一种基于STM32的自平衡桌面机器人系统

本发明涉及桌面级服务机器人，尤其涉及一种可在狭小空间使用且具有一定扩展性、基于stm32的自平衡桌面机器人系统。

背景技术：

1、桌面小机器人通常用于桌面或室内环境，具有各种功能，例如互动、娱乐、助手任务等，其核心组成主要有以下两部分：配备各种传感器，如摄像头、声音传感器、手势传感器和红外线传感器，以感知周围环境和与用户进行互动。这些传感器使机器人能够检测声音和声音方向，识别人脸或物体等。具备人机交互界面，桌面级小机器人需要与用户进行互动，通常通过语音识别、语音合成、表情、动作或led灯等方式与用户交流。这涉及到语言处理、语音识别技术，以及用户界面设计。

2、桌面小机器人通常可以执行语音识别和语音合成，回答用户的问题、提供信息和执行任务；在屏幕上显示文本、图片或视频，以提供信息、新闻、天气预报和其他实用信息。目前市面上有较多轮式机器人，然而在桌面环境下，机器人的移动性并不至关重要，自平衡机器人反而具有它特定的优势，更具有实用性。

技术实现思路

1、发明目的：本发明的目的是提供一种可在狭小空间使用且具有一定扩展性、基于stm32的自平衡桌面机器人系统。

2、技术方案：本发明包括头部、身体和底部，所述头部由前到后依次为主控板和传感器板，环境光传感器设置于主控板和传感器板顶部，身体包括多个舵机分别控制头部、两处手臂的自由度，动量轮、平衡板、人体接近传感器和电池板，主控板驱动屏幕，控制舵机转动，通过wifi模块将姿态信号、语音信号无线传输给上位机，环境光传感器判断环境光线的强度，所述人体接近传感器设置于身体上部靠近传感器板，所述底部和身体内部各包括一组线圈，底部沿y轴方向具有一定厚度，沿x轴方向为弧度。

3、进一步地，所述主控板包括mcu stm32f405rgt6并采用了arm cortex-m4内核，音频编解码芯片wm8978和咪头。

4、进一步地，所述传感器板驱动人体接近传感器、环境光传感器以及惯性测量单元，还包括有音频功放芯片、音频编解码芯片以及与身体外部连接的喇叭。

5、进一步地，所述环境光传感器基于temt6000模拟人对环境光线的强度的判断，控制屏幕背光。

6、进一步地，所述人体接近传感器采用雷达模块ld016探测物体。

7、进一步地，所述平衡板包括esp32主控模块、加速度计和陀螺仪传感器模块，用于测量系统的状态参数，并将参数送回到esp32中进行计算和处理。

8、进一步地，所述舵机设置有位置反馈，通过wifi模块esp8266建立与上位机的无线通讯。

9、进一步地，所述动量轮垂直y轴方向使用。

10、进一步地，所述惯性测量单元采用mpu6050测量单元。

11、进一步地，所述电池板和平衡板中间夹有动量轮。

12、有益效果：本发明与现有技术相比，具有如下显著优点：具有稳定性与安全性；成本较低，自制机器人系统相较于其他机器人成本非常低；无线充电，无需绑定大电池或将机器人和电源进行有线连接；功能扩展性极强，wifi模块esp8266提供无线通信功能，舵机支持位置回传，具有极强的的可拓展性，通过wifi将上位机数据无线传输，并可以通过屏幕、喇叭、手臂等载体实现多种功能。

技术特征：

1.一种基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：包括头部、身体和底部，所述头部由前到后依次为主控板（1）和传感器板（2），环境光传感器（3）设置于主控板（1）和传感器板（2）顶部，身体包括多个舵机（10）分别控制头部、两处手臂的自由度，动量轮（6）、平衡板（7）、人体接近传感器（4）和电池板（8），主控板（1）驱动屏幕，控制舵机（10）转动，通过wifi模块将姿态信号、语音信号无线传输给上位机，环境光传感器（3）判断环境光线的强度，所述人体接近传感器（4）设置于身体上部靠近传感器板（2），所述底部和身体内部各包括一组线圈（11），底部沿y轴方向具有一定厚度，沿x轴方向为弧度。

2.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述主控板（1）包括mcu stm32f405rgt6并采用了arm cortex-m4内核，音频编解码芯片wm8978和咪头（5）。

3.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述传感器板（2）驱动人体接近传感器（4）、环境光传感器（3）以及惯性测量单元，还包括有音频功放芯片、音频编解码芯片以及与身体外部连接的喇叭（9）。

4.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述环境光传感器（3）基于temt6000模拟人对环境光线的强度的判断，控制屏幕背光。

5.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述人体接近传感器（4）采用雷达模块ld016探测物体。

6.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述平衡板（7）包括esp32主控模块、加速度计和陀螺仪传感器模块，用于测量系统的状态参数，并将参数送回到esp32中进行计算和处理。

7.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述舵机（10）设置有位置反馈，通过wifi模块esp8266建立与上位机的无线通讯。

8.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述动量轮（6）垂直y轴方向使用。

9.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述惯性测量单元采用mpu6050测量单元。

10.根据权利要求1所述的基于stm32的自平衡桌面机器人系统，其特征在于：所述电池板（8）和平衡板（7）中间夹有动量轮（6）。

技术总结
本发明公开了一种基于STM32的自平衡桌面机器人系统，包括头部、身体和底部，所述头部由前到后依次为主控板和传感器板，环境光传感器设置于主控板和传感器板顶部，身体包括多个舵机分别控制头部、两处手臂的自由度，动量轮、平衡板、人体接近传感器和电池板，主控板驱动屏幕，控制舵机转动，通过WIFI模块将姿态信号、语音信号无线传输给上位机，环境光传感器判断环境光线的强度，所述底部和身体内部各包括一组线圈，底部沿y轴方向具有一定厚度，沿x轴方向为弧度。本发明安全稳定，成本较低，无需绑定大电池或将机器人和电源进行有线连接；WIFI模块ESP8266提供无线通信功能，舵机支持位置回传，具有极强的的可拓展性。

技术研发人员：吕灿,郭颖
受保护的技术使用者：南京信息工程大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/11