基于單片機(jī)智能機(jī)器人控制系統(tǒng)研究設(shè)計(jì)

每個(gè)繼電器相當(dāng)于一個(gè)單刀雙擲開關(guān)，由此，兩個(gè)單刀雙擲開關(guān)，組成電動(dòng)機(jī)正反轉(zhuǎn)控制電路，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)、后退動(dòng)作。

2.2 視覺電路

在此設(shè)計(jì)中，我們僅要求機(jī)器人發(fā)現(xiàn)并跟蹤目標(biāo)，不需要識(shí)別目標(biāo)。因此采用最常用的紅外線反射傳感器來作為機(jī)器人的視覺功能，檢測(cè)機(jī)器人前方是否有目標(biāo)。該功能的實(shí)現(xiàn)采用的是兩個(gè)型號(hào)為TX05D的紅外線反射傳感器[4]。TX05D常用的紅外反射式接近開關(guān)，它內(nèi)部有一紅外線發(fā)射管和一紅外線接收管。發(fā)射管發(fā)出紅外線，如果其正前方?jīng)]有物體，那么接收管接收不到紅外線反饋信號(hào)。當(dāng)前方出現(xiàn)物體時(shí)，紅外線信號(hào)經(jīng)過物體被反射了回來，這時(shí)接收管接收到信號(hào)，向單片機(jī)發(fā)出高電平信號(hào)，以告知單片機(jī)其前方出現(xiàn)障礙物。

兩個(gè)紅外線傳感器安裝在機(jī)器人前方的兩側(cè)，在機(jī)器人工作時(shí)，兩個(gè)傳感器始終向外發(fā)射紅外線探測(cè)信號(hào)，當(dāng)其中一個(gè)傳感器接收到反饋信號(hào)時(shí)，便向單片機(jī)發(fā)出高電平信號(hào)，告知單片機(jī)該方向發(fā)現(xiàn)目標(biāo)，單片機(jī)經(jīng)過判斷后，控制電動(dòng)機(jī)向該方向轉(zhuǎn)向，以實(shí)現(xiàn)跟蹤功能。當(dāng)兩個(gè)傳感器都感應(yīng)到目標(biāo)時(shí)，機(jī)器人便向著目標(biāo)直著前進(jìn)，直到撞上目標(biāo)。

2.3 步伐調(diào)整電路

當(dāng)機(jī)器人在前進(jìn)過程中，如果電機(jī)轉(zhuǎn)速不一致或者在轉(zhuǎn)向過程中打亂了步伐，這時(shí)便會(huì)啟動(dòng)步伐調(diào)整功能，該功能是利用兩個(gè)光耦來完成的。在機(jī)器人腿部，裝有兩片通過光耦的擋片，當(dāng)機(jī)器人正常行走時(shí)，擋片會(huì)交替的打開和關(guān)閉光耦。如果兩個(gè)光耦的狀態(tài)始終不相同。那么就說明該機(jī)器人步伐正常。當(dāng)光耦狀態(tài)出現(xiàn)相同時(shí)，說明機(jī)器人步伐錯(cuò)亂，需要校正步伐。這時(shí)便會(huì)隨機(jī)停下一條“腿”，等另一條“腿”走在合適位置，即光耦狀態(tài)相反時(shí)，再作出同步前進(jìn)。電路如圖3所示。

2.4顯示電路

本功能主要實(shí)現(xiàn)了人機(jī)交互的視覺平臺(tái)。本設(shè)計(jì)采用LCM1602液晶顯示模塊，該模塊是最常用的英文顯示模塊，它內(nèi)部含有英文字庫，使用方便，價(jià)格便宜。液晶顯示功能是配合語音功能共同使用的附加功能，它的作用就是可以顯示當(dāng)前的狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的人機(jī)交互顯示功能。

LCM1602是一種16字×2行的字符型液晶模塊[5]，主要有總線連接方式和模擬口連接方式。本設(shè)計(jì)采用的是模擬口連接方式，它和前者相比，電路更加簡(jiǎn)潔。在該電路中，P1口給顯示屏輸送數(shù)據(jù)，P3.0到P3.2則控制向該顯示屏讀寫數(shù)據(jù)的狀態(tài)。VL管腳過1K電阻接地，作用是限制液晶顯示的色度深淺。BLA和BLK則是背光燈電源接口。電路如圖4所示。

圖4 顯示電路原理圖