嵌入式多功能智能玩具机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人，具体说是嵌入式多功能智能玩具机器人。

背景技术：

机器人技术是一个国家科技水平的重要标志和体现，它在社会生产的许多方面都得到了广泛的应用。近年来，随着计算机的广泛普及，机器人逐渐由工业生产走向了人们的生活，如此广泛的应用使得提高全体国民对机器人的理解显得尤为重要，普及机器人教育势在必行。作为人们生活中不可缺少的日用品之一的玩具也进入"机器人时代”。整合了声、光、电功能的各种高科技玩具开始抢占传统玩具的市场。人们对于玩具的“娱乐性、教育性、安全性”方面更高的要求是促使机器人玩具发展的主要原因。

智能玩具机器人是在动态不确定环境下对人工智能的考验，是以各种工控目的为载体的高科技对抗，是培养信息、自动化领域科技人才的重要手段，同时也是展示高科技水平的生动窗口和促进科技成果实用化和产业化的有效途径。智能玩具机器人的研究融入了机器人学、机电一体化技术、通讯与计算机技术、视觉与传感器技术、智能控制与决策等多学科的研究成果，反映出一个国家信息与自动化技术的综合实力。但是，目前玩具机器人智能性较低且功能较少。

技术实现要素：

针对上述技术问题，本实用新型提供一种多功能、智能、集趣味性与安全性于一体的嵌入式多功能智能玩具机器人。

本实用新型解决上述技术问题的具体方案如下：嵌入式多功能智能玩具机器人，包括驱动机器人行走的直流电机和驱动机器人转向的舵机，还包括ARM主控芯片、电机驱动模块、激光传感循迹模块和为该ARM主控芯片供电的电源电路模块，所述激光传感循迹模块将传感信号传送至所述ARM主控芯片，ARM主控芯片根据传感信号控制所述电机驱动模块驱动所述直流电机和舵机工作。

作为优选，还包括语音报警模块，该语音报警模块与所述ARM主控芯片电连接。

作为优选，还包括显示所述语音报警模块播报的语音的液晶显示模块，该液晶显示模块与所述ARM主控芯片电连接。

作为优选，还包括无线通信模块，所述ARM主控芯片通过该无线通信模块与上位机通信。

作为优选，所述机器人行走采用四轮结构，包含后侧左右两驱动轮和由该两驱动轮分别驱动的前侧左右两从动轮，所述直流电机包括驱动左后轮转动的左后轮直流电机和驱动右后轮转动的右后轮直流电机，所述电机驱动模块分别驱动所述左后轮直流电机和右后轮直流电机。

从以上技术方案可知，本实用新型的激光传感循迹模块可用来控制玩具机器人按既定路线快速稳定行驶，增加了智能玩具机器人行驶的安全性；同时，当玩具机器人电量过低或使用玩具机器人过久时，语音报警模块将发出报警语音，用来提醒使用者更换电池或注意休息；液晶显示模块用来显示语音报警模块播报的语音，增加了玩具机器人的趣味性。

附图说明

图1是本实用新型的结构框图。

图2是本实用新型的电源电路模块的电路图。

图3是本实用新型的无线通信模块及外围电路图。

图4是本实用新型的语音报警模块电路电路图。

图5是本实用新型的液晶显示模块接口电路图。

图6是本实用新型的电机驱动模块的电路图。

图7是本实用新型的激光传感循迹模块开关控制电路图。

图8是本实用新型的控制流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细介绍本实用新型：

如图1，嵌入式多功能智能玩具机器人，包括驱动机器人行走的直流电机和驱动机器人转向的舵机10，还包括ARM主控芯片1、电机驱动模块7、激光传感循迹模块6和为该ARM主控芯片供电的电源电路模块2，所述激光传感循迹模块将传感信号传送至所述ARM主控芯片，ARM主控芯片根据传感信号控制所述电机驱动模块驱动所述直流电机和舵机10工作。本实用新型的ARM主控芯片采用S3C2410处理器，它是三星公司基于ARM公司的ARM920T处理器核，采用FBGA封装，采用0.18um制造工艺的32位微控制器。该处理器拥有：独立的16KB指令Cache和16KB数据Cache，MMU，支持TFT的LCD控制器，NAND闪存控制器，3路UART，4路DMA，4路带PWM的Timer ，I/O口，RTC，8路10位ADC，Touch Screen接口，IIC-BUS 接口，IIS-BUS 接口，2个USB主机，1个USB设备，SD主机和MMC接口，2路SPI。

所述激光传感循迹模块6用来控制玩具机器人按既定路线快速稳定行驶，增加了玩具机器人使用安全性。为了提高多功能玩具机器人循迹的精度，本机器人使用基恩士FS-N10系列光纤传感器，可用来检测R、G、B (红、绿、蓝)三色光源，检测范围宽度70±20 mm，高速反应时间300µs。基恩士光纤传感器R、G、B数字光纤传感器通过2个彩色荧屏和3种感测方式检测传统的传感器所不能检测的物体。R、G、B数字放大器的3原色中每一色的接收光量被转换为12位资料。激光传感循迹模块具体电路如图7所示。

如图2，本实用新型的电源电路模块2给ARM主控芯片及相关电路提供工作电压。电源的好坏直接影响到整个玩具机器人控制系统的稳定性，并在一定程度上影响整个系统的功耗。常用的集成稳压芯片有78XX系列和79XX系列，它们是利用串联负反馈来稳定输出电压的，性能较好。本实用新型采用3.7V锂电池供电，锂电性能优良，体积小、重量轻、电密度高。

如图4所示，本实用新型还包括语音报警模块4，该语音报警模块与所述ARM主控芯片电连接；还包括显示所述语音报警模块播报的语音的液晶显示模块5，该液晶显示模块与所述ARM主控芯片电连接。当玩具机器人电量过低或使用玩具机器人过久时，语音报警模块将发出报警语音，用来提醒使用者更换电池或注意休息。语音报警模块以ISD1420语音芯片为核心，ISD1420是美国ISD公司出品的新型单片优质语音录放电路，较之以往所有的语音电路，具有专利技术的模拟处理存储方式，使录放音质极佳，没有常见的背景噪音，且电路断电后语音内容仍不丢失。电路内部由振荡器、语音存储单元、前置放大器、自动增益控制电路、抗干扰滤波器、输出放大器组成。一个最小的录放系统仅由一个麦克风、一个喇叭、两个按钮、一个电源、少数电阻电容组成。液晶显示模块用来显示语音报警模块播报的语音，可增加玩具机器人的趣味性。液晶显示模块具有4位或8位并行、2线或3线串行多种接口方式，内部含有国标一级、二级简体中文字库的点阵图形液晶显示模块；其显示分辨率为128×64，内置8192个16*16点汉字和128个16*8点ASCII字符集。该模块接口方式灵活简单、操作指令方便，可构成全中文人机交互图形界面。可以显示8×4行16×16点阵的汉字。见图5。

本实用新型还包括无线通信模块3，所述ARM主控芯片通过该无线通信模块与上位机通信。无线通信模块用来实现多功能智能玩具机器人与上位机之间进行无线通信。本实用新型使用的无线通信模块以nRF2401射频收发芯片为核心，加上一些外围电路构成。nRF2401内置地址解码器、先入先出堆栈区、解调处理器、时钟处理器、GFSK滤波器、低噪声放大器、频率合成器，功率放大器等功能模块，需要很少的外围元件，因此使用起来非常方便。它提供了一路的数据发送和两路的数据接收功能。工作电压为直流3.3V，数据发送速率可在0~1Mbps之间任意选择，工作于2.4~2.5GHZ ISM频段，芯片能耗非常低，以-5dBm 的功率发射时，工作电流只有10.5mA，接收时工作电流只有18mA，多种低功率工作模式，节能设计更方便。见图3。

所述机器人行走采用四轮结构，包含后侧左右两驱动轮和由该两驱动轮分别驱动的前侧左右两从动轮，所述直流电机包括驱动左后轮转动的左后轮直流电机和驱动右后轮转动的右后轮直流电机，所述电机驱动模块分别驱动所述左后轮直流电机8和右后轮直流电机9。ARM主控芯片不能直接驱动电机，因此采用电机驱动模块来驱动玩具机器人左后轮及右后轮电机，本实用新型采用SGS公司的美国国家半导体公司的L298N驱动芯片作为电机驱动模块主控芯片。L298N是一个集成电路，有15个引脚，内含有2个H桥电路，能够驱动46V、2A以下两个直流电机，接收标准TTL逻辑电平信号。具体电机驱动模块电路如6所示。

图8所示为嵌入式多功能机器人控制流程图。首先机器人启动，接着机器人嵌入式芯片（ARM）初始化，对机器人舵机驱动进行调整，接着利用激光循迹传感器判别机器人是否在规定路线行驶，若机器人不在规定路线行驶，则通过舵机驱动进行调整让机器人按规定路线行驶，接着通过嵌入式芯片内置子程序分别判断机器人使用时间是否超过规定时间、机器人电量是否低于设定值，若机器人使用时间超过规定时间或机器人电路低于设定值，则机器人通过报警模块电路进行报警提醒，否则，机器人继续运动。

以上对本实用新型实施例所提供的技术方案进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型实施例的原理以及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只适用于帮助理解本实用新型实施例的原理；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型实施例，在具体实施方式以及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。