的教育现状。其中很多教育机器人的应用是以竞赛为形式，而机器人竞赛毕竟只是针对少数学生而言的，大多数的学生在日常学习中并没有合适的教育机器人产品。当前随着素质教育的推广，我国的很多教育机构已经认识到教育机器人在教学中的优越性，并逐步把教育机器人应用到了教育中。

其中用以学生学习理解编程以及检验编程逻辑正确性的教育机器人更加适用，例如单片机控制电机使机器人行走，根据红外传感器的信号来规避障碍，rgb灯根据单片机指令做出不同的颜色指示，通过颜色传感器采集的信息作出相应的指令，或者按照指定的路线进行巡线等。但是教育机构用以培训的教育机器人功能单一，尤其的是只安装一种传感器，在完成变成编程后，需要不同的机器人来做实验，加大了教育机构的投入成本，并且没有充电功能，导致电池耗费较高，同时大多的机器人只采用一组电机用以机器人的行走，并没有驱动手臂的电机，导致不够生动形象，也不利于学生举一反三的应用。

技术实现要素：

针对现有技术的不足，该实用新型提供一种多功能教育机器人的控制电路，具备主流的usb充电功能，并且设置两组电机驱动芯片来帮助学生举一反三控制电机，同时能够同时安装多种传感器。

为了实现上述目的，该实用新型提供一种多功能教育机器人的控制电路，包括usb充电单元、电源转换模块、mcu、马达驱动芯片和传感器转接座，所述其中usb充电单元一端与usb接口连接，另一端与蓄电池的充电端连接，蓄电池的输出端与电源转换模块的输入端连接，电源转换模块的输出端分别与mcu和马达驱动芯片的电平输入端连接，mcu的传感器通讯端与传感器转接座连接，传感器转接座用以接入多个传感器，mcu的马达控制端与马达驱动芯片的输入端连接，马达驱动芯片的输出端与马达连接，其中设置两个马达驱动芯片，每个马达驱动芯片连接两个马达。

作为本实用新型一种多功能教育机器人的控制电路的进一步改进：所述usb充电单元采用型号为mp2615的充电芯片，充电芯片输出9.0v电压给蓄电池充电，蓄电池输出8.4v电压。

作为本实用新型一种多功能教育机器人的控制电路的进一步改进：所述电源转换模块包括8.4v-5v电源转换电路和5v-3.3v电源转换电路，8.4v-5v电源转换电路采用型号为sgm6130的降压芯片，蓄电池输出端经第十一电容c11、第十二电容c12、第十电容c10组成的输入滤波电路接地，并与降压芯片的in引脚电连接，降压芯片的ss引脚经第十三电容c13接地，降压芯片的gnd引脚直接接地，降压芯片的comp引脚依次经第十七电容c17和第十二电阻r12接地，并且comp引脚与第十七电容c17节点与地之间连接第十八电容c18，降压芯片的fb引脚经第九电阻r9接地，降压芯片的bs引脚依次经第七电阻r7和第六电容c6与降压芯片的sw引脚连接，降压芯片的sw引脚经第二电感l2输出电压，并且降压芯片的sw引脚经第八电阻r8连接于降压芯片的sw引脚和第二电感l2的节点，降压芯片的sw引脚和第二电感l2的节点经第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16组成的输出滤波电路接地，降压芯片的sw引脚经第二二极管d2接地，其中第九电阻r9的阻值为10kω，第八电阻r8的阻值为52.5kω，降压芯片的sw引脚经第二电感l2输出5v电压。

作为本实用新型一种多功能教育机器人的控制电路的进一步改进：所述5v-3.3v电源转换电路采用型号为ams1117-3.3的稳压芯片，8.4v-5v电源转换电路的5v输出电压经用以输入滤波的第十九电容c19接地，并与稳压芯片的in引脚连接，稳压芯片的gnd引脚直接接地，稳压芯片的out引脚输出3.3v电压，并且稳压芯片的out引脚经用以输出滤波的第二十一电容c21、第二十电容c20接地。

作为本实用新型一种多功能教育机器人的控制电路的进一步改进：所述mcu的型号为stm32f030c8t6，马达驱动芯片的型号为ba6845fs，mcu的电平输入端与5v-3.3v电源转换电路输出的3.3v电压连接，马达驱动芯片的电平输入端与8.4v-5v电源转换电路输出的5v电压连接。

作为本实用新型一种多功能教育机器人的控制电路的进一步改进：所述传感器转接座连接颜色传感器和红外传感，其中红外传感器设置两个。

有益效果

该实用新型一种多功能教育机器人的控制电路，1、设置usb充电单元，具有主流的usb充电功能，使用更加方便，也避免电池的浪费；2、设置两个马达驱动芯片，并且每个马达驱动芯片能够链接两个电机，即满足四个电机的应用，使机器人拥有更多的功能；3、设置的传感器转接座可以连接多种传感，使机器人拥有更多的功能，

附图说明

图1为本实用新型控制电路的结构框图；

图2为本实用新型mcu引脚连接电路图；

图3为本实用新型usb充电单元的电路图；

图4为本实用新型电源转换模块的电路图；

图5为本实用新型马达驱动芯片连接的电路图；

图6为本实用新型传感器转接座和传感器的连接电路图；

图7为本实用新型的附属电路图；

图中：1、usb充电单元，2、电源转换模块，3、mcu，4、马达驱动芯片，5、传感器转接座。

具体实施方式

如图所示，一种多功能教育机器人的控制电路，包括usb充电单元1、电源转换模块2、mcu3、马达驱动芯片4和传感器转接座5，其中，usb充电单元1可以使机器人具有主流的usb充电功能，使用更加方便，也避免电池的浪费，其主要采用型号为mp2615的充电芯片，充电芯片输出9.0v电压给蓄电池充电，蓄电池输出8.4v电压，然后经电源转换模块2的8.4v-5v电源转换电路和5v-3.3v电源转换电路，分别用以生成给mcu1提供电源的3.3v电压和给马达驱动芯片4提供电源的5v电压。

其中mcu3的型号为stm32f030c8t6，马达驱动芯片4的型号为ba6845fs，而且设置两个马达驱动芯片4，每个马达驱动芯片4连接两个马达，可以使机器人拥有更多的功能，例如相比于传统的机器人只有两个脚上的电机，该机器人两个手臂同样再安装两个电机，使机器人更加生动，也有利于学生们对编程有举一反三的更多认识和学习。例如mcu3控制输出信号in11、in12、in21、in22按照以下逻辑，控制out11、out12、out21、out22的输出电平，使电机正转、反转和停止。

传感器转接座5用以连接颜色传感器和红外传感器，其中红外传感器设置两个，即该机器人可以连接多种传感器，使其具有更多的功能，例如在机器人的两侧设置分别安装红外传感器，用以检测障碍物，通过学生的编程来控制机器人做规避运动；在机器人上安装颜色传感器通过采集到的颜色，由学生编程相应的控制指令，或者红外传感器朝下，由学生编程按照规定的路线运动等，使一个机器人能够满足学生们不同的编程学习，降低教育投入成本。

其中8.4v-5v电源转换电路采用型号为sgm6130的降压芯片，蓄电池输出端经第十一电容c11、第十二电容c12、第十电容c10组成的输入滤波电路接地，并与降压芯片的in引脚电连接，降压芯片的ss引脚经第十三电容c13接地，降压芯片的gnd引脚直接接地，降压芯片的comp引脚依次经第十七电容c17和第十二电阻r12接地，并且comp引脚与第十七电容c17节点与地之间连接第十八电容c18，降压芯片的fb引脚经第九电阻r9接地，降压芯片的bs引脚依次经第七电阻r7和第六电容c6与降压芯片的sw引脚连接，降压芯片的sw引脚经第二电感l2输出电压，并且降压芯片的sw引脚经第八电阻r8连接于降压芯片的sw引脚和第二电感l2的节点，降压芯片的sw引脚和第二电感l2的节点经第十四电容c14、第十五电容c15、第十六电容c16组成的输出滤波电路接地，降压芯片的sw引脚经第二二极管d2接地，其中第九电阻r9的阻值为10kω，第八电阻r8的阻值为52.5kω，则降压芯片的sw引脚经第二电感l2输出电压值＝0.8*((r8+r9)/r9)＝0.8*((62.5k+10k)/10k)＝5v。

其中所述5v-3.3v电源转换电路采用型号为ams1117-3.3的稳压芯片，8.4v-5v电源转换电路的5v输出电压经用以输入滤波的第十九电容c19接地，并与稳压芯片的in引脚连接，稳压芯片的gnd引脚直接接地，稳压芯片的out引脚输出3.3v电压，并且稳压芯片的out引脚经用以输出滤波的第二十一电容c21、第二十电容c20接地。

并且mcu3还提供io端口，实现传感器的扩展，以及mcu3的其他附属电路，例如5v和3.3v电平转换电路，采用mos管解决电平兼容问题；上电复位电路；开机指示电路；下载调试电路和测试点；蓄电池检测电路等。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。