专利名称：可运动式多媒体装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种机器人领域的多媒体装置，特别是涉及一种可运动式多媒体装置。
背景技术：
现阶段，机器人的种类已有多种，有的利用摄像头拍摄到的影像实现机器人视觉，但机器人的用户无法利用拍摄到的影像；搜索机器人和探索机器人可以将拍摄到的动态影像和静态图像传送至所需地点，但采用的是有线传输方式，使用范围受到限制；Irobot公司生产的CoWorker，重点放在遥控、影像传输等方面，没有用户在机器人近前直接对机器人操作的功能，用户离开遥控系统就无法控制机器人，也无法观察到机器人拍摄到的影像，另外，这种机器人采用手臂式结构来调整摄像头的拍摄高度，虽然灵活，但却把摄像头的高度调整和拍摄距离耦合起来，在拍摄过程中只要调整摄像头的高度，就会改变拍摄距离，难以保证拍摄效果。另外，多媒体功能在各种设备中已有广泛的使用，但具有行走、升降等运动方式的多媒体设备尚未出现。
由此可见，上述现有的机器人和多媒体装置均不能将两者特点组合发挥，不能为用户提供更为方便的使用功能，而亟待加以改进。
有鉴于上述现实，本设计人基于丰富的实务经验及专业知识，积极加以研究创新，经过不断的研究、设计，并经反复试作样品及改进后，终于创设出确具实用价值的本实用新型。
实用新型内容本实用新型所要解决的主要技术问题在于，克服现有技术的不足，而提供一种新型结构的可运动式多媒体装置，使其集影像的摄录、播放和传播，影像光碟的制作，收发电子邮件，接听拨打电话和防撞自行走等操作于一身，具有安全监控、语音报警、定时提醒、网络视频广播等功能，同时，既能直接对其操作，又能遥控对其操作。机械结构分为主框架、轮子和三自由度结构体；电气结构分为电源、上位机、下位机和外部设备。
通过运动系统，本实用新型可运动式多媒体装置可以通过行走轮按照事先规划好的路径自动行走，在一定范围内以一定的速度直线行走或转弯，运动中遇到障碍物时可自动停止或绕行，摄像平台可按设定的速度做升降运动，云台可以做俯仰和旋转运动。
通过控制系统的上位机和运动系统的结合动作，用户通过网络可在远端控制摄像和运动；通过控制系统的上位机和多媒体系统的结合动作，用户通过网络可广播现场的影像或完成多向交互影音交流(电视电话会议)。
通过上位机系统、运动系统和多媒体系统的结合动作，本实用新型可运动式多媒体装置可以对指定目标进行跟踪拍摄。
在软件的支持下，本实用新型可运动式多媒体装置除可完成普通的触摸屏控制、手写输入、录制影像、刻录VCD光盘、光盘回放、电子邮件操作、免提电话、自动答录、参数设置和社区生活服务外，还能配合安全监控，当安全监控系统发现有异常状况发生时，立刻拨通事先设定的报警电话号码，用设定的语音内容报警，或立即播放设定的报警语音或音效，起到警示的作用。
本实用新型解决其主要技术问题是采用以下技术方案来实现的。
一种可运动式多媒体装置，其特征在于将含有多媒体计算机软、硬件及外设的电路结构与可行走的机械框架组合，并配有无线传输设备，在一个核心框架的上面装有升降机构、装在云台上的摄像设备、音响设备、显示设备、计算机输入设备、无线传输设备，核心框架的下面装有行走机构，核心框架的前后及侧面装有防撞传感器，核心框架的内部装有具有多媒体软件的计算机(上位机)装置，和具有运动控制、电源电压检测、障碍物探测辅助电路的微型计算机系统组成的下位机，以及电机及其驱动电路，构成一套机电一体化设备；该装置设有计算机输入设备和遥控器设备，计算机输入设备和/或遥控器控制该装置工作。
本实用新型解决其主要技术问题还可采用以下技术措施来进一步实现。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的下位机主板由数据信号处理器通过数据总线与可编程逻辑门阵列和存储器芯片连接，并连接辅助电路组成，可编程逻辑门阵列(FPGA)通过中断信号线向数据信号处理器发送中断信号，数据信号处理器中的脉宽调制(PWM)发生器向FPGA中的PWM信号处理器发送PWM信号。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的下位机主板也可以由普通计算机或嵌入式计算机系统及辅助电路组成。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的下位机主板还可以由以PIC、ARM等芯片为核心的微型计算机系统及辅助电路组成。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的防撞传感器包括接触式防撞传感器组和非接触式防撞传感器组。
前述的可运动式多媒体装置，其中防撞传感器，其中接触式防撞传感器组由若干防撞开关连接构成；其中非接触式防撞传感器组由一个以上的超声波传感器连接构成。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的行走机构带有驱动轮和导向轮，驱动轮在动力部件的带动下转动。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的行走机构，其中的导向轮安装在万向轴上；其中的动力部件是行走电机组。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的无线传输设备包括音视频发射器、遥控器接收器、无线电话传输器和无线网卡。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的电路结构由下述连接关系构成下位机由数据信号处理器(DSP)中的串行通信接口通过异步通信接口电路，与上位机之间连接；电池的端电压经过A/D转换器接口电路连接到数据信号处理器中的A/D转换器；防撞开关组的信号通过数字I/O端口接口电路，送入FPGA的数字I/O端口，超声波传感器组经过超声波传感器接口电路与FPGA的超声波传感器控制器端口实现双向信号连接；FPGA中的PWM信号处理器经过PWM信号输出接口电路将驱动脉冲输出到电机驱动电路，电机驱动电路使左右行走电机、升降电机、旋转电机和俯仰电机转动，分别带动左右行走轮、升降机构、旋转机构和俯仰机构动作，电机组的转数经过正交码盘信号输入接口电路反馈至FPGA的正交编码计数器；计算机输入设备、显示设备、遥控器端显示器、VCD刻盘机、音箱的输入端，麦克风、摄像设备的输出端分别与上位机连接，无线电话转接器与上位机之间使用数据线连接，无线电话转接器的输入端通过无线信号与电话网络连接。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的遥控器与上位机之间使用无线射频信号连接。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的上位机的主板还连接视频压缩采集卡、VGA/AV视频转换器、外部存储驱动器、无线网卡、声卡；使用液晶显示器时还需连接液晶输出转换模块。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的上位机主板连接的外部存储驱动器，包括可刻录光盘驱动器(CDRW)和硬盘驱动器；还可以包括软盘驱动器。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的计算机输入设备和显示设备，可以是触摸显示屏、键盘和其它显示设备。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的电机驱动电路包括大功率驱动电路和小功率驱动电路；大功率驱动电路是功率输出器件、开关晶体管和电路辅助元件的组合电路结构，小功率驱动电路是专用集成电路芯片与电路辅助元件的组合电路结构。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的大功率驱动电路结构由四个MOSFET器件T1、T2、T3、T4和两个三极管T13、T14及电阻构成T1与T2的源极共同连接电源输出端，T3与T4的源极共同连接电源地线，T1与T3的漏极短接后接电机电枢两个接点中的一个，T2与T4的漏极短接后接电机电枢的另外一个接点，T1的栅极经过一个电阻连接电源输出端、经过另一个电阻连接T13的集电极，T3的栅极直接连接T14的发射极、经过一个电阻连接电源地，T2的栅极经过一个电阻连接电源输出端、经过另一个电阻连接T14的集电极，T4的栅极直接连接T13的发射极、经过一个电阻连接电源地，T13的基极与T14的基极与一对相位互补的PWM信号一一对应相接。
前述的可运动式多媒体装置，其中所述的小功率驱动电路结构以专用集成电路芯片LMD18245为核心其管脚1和15分别连接电机电枢的两端，其管脚4、6、7、8、10和11分别连接一个电阻，这些电阻的另一端与管脚14共同连接到驱动电源输出，其管脚3和13分别经过一个电阻—电容并联电路后，与管脚5和12共同连接到电源地，其管脚9连接电源输出，其管脚2空置，在电源输出端与电源地之间连接有滤波电容。
本实用新型与现有技术相比具有明显的优点和有益效果。由以上技术方案可知，本实用新型将机械运动、自动化控制、通讯与计算机等多种技术融合，将计算机的多媒体处理能力充分发挥出来，其所具有的通用性、灵活性和用户友好性极大地方便了人们对多媒体信息的利用。
综上所述，本实用新型可运动式多媒体装置，其在技术发展空间有限的领域中，不论在结构上或功能上皆有较大的改进，且在技术上有较大的进步，并产生了好用及实用的效果，而确实具有增进的功效，从而更加适于实用，诚为一新颖、进步、实用的新设计。
本实用新型的具体实施方式
由以下实施例及其附图详细给出。
图1是本实用新型的组合结构外观立体图。
图2是本实用新型的分解立体图。
图3是本实用新型的电气主框图。
图4是本实用新型的大功率驱动电路图。
图5是本实用新型的小功率驱动电路图。
图中标号1.摄像头2.云台3.升降机构4.核心框架 5.音箱6.触摸液晶屏7.电源转换器8.超声波感应器9.防撞开关
10.上位机11.下位机 12.遥控器译码器13.无线电话转接器14.遥控器接收器15.VCD刻盘机16.驱动轮17.导向轮 18.电池19.操纵系统 20.电机组 21.多媒体系统具体实施方式
以下结合附图及较佳实施例，对依据本实用新型提出的可运动式多媒体装置其具体实施方式
、结构、特征及其功效，详细说明如后。
请参阅图1、图2所示，本实用新型可运动式多媒体装置，其机械部分主要包括摄像头(1)安装在云台(2)上，云台(2)安装在升降机构(3)上，升降机构(3)安装在核心框架(4)上，升降机构(3)两侧装有音箱(5)，前部装有触摸液晶屏(6)，核心框架(4)的顶板上部在升降机构(3)前面装有遥控器译码器(12)、无线电话转接器(13)和遥控器接收器(14)，核心框架(4)的中部前、后方向装有超声波感应器(8)，核心框架(4)中的格架上装有电源转换器(7)、VCD刻盘机(15)、上位机(10)和下位机(11)，核心框架(4)的底板上面装有电池(18)，核心框架(4)的底板的前面、侧前面、后面、侧后面均装有防撞开关(9)，核心框架(4)的底板下面，后部装有两个驱动轮(16)、前部装有一个具有万向轴的导向轮(17)。
请参阅图3所示，本实用新型可运动式多媒体装置，其电气部分主要包括多媒体系统(21)、操纵系统(19)、上位机(10)、下位机(11)和电机组(20)。多媒体系统(21)的液晶显示屏(6)、VCD刻盘机(15)、音箱(5)的输入端，麦克风、摄像头(1)的输出端分别与上位机(10)通过相应电缆连接，无线电话转接器(13)与上位机(10)之间使用双向数据总线连接，无线电话转接器(13)的输入端连接调制解调器。遥控器端显示器的输入信号由上位机通过射频输出。
操纵系统(19)的触摸屏(6)与上位机(10)连接，遥控器与上位机(10)之间使用无线射频信号连接。
下位机(11)由数据信号处理器TMS320F240通过数据总线与可编程逻辑门阵列FLEX10K50和存储器芯片61C1024连接，可编程逻辑门阵列(FPGA)通过中断信号线向数据信号处理器发送中断信号，数据信号处理器中的脉宽调制(PWM)发生器向FPGA中的PWM信号处理器发送PWM信号。数据信号处理器中的串行通信接口通过辅助的异步通信接口电路，与上位机(10)之间连接，构成数据通道。电池(18)的端电压经过A/D转换器接口电路连接到数据信号处理器中的A/D转换器，用于电池充电提示信号。防撞开关组(9)的信号通过数字I/O端口接口电路，送入FPGA的数字I/O端口，超声波传感器组(8)经过超声波传感器接口电路与PGFA的超声波传感器控制器端口实现双向信号连接，构成运动中遇到障碍物时可自动停止或绕行的能力。FPGA中的PWM信号处理器经过PWM信号输出接口电路将驱动脉冲输出到电机驱动电路(20)，电机驱动电路(20)使左右行走电机、升降电机、旋转电机和俯仰电机转动，分别带动左右行走轮(16)、升降机构(3)、旋转机构和俯仰机构[云台(2)]动作，电机组的转数经过正交码盘信号输入接口电路反馈至FPGA的正交编码计数器，形成在一定范围内以一定的速度直线行走或转弯的能力。
电机驱动电路(20)包括大功率驱动电路和小功率驱动电路大功率驱动电路连接左、右行走和升降电机，小功率驱动电路连接俯仰和旋转电机。
请参阅图4所示，本实用新型可运动式多媒体装置，其大功率驱动电路由四个MOSFET器件T1、T2、T3、T4和两个三极管T13、T14及电阻构成T1与T2的源极共同连接电源输出端，T3与T4的源极共同连接电源地线，T1与T3的漏极短接后接电机电枢两个接点中的一个，T2与T4的漏极短接后接电机电枢的另外一个接点，T1的栅极经过一个电阻连接电源输出端、经过另一个电阻连接T13的集电极，T3的栅极直接连接T14的发射极、经过一个电阻连接电源地，T2的栅极经过一个电阻连接电源输出端、经过另一个电阻连接T14的集电极，T4的栅极直接连接T13的发射极、经过一个电阻连接电源地，T13的基极与T14的基极与一对相位互补的PWM信号一一对应相接。
请参阅图5所示，本实用新型可运动式多媒体装置，其小功率驱动电路以专用集成电路芯片LMD18245为核心其管脚1和15分别连接电机电枢的两端，其管脚4、6、7、8、10和11分别连接一个电阻，这些电阻的另一端与管脚14共同连接到驱动电源输出，其管脚3和13分别经过一个电阻—电容并联电路后，与管脚5和12共同连接到电源地，其管脚9连接电源输出，其管脚2空置，在电源输出端与电源地之间连接有滤波电容。
本实用新型所涉及的音视频发射器、遥控器接收器、无线电话传输器和无线网卡、数字I/O端口接口电路、超声波传感器接口电路、PWM信号输出接口电路、正交码盘信号输入接口电路、A/D转换器接口电路和异步通信接口电路以及电源电压检测电路都是成熟技术，在此不赘述。
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，特别是在集成电路工业高速发展的当今，将几种集成电路的功能集成在一块集成电路中已经成为很平常的事，能实现同一种功能的集成电路也有多种型号，但凡是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(例如使用主要功能相同而型号不同的集成电路)、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。
权利要求1.一种可运动式多媒体装置，其特征在于将含有多媒体计算机软、硬件及外设的电路结构与可行走的机械框架组合，并配有无线传输设备，在一个核心框架的上面装有升降机构、装在云台上的摄像设备、音响设备、显示设备、计算机输入设备、无线传输设备，核心框架的下面装有行走机构，核心框架的前后及侧面装有防撞传感器，核心框架的内部装有具有多媒体软件的计算机(上位机)装置，和具有运动控制、电源电压检测、障碍物探测辅助电路的微型计算机系统组成的下位机，以及电机及其驱动电路，构成一套机电一体化设备；该装置设有计算机输入设备和遥控器设备，计算机输入设备和/或遥控器控制该装置工作。
2.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的下位机主板由数据信号处理器通过数据总线与可编程逻辑门阵列和存储器芯片连接，并连接辅助电路组成，可编程逻辑门阵列(FPGA)通过中断信号线向数据信号处理器发送中断信号，数据信号处理器中的脉宽调制(PWM)发生器向FPGA中的PWM信号处理器发送PWM信号。
3.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的下位机主板也可以由普通计算机或嵌入式计算机系统及辅助电路组成。
4.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的下位机主板还可以由以PIC、ARM芯片为核心的微型计算机系统及辅助电路组成。
5.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的防撞传感器包括接触式防撞传感器组和非接触式防撞传感器组。
6.根据权利要求5所述的可运动式多媒体装置，其特征在于所述的防撞传感器，其中接触式防撞传感器组由一个以上的防撞开关连接构成；其中非接触式防撞传感器组由一个以上的超声波传感器连接构成。
7.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的行走机构带有驱动轮和导向轮，驱动轮在动力部件的带动下转动。
8.根据权利要求7所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的行走机构，其中的导向轮安装在万向轴上；其中的动力部件是行走电机组。
9.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的无线传输设备包括音视频发射器、遥控器接收器、无线电话传输器和无线网卡。
10.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的电路结构由下述连接关系构成下位机由数据信号处理器(DSP)中的串行通信接口通过异步通信接口电路，与上位机之间连接；电池的端电压经过A/D转换器接口电路连接到数据信号处理器中的A/D转换器；防撞开关组的信号通过数字I/O端口接口电路，送入FPGA的数字I/O端口，超声波传感器组经过超声波传感器接口电路与FPGA的超声波传感器控制器端口实现双向信号连接；FPGA中的PWM信号处理器经过PWM信号输出接口电路将驱动脉冲输出到电机驱动电路，电机驱动电路使左右行走电机、升降电机、旋转电机和俯仰电机转动，分别带动左右行走轮、升降机构、旋转机构和俯仰机构动作，电机组的转数经过正交码盘信号输入接口电路反馈至FPGA的正交编码计数器；计算机输入设备、显示设备、遥控器端显示器、VCD刻盘机、音箱的输入端，麦克风、摄像设备的输出端分别与上位机连接，无线电话转接器与上位机之间使用数据线连接，无线电话转接器的输入端通过无线信号与电话网络连接。
11.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的遥控器与上位机之间使用无线射频信号连接。
12.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的上位机的主板还连接视频压缩采集卡、VGA/AV视频转换器、外部存储驱动器、无线网卡、声卡；使用液晶显示器时还需连接液晶输出转换模块。
13.根据权利要求12所述的可运动式多媒体装置，其特征在于所述的上位机主板连接的外部存储驱动器，包括可刻录光盘驱动器(CDRW)和硬盘驱动器；还可以包括软盘驱动器。
14.根据权利要求1所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的计算机输入设备和显示设备，可以是触摸显示屏、键盘和其它显示设备。
15.根据权利要求10所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的电机驱动电路包括大功率驱动电路和小功率驱动电路；大功率驱动电路是功率输出器件、开关晶体管和电路辅助元件的组合电路结构，小功率驱动电路是专用集成电路芯片与电路辅助元件的组合电路结构。
16.根据权利要求15所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的大功率驱动电路结构由四个MOSFET器件T1、T2、T3、T4和两个三极管T13、T14及电阻构成T1与T2的源极共同连接电源输出端，T3与T4的源极共同连接电源地线，T1与T3的漏极短接后接电机电枢两个接点中的一个，T2与T4的漏极短接后接电机电枢的另外一个接点，T1的栅极经过一个电阻连接电源输出端、经过另一个电阻连接T13的集电极，T3的栅极直接连接T14的发射极、经过一个电阻连接电源地，T2的栅极经过一个电阻连接电源输出端、经过另一个电阻连接T14的集电极，T4的栅极直接连接T13的发射极、经过一个电阻连接电源地，T13的基极与T14的基极与一对相位互补的PWM信号一一对应相接。
17.根据权利要求15所述的可运动式多媒体装置，其特征在于其中所述的小功率驱动电路结构以专用集成电路芯片LMD18245为核心其管脚1和15分别连接电机电枢的两端，其管脚4、6、7、8、10和11分别连接一个电阻，这些电阻的另一端与管脚14共同连接到驱动电源输出，其管脚3和13分别经过一个电阻—电容并联电路后，与管脚5和12共同连接到电源地，其管脚9连接电源输出，其管脚2空置，在电源输出端与电源地之间连接有滤波电容。
专利摘要一种可运动式多媒体装置，将含有多媒体计算机软、硬件及外设的电路结构与可行走的机械框架组合，并配有无线传输设备，在一个核心框架的上面装有升降机构、装在云台上的摄像设备、音响设备、显示设备、计算机输入设备、无线传输设备，核心框架的下面装有行走机构，核心框架的前后及侧面装有防撞传感器，核心框架的内部装有具有多媒体软件的计算机(上位机)系统，和具有运动控制、电源电压检测、障碍物探测等能力的微型计算机系统组成的下位机及辅助电路，以及电机及其驱动电路，构成一套机电一体化设备；此设备在计算机输入设备和/或遥控器的控制下工作。
文档编号G06F13/14GK2619311SQ0323624
公开日2004年6月2日 申请日期2003年1月17日 优先权日2003年1月17日
发明者李宁, 苏飞 申请人:北京数维时空科技发展有限公司