基于Arduino平台的六足机器人控制系统技术方案

本发明专利技术涉及机器人和语音识别领域，提供了一种基于Arduino平台的六足机器人控制系统，包括Arduino控制模块、语音识别模块、超声波传感器模块、舵机控制模块、手柄控制器模块、六足机器人舵机模块。以Arduino控制模块为核心，各模块与Arduino控制模块的串行通信接口连接，Arduino控制模块接收语音识别模块和超声波传感器模块的传输信息，Arduino控制模块向舵机控制模块发送指令，舵机控制模块根据指令来控制六足机器人。本发明专利技术的优点在于：该控制系统研发成本和开发门槛低，控制方式多样，易于维护，有利于提高对六足机器人的多样控制。

Control system of six legged robot based on Arduino platform

The invention relates to the field of robot and speech recognition, and provides a hexapod robot control system based on the Arduino platform, including an Arduino control module, a speech recognition module, an ultrasonic sensor module, a steering engine control module, a handle controller module and a hexapod robot steering engine module. With Arduino control module as the core, each module is connected with the serial communication interface of the Arduino control module. The Arduino control module receives the transmission information of the speech recognition module and the ultrasonic sensor module. The Arduino control module sends instructions to the steering gear control module. The steering gear control module controls the hexapod robot according to the instructions. The invention has the advantages of low R&D cost and development threshold of the control system, diversified control modes, easy maintenance, and advantageous to improving the diversified control of the Hexapod robot.

【技术实现步骤摘要】
基于Arduino平台的六足机器人控制系统
本专利技术涉及一种智能机器人的控制领域，尤其涉及的是基于Arduino平台的六足机器人控制系统。
技术介绍
随着社会与科技的发展，生活变得越来越便捷，机器人正在悄然改变我们的生活。集成环境感知、实时动态决策、执行与控制的协调等一体机器人可以代替人类从事繁重、危险、重复性劳动。目前，用于在人类不宜、不便或不能进入的地域进行独立探测的机器人，主要分两种，一种是由轮子驱动的轮行机器人，另一种是基于仿生学的步行机器人。轮行机器人的不足之处在于对于未知的复杂自然地形，其适应能力很差，而步行机器人可以在复杂的自然地形中较为容易的完成探测任务。多足机器人是步行式机器人中最易实现稳定行走的。六足仿生结构又是多足机器人中的代表，它与两足和四足机器人相比较，具有行走平稳、控制灵活等优点。由于六足机器人大多工作在非结构化、不确定的环境内，人们希望其具有更大的自主性与灵活性，所以稳健的控制系统对六足机器人至关重要。目前，六足机器人的控制系统仍存在控制系统结构复杂、开发难度大、成本高昂等问题，且对开发人员要求具有较高的相关理论知识水平，导致开发周期长、后期维护困难。而基于Arduino的开源平台控制系统，利用其开源特性可以提高六足机器人的开发效率，降低技术人员的入门难度，更加便于后期系统的扩展与维护，显著降低开发成本。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于六足机器人的仿生结构自由度高难以控制，智能自主运行系统研制难度大，控制方式单一化、不易进行维护等问题。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：提供了一种基于Arduino平台的六足机器人控制系统，包括Arduino控制模块、语音识别模块、超声波传感器模块、舵机控制模块、手柄控制器模块、六足机器人舵机模块。所述语音识别模块的输出信号和Arduino控制模块1第二输入信号连接。所述超声波模块的的输出信号和Arduino控制模块1的第三输入信号连接。所述舵机控制模块的输入信号和Arduino控制模块1的第一输出信号连接。所述手柄控制器模块的无线通信输出信号和舵机控制模块的蓝牙输入信号连接。所述舵机控制模块的输出信号和六足机器人舵机模块连接。所述六足机器人舵机模块由十八路舵机组成。作为上述技术方案的进一步描述：本专利技术中所述Arduino控制模块的型号为ArduinoMEGA2560，是一款基于开放原始代码的简单I/O平台控制器，由两个部分构成：硬件和软件。硬件部分包括：处理器核心ATmega2560，54路数字I/O口(其中16路可作为PWM输出)，16路模拟输入，4路UART接口，一个16MHz晶体振荡器，一个USB口，一个电源插座，一个ICSPheader和一个复位按钮。软件部分包括：编程接口和语言。其中在控制上起到关键作用的，有处理器、晶振、4路UART接口等。作为上述技术方案的进一步描述：本专利技术中所述舵机控制模块作为二级控制器，能够储存机器人的动作，直接控制六足机器人舵机模块，使机器人按照规划的动作进行运作。舵机控制模块可以连接上位机软件，在软件中，可以方便地调试设置每一个舵机的转动角度。作为上述技术方案的进一步描述：本专利技术中所述语音控制模块为WEGASUN-M6语音识别模块，利用上位机软件对语音识别模块的工作模式、词条指令和各项参数进行设置。该语音识别模块独立运行，能直接跟各种单片机相连，采用TTL串口输出，通过TTL串口方式接收指令和结果返回，给需要连接到单片机的用户提供便利；模块支持串口直接点播TF卡里的mp3文件，并增加了文字合成语音播放功能，可以将随机接收到的汉字(GBK编码)变成声音输出，或者将合成的mp3格式的语音存入TF卡再输出；设置好模块的工作模式，人为语音输入，模块收到指令后对后台词条指令库搜索，并向Arduino控制模块返回与指令匹配的指令号；控制板调用语音的程序时，通过内置程序识别指令号，并调用舵机控制模块中对应的预先存入的动作指令，实现机器人的语音控制。作为上述技术方案的进一步描述：本专利技术中所述超声波模块为HC-SR04超声波传感器，其共有4个引脚，Vcc引脚和GND引脚与Arduino控制模块的电源和地线共极，Trig、Echo引脚分别与Arduino控制模块的11、12号引脚连接，并在程序的开始设置引脚。Trig引脚为触发引脚，必须从该引脚输入至少10微秒的高电平信号才能触发超声波模块的测距功能。作为上述技术方案的进一步描述：本专利技术中所述的手柄控制模块将发出信号传输到舵机控制模块，舵机控制模块安装有信号接收器，手柄控制模块针对不同按键组合进行编码，可以调动舵机控制模块内的动作组。作为上述技术方案的进一步描述：本专利技术中所述的舵机为LDX-218高精度舵机，全金属齿轮，扭转力矩为15kg/cm-17kg/cm，带电工作时，利用脉冲宽度调节转动角度，可控角度为180度，且成线性关系。信号发送一次就可保持舵机的角度保持不变，可以降低抖动，连接方式为可插拔式。与现有技术相比，本专利技术所具有的有益效果在于：基于Arduino平台的控制系统，系统结构简单、使用广泛、代码开源、开发成本低且容易学习理解；运用舵机控制模块对舵机进行直接控制，减小了控制难度，提高了控制效率；语音识别模块能准确识别非特定人的语音命令，从而提供便捷、实时的控制效果；集合了手柄和无线蓝牙等多种控制方式，实现了控制方式的多样化。附图说明图1是本专利技术实施例基于Arduino平台的六足机器人控制系统的流程示意图；图2是本专利技术实施例超声波传感器模块的组成示意图；图3是本专利技术实施例六足机器人舵机模块与十八个舵机的位置示意图。具体实施方式以下结合附图对本专利技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本专利技术，并不用于限制本专利技术。如图1所示，基于Arduino平台的六足机器人控制系统，包括Arduino控制模块1、语音识别模块2、超声波传感器模块3、舵机控制模块4、手柄控制器模块5、六足机器人舵机模块6。所述语音识别模块2的输出信号和Arduino控制模块1第二输入信号连接。所述超声波模块3的的输出信号和Arduino控制模块1的第三输入信号连接。所述舵机控制模块4的输入信号和Arduino控制模块1的第一输出信号连接。所述手柄控制器模块5的无线通信输出信号和舵机控制模块4的蓝牙输入信号连接。所述舵机控制模块4的输出信号和六足机器人舵机模块6连接。所述六足机器人舵机模块6由十八路舵机组成。所述的Arduino控制模块1与超声波传感器模块3通过Arduino控制模块1上的2个数字I/O接口进行数据交互。所述超声波传感器模块3利用超声波对其前方的障碍物的距离进行检测，检测获得的距离数值为由超声波传感器模块3发送的超声波在超声波传感器模块3与障碍物之间往返一次所经历的路程。检测到的距离数值以二进制形式传输至Arduino控制模块1进行计算，超声波传感器模块3每隔100毫秒向Arduino控制模块1发送一次距离数值，从而可以快速地获取六足机器人行进前方有无障碍物，若检测到障碍物距离小于一定数值，Arduino控制模块1向舵机控制模块4发送停止前进指令，舵机控制模块4接收到该指令后驱动舵机使六足机器人停止前进。所述超声波传本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.基于Arduino平台的六足机器人控制系统，其特征在于：包括Arduino控制模块(1)、语音识别模块(2)、超声波传感器模块(3)、舵机控制模块(4)、手柄控制器模块(5)、六足机器人舵机模块(6)；所述语音识别模块(2)的输出信号和Arduino控制模块(1)第二输入信号连接；所述超声波模块(3)的的输出信号和Arduino控制模块(1)的第三输入信号连接；所述舵机控制模块(4)的输入信号和Arduino控制模块(1)的第一输出信号连接；所述手柄控制器模块(5)的无线通信输出信号和舵机控制模块(4)的蓝牙输入信号连接；所述舵机控制模块(4)的输出信号和六足机器人舵机模块(6)连接；所述六足机器人舵机模块(6)由十八路舵机(8)组成。

【技术特征摘要】
1.基于Arduino平台的六足机器人控制系统，其特征在于：包括Arduino控制模块(1)、语音识别模块(2)、超声波传感器模块(3)、舵机控制模块(4)、手柄控制器模块(5)、六足机器人舵机模块(6)；所述语音识别模块(2)的输出信号和Arduino控制模块(1)第二输入信号连接；所述超声波模块(3)的的输出信号和Arduino控制模块(1)的第三输入信号连接；所述舵机控制模块(4)的输入信号和Arduino控制模块(1)的第一输出信号连接；所述手柄控制器模块(5)的无线通信输出信号和舵机控制模块(4)的蓝牙输入信号连接；所述舵机控制模块(4)的输出信号和六足机器人舵机模块(6)连接；所述六足机器人舵机模块(6)由十八路舵机(8)组成。2.根据权利要求1所述的基于Arduino平台的六足机器人控制系统，其特征在于：语音识别模块(2)为WEGASUN-M6语音识别模块，利用上位机软件对语音识别模块(2)的工作模式、词条指令和各项参数进行设置，语音识别模块(2)独立运行，采用TTL串口输出，通过TTL串口方式接收指令和结果返回，其返回结果为指令形式传输至Arduino控制模块(1)。3.根据权利要求1所述的基于Arduino平台的六足机器人控制系统，其特征在于：超声波传感器模块(3)包括一个型号为HC-SR04的超声波传感器(7)与一个型号为SG90舵机(8)，SG90舵机(8)为PWM脉冲控制，其拥有三个引脚，GND、VCC、PWM信号线，产生1.6kg/cm的扭矩，HC-SR04超声波传感器(7)通过机械方式与SG90舵机(8)连接。4.根据权利要求3所述的基于Arduino平台的六足机器人控制系统，其特征在于：所述超声波传感器模块(3)中HC-SR04超声波传感器(7)，其总共有4个...

【专利技术属性】
技术研发人员：望明星，高鑫，董智源，张萌，吴仲修，窦建华，
申请(专利权)人：合肥工业大学，
类型：发明
国别省市：安徽,34