一种具有初级智能行为的沃特龟制造技术

技术编号:911071 阅读:159 留言:0更新日期:2012-04-11 18:40
本发明专利技术涉及一种具有初级智能行为的沃特龟,属于机器人领域。包括由两个驱动足(2)、一个转向足(1)、四个红外传感器(5)、两个光敏电阻(3)和单片机ATMEGA16L,红外传感器(5)分别位于壳体的前、后、左、右。两个光敏电阻(3)分别位于壳体前部左右两侧。四个红外传感器(5)、两个光敏电阻(3)分别与单片机ATMEGA16L连接,四个红外传感器(5)用于检测障碍物,光敏电阻(3)用于检测光强,单片机ATMEGA16L根据红外传感器(5)、光敏电阻(3)输入的信号控制电机,进而控制驱动足(2)。本发明专利技术给常规的自动机器赋予智能的行为,可用于人工智能开发学习的载体,也可作为一种新型的智能玩具。

【技术实现步骤摘要】
一种具有初级智能行为的沃特龟
本专利技术涉及一种具有初级智能行为的沃特龟,属于机器人领域。
技术介绍
机器人领域一直是人们关注和研究的热点,尤其在仿生机器人方面。早在19世纪40年代,英国神经生理学家William Grey Walter就认为:简单的机器能表达复杂的生命行为,并且根据这一思想,他相继制造了两个机器生命:Elmer和Elsie,因为它们形态笨拙,行动缓慢,还有甲壳,让人联想到龟,人们将其称为Walter龟。作为机器生命,Elmer和Elsie首先是一种机器,具有机器的机电结构,然而,它们又不是普通的机器,而是具有生命的机器,具有类似生物的机体和器官。而目前,仿生机器人主要体现在结构和外形上与自然生命有相似之处,具有自然生命的外部形态,能够模仿自然生命的行走特征。经文献检索发现,李嘉奇的技术专利——机器龟(专利号200420058346.9)和上海交通大学孙安、吴斌、高雪官的专利技术专利——水陆两栖仿生机器龟(专利号200310108109.9),都只是一种机械仿生体,它们只能在特定的环境中做固定的动作,当外部环境有所改变时,不能依据环境而做出相应的改变。严格来说,它们只是一种能够行走的自动机器,而不具备自然生命的特性,不能表现自然生命的行为。所以,缺乏智能的行为,正是当前仿生机器人领域存在的一个缺陷。
技术实现思路
受William Grey Walter关于机器生命的思想和它所制造出的两个机器生命的启发,为了克服现有的仿生机器人不具有自然生命特性和行为的不足,本专利技术提供了一种具有初级智能行为的沃特龟,通过电系统和计算机来模拟自然生命的生活习性和生态特性,使其具有初级的智能行为。自然界的动物大多喜欢在阴暗、潮湿的地方生活,它们通常会避开光亮的地方,向着光线-->弱的地方爬行,龟也具有这种习性,也就是所谓的“负趋光性”,本专利技术所要实现的是使沃特龟具有负趋光性,同时具有避障的功能。本专利技术采用了如下技术方案:本装置主要包括由两个驱动足2、一个转向足1,两个驱动足2分别与两个电机相连并位于壳体的两侧,转向足1位于壳体的前方中央。此外,还包括有四个红外传感器5、两个光敏电阻3和主控制器,红外传感器5分别位于壳体的前、后、左、右,每个红外传感器5由两个LED组成,一个是红外发射,一个是红外接收。两个光敏电阻3分别位于壳体前部左右两侧。四个红外传感器5、两个光敏电阻3分别与主控制器连接,四个红外传感器5用于检测障碍物,光敏电阻3用于检测光强,主控制器根据红外传感器5、光敏电阻3输入的信号控制电机,进而控制驱动足2。本专利技术的工作过程:打开电源开关,沃特龟将开进入工作状态,此时沃特龟的左、右轮同时正转,沿直线向前行走。行进过程中,左、右两侧的光敏电阻3开始感知沃特龟前方的光强,分别以数字信号值的形式传给主控制器,然后主控制器将两个值进行比较,如果左侧光强值大于右侧光强值,左轮正转,右轮反转,转向轮向右转动,驱使沃特龟向右侧前进;反之,左轮反转,右轮正转,转向轮向左转动,驱使沃特龟向左侧前进,以实现沃特龟的负趋光性。沃特龟在行进过程中,四个红外传感器5同时感知四周的障碍物信息,当沃特龟前部的红外传感器5感知到障碍物时,准备转弯,此时光敏电阻3首先比较左、右两侧的光强,以使沃特龟向着光线较弱的一侧转弯,如果两侧光强一样,则左、右两侧的红外传感器5比较两侧障碍物的距离信息,并向着与障碍物距离远的一侧转弯。本专利技术的有益效果,给常规的自动机器赋予生命的特性和行为,使它们具有智能的特性,表现智能的行为,可用于人工智能开发学习的载体,也可作为一种新型的智能玩具。附图说明图1本专利技术的整体系统结构图-->图2本专利技术的主控制器电路原理图图3本专利技术的电源变换电路图4本专利技术发声电路的原理图图5本专利技术声控电路的原理图图6本专利技术外部结构的主视图图7本专利技术外部结构的俯视图图8本专利技术外部结构的左视图图中:1、转向足,2、驱动足,3、光敏电阻,4、发光二极管,5、红外传感器,6、电源开关,7、麦克风,8、喇叭,9、下载端口。具体实施方式下面结合图1~图8说明本专利技术的实施例。本实施例由壳体和主控制器组成,壳体的前部有一对检测光线的光敏电阻3,壳体的前、后、左、右分别设置有一个红外传感器5。底座有对称连接在左右两侧的两个驱动足2,带动沃特龟的前进,前面中央还安装有一个转向足1,控制沃特龟的转向。主控制器主要由单片机ATMEGA16L及其外围电路组成,四个红外传感器5分别与单片机ATMEGA16L的PA2、PC2、PA7、PC7引脚相连,两个光敏电阻3分别与单片机ATMEGA16L PA1和PC1引脚相连。此外,单片机ATMEGA16L还连接有麦克风7、两个发光二极管4、喇叭8,麦克风7麦克的信号线与单片机ATMEGA16L的PB2引脚相连,用来实现声控的功能,喇叭8的信号线与单片机ATMEGA16L的PC0引脚相连。发光二极管4分别位于壳体前部的左右两侧,光敏电阻3和红外传感器5获得一个外部环境信息,转化为一个信号值传递给单片机ATMEGA16L,单片机ATMEGA16L将获得的信号值进行比较和判断,然后发出控制指令来控制沃特龟的运行。沃特龟在转弯的同时模拟汽车转向灯的工作方式来控制沃特龟的左、右发光二极管的工作方式。沃特龟直线行走时,两侧发光二极管4同时亮;沃特龟左转时,左侧发光二极管亮,右侧发光二极管灭;沃特龟右转时,右-->侧发光二极管亮,左侧发光二极管灭;沃特龟后退时,两侧发光二极管同时灭。在转弯或者后退时,喇叭8发出蜂鸣声。单片机ATMEGA16L是一个8位的AVR微处理器,有32个8位通用工作寄存器,有16K字节的系统内可编程Flash和512字节的EEPROM,能够实现反复擦写的功能。通过外围扩展电路来实现各部分的功能。外围电路包括有:复位电路、晶振电路、ISP下载电路、电源变换电路和外部扩展接口。复位电路:ATMEGA16L已经内置了上电复位设计,并且在熔丝位里,可以控制复位时的额定时间,故AVR外部的复位线路在上电时,可以设计得很简单:直接拉一只4.7K的电阻R4到VCC即可。为了可靠,再加上一只10uF的电容C5以消除干扰、杂波。S2为复位开关,当AVR在工作时,按下S2开关时,复位脚变成低电平,触发AVR芯片复位。晶振电路:虽然ATMEGA16L已经内置RC振荡线路,可以产生1M、2M、4M、8M的振荡频率。不过,内置的毕竟是RC振荡,为了得到比较精确的波特率时,这里使用外部的晶振线路。将一个8M的晶振Y1并接在XTAL1和XTAL2上,同时在晶振两端并接两个22pf的电容C3、C4,以减少起振时间,提高振荡频率。ISP下载接口:这里采用并口下载,不需要任何的外围零件,使用双排2×5插座JP1,JP1的管脚4、6、8、10同时接地,管脚2接VCC,管脚1、5、7、9分别接PB5、PB6、PB7和复位脚RESET,管脚3空闲,由于没有外围零件,故PB5(MOSI)、PB6(MISO)、PB7(SCK)、复位脚仍可以正常使用,不受ISP的干扰。电源变换电路:沃特龟的供电系统分为两部分,单片机需要+5V的电源,而直流电机需要+9V的电压驱动。沃特龟系统采用+9V电池组供电,通过78L05稳压芯片来获得+5V电源,发光本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有初级智能行为的沃特龟,主要包括有两个驱动足(2)、一个转向足(1),两个驱动足(2)分别与两个电机相连并位于壳体的两侧,转向足1位于壳体的前方中央,其特征在于:还包括有四个红外传感器(5)、两个光敏电阻(3)和主控制器,红外传感器(5)分别位于壳体的前、后、左、右,两个光敏电阻(3)分别位于壳体前部左右两侧;四个红外传感器(5)、两个光敏电阻(3)分别与主控制器连接,红外传感器(5)用于检测障碍物,光敏电阻(3)用于检测光强,主控制器根据红外传感器(5)、光敏电阻(3)输入的信号控制电机,进而控制驱动足(2)。

【技术特征摘要】
1、一种具有初级智能行为的沃特龟,主要包括有两个驱动足(2)、一个转向足(1),两个驱动足(2)分别与两个电机相连并位于壳体的两侧,转向足1位于壳体的前方中央,其特征在于:还包括有四个红外传感器(5)、两个光敏电阻(3)和主控制器,红外传感器(5)分别位于壳体的前...

【专利技术属性】
技术研发人员:孙亮赵永刚左国玉阮晓钢乔俊飞李明爱于建均于乃功李建更龚道雄
申请(专利权)人:北京工业大学
类型:发明
国别省市:11[中国|北京]

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1