对应连接；两个光电鼠标传感器11、12的片选端CS分别与第一电源与信号输入\输出控制端口 13的CSl和CS2对应连接；可分别通过控制两个光电鼠标传感器I的片选端口 CS1、CS2对其进行访问。两个光电鼠标传感器11、12的运动控制检测端MOT1N分别与第一电源与信号输入\输出控制端口 13的M0T10N1和M0T10N2对应连接；两个光电鼠标传感器11、12的供电端VCC、数字地端GND和模拟地端AGND分别与第一电源与信号输入\输出控制端口13的VCC、GND和AGND对应连接。第一电源与信号输入\输出控制端口 13的数量为10，包括 MISO、MOS1、SCLK、CS 1、CS2、MOTI ONl、MOT10N2、VCC、GND 和 AGND。
[0028]如图5所示，所述光电循迹模块2包括第二电路板24、四个光电接近式传感器21和第二电源与信号输入\输出控制端口 22 ;所述四个光电接近式传感器21等间距平行固设于第二电路板24上；所述第二电源与信号输入\输出控制端口 22固设于第二电路板24上且位于四个光电接近式传感器21的正中间；所述四个光电接近式传感器21的输入输出端口均通过第二电源与信号输入\输出控制端口 22与另一个扩展端口 7相连接。所述第二电路板24的两端各设有一个第二固定通孔23。
[0029]光电循迹模块2的整体尺寸:长*宽*高为60mm*21mm*3mm，供电电压为1.9v-3.3v0
[0030]在微小型移动机器人应用过程中，分别通过光电定位模块1、光电循迹模块2两端的第一定位通孔13和第二定位通孔23，利用定位螺丝将它们固定在移动机器人底盘的底面上，也可通过定位螺丝调节以上两模块离地面的高度，保证其测量的精确性。
[0031]如图6所示，每个光电接近式传感器21的内部集成了光电发射管和光敏接收器；可利用通用微控制器对其进行控制，直接作为灰度传感器使用，从而可大大降低循迹模块的体积。光电发射管通过外围NPN型的三极管Tl 1、电阻R12和电阻R13直接驱动，三极管Tll的发射极接地、集电极与光电发射管的输入端相连接，电阻R13串连在三极管Tll的集电极上，电阻R12串连在三极管Tll的基极上，三极管Tll的发射极接地、集电极与光电发射管的输入端相连接，电阻R13串连在三极管Tll的集电极上，电阻R12串连在三极管Tll的基极上，四个三极管Tll的基极连接在一起形成一个控制输入端CTRB，四个光敏接收器的输出端分别为OUT1、OUT2、OUT3和0UT4，这四个输出端OUT1、OUT2、OUT3和0UT4均通过一个下拉电阻R14接地；光电接近式传感器21的供电端VCC、接地端GND以及所述控制输入端CTRB和四个输出端OUT1、OUT2、OUT3和0UT4分别连接至第二电源与信号输入\输出控制端口 22的相应端口上。所述四个光电接近式传感器21隶属于同一型号，均采用欧姆龙公司的SFH9201，第二电源与信号输入\输出控制端口 22采用标准10针的FPC扁平电缆插座，其包括 10 个端口，分别为 VCC、GND、CTRB, OUTl、0UT2、0UT3、0UT4、NCl、NC2 和 NC3，其中，NC1、NC2和NC3为以后扩展用的保留端口。电阻R12-R14的阻值可分别选择10K、75和IK欧姆，三极管11可选择友顺科技公司的9018。当控制输入端CTRB为高电平时，四个光电接近式传感器21工作，它们的输出端0UT1、0UT2、0UT3和0UT4分别输出与反射光强有关的光电流，并通过下拉接地电阻R14直接转换成模拟输出电压，从而可通过判断输出电压的大小将其作为灰度传感器使用，用于移动微机器人循迹控制。
【主权项】
1.一种具有定位与循迹功能的微小型移动机器人运动底盘，其特征在于:包括机械底盘(5)、微控制器、光电定位模块(I)、光电循迹模块(2)、两个差动驱动轮(3)和一个万向牛眼轮(4);两个差动驱动轮(3)设在机械底盘(5)的两侧，光电定位模块(1)、光电循迹模块(2)和万向牛眼轮(4)分别镶嵌在机械底盘(5)的底面上，并且两个差动驱动轮(3)和万向牛眼轮(4)呈等腰三角形分布；所述机械底盘(5)的顶面上设有两个扩展端口(6、7); 所述光电定位模块(I)包括第一电路板(15)、两个光电鼠标传感器(11、12)和第一电源与信号输入\输出控制端口(13);两个光电鼠标传感器(11、12)平行固设在第一电路板(15)上，并且两个光电鼠标传感器(11、12)的数据端口级联在一起；所述第一电源与信号输入\输出控制端口(13)固设于第一电路板(15)上且位于两个光电鼠标传感器(11、12)的正中间；所述两个光电鼠标传感器(11、12)的各端口分别与第一电源与信号输入\输出控制端口( 13 )的端口对应连接，并且第一电源与信号输入\输出控制端口( 13 )与一个扩展端口(6)相连接； 所述光电循迹模块(2 )包括第二电路板(24 )、四个光电接近式传感器(21)和第二电源与信号输入\输出控制端口(22);所述四个光电接近式传感器(21)等间距平行固设于第二电路板(24)上；所述第二电源与信号输入\输出控制端口(22)固设于第二电路板(24)上且位于四个光电接近式传感器(21)的正中间；所述四个光电接近式传感器(21)的输入输出端口均通过第二电源与信号输入\输出控制端口(22)与另一个扩展端口(7)相连接。2.根据权利要求1所述的具有定位与循迹功能的微小型移动机器人运动底盘，其特征在于:所述差动驱动轮(3)包括微型步进电机(31)和轮子(32);微型步进电机(31)安装在机械底盘(5)顶面上的凹槽中，轮子(32)外侧设有防滑橡胶胶带。3.根据权利要求1所述的具有定位与循迹功能的微小型移动机器人运动底盘，其特征在于:所述第一电路板(15)两端各设有一个第一固定通孔(14);所述第二电路板(24)的两端各设有一个第二固定通孔(23)。4.根据权利要求1所述的具有定位与循迹功能的微小型移动机器人运动底盘，其特征在于:所述光电鼠标传感器(11、12)米用原相科技公司的ADNS-3530，第一电源与信号输入\输出控制端口( 13 )为标准10针的FPC扁平电缆插座；两个光电鼠标传感器(11、12 )的数据输出端MISO、数据输入端MOSI和时钟输入端SCLK通过共用SPI总线级联在一起并分别与第一电源与信号输入\输出控制端口(13)的MISO、MOSI和SCLK对应连接；两个光电鼠标传感器(11、12)的片选端CS分别与第一电源与信号输入\输出控制端口(13)的CSl和CS2对应连接；两个光电鼠标传感器(11、12 )的运动控制检测端MOT1N分别与第一电源与信号输入\输出控制端口( 13)的M0T10N1和M0T10N2对应连接；两个光电鼠标传感器(11、12)的供电端VCC、数字地端GND和模拟地端AGND分别与第一电源与信号输入\输出控制端口( 13)的VCC、GND和AGND对应连接。5.根据权利要求1所述的具有定位与循迹功能的微小型移动机器人运动底盘，其特征在于:所述光电接近式传感器(21)的内部集成了光电发射管和光敏接收器；光电发射管通过外围NPN型的三极管Tl 1、电阻R12和电阻R13直接驱动，三极管Tll的发射极接地、集电极与光电发射管的输入端相连接，电阻R13串连在三极管Tll的集电极上，电阻R12串连在三极管Tll的基极上，四个三极管Tll的基极连接在一起形成一个控制输入端CTRB，四个光敏接收器的输出端分别为OUTl、0UT2、0UT3和0UT4，这四个输出端OUTl、0UT2、0UT3和0UT4均通过一个下拉电阻R14接地；光电接近式传感器(21)的供电端VCC、接地端GND以及所述控制输入端CTRB和四个输出端0UT1、0UT2、0UT3和0UT4分别连接至第二电源与信号输入\输出控制端口(22)的相应端口上。6.根据权利要求1或5所述的具有定位与循迹功能的微小型移动机器人运动底盘，其特征在于:所述四个光电接近式传感器(21)均采用欧姆龙公司的SFH9201，第二电源与信号输入\输出控制端口(22)采用标准10针的FPC扁平电缆插座。
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有定位与循迹功能的微小型移动机器人运动底盘，包括机械底盘、微控制器、光电定位模块、光电循迹模块、两个差动驱动轮和一个万向牛眼轮；两个差动驱动轮设在机械底盘的两侧，光电定位模块、光电循迹模块和万向牛眼轮分别镶嵌在机械底盘的底面上，并且两个差动驱动轮和万向牛眼轮呈等腰三角形分布；所述机械底盘的顶面上设有两个扩展端口；本实用新型在微小尺寸的限制下，结合现有先进的光电传感技术，紧凑地将光电定位与光电循迹功能集成在微小型移动微机器人运动底盘中，使微小型移动机器人运动底盘同时具备了定位与循迹功能，可大大提高其在不同研究应用中的智能性。
【IPC分类】G05D1/02
【公开号】CN204650274
【申请号】CN201520222759
【发明人】张大伟, 盛路晨, 崔志铭, 李海霞, 杨晨光, 邓计才
【申请人】郑州大学, 郑州雁桥电子科技有限公司
【公开日】2015年9月16日
【申请日】2015年4月14日