一种基于红外感应的智能娱乐机器人制造技术

本发明专利技术公开了一种基于红外感应的智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括身体、头部、手部和脚部，所述头部、手部和脚部均通过关节与身体连接，所述脚部为小车结构，所述电路部分设置在小车结构上，所述电路部分包括：红外线探测器，控制系统，电机驱动电路，光电编码器，光电隔离电路，其中，控制系统内具有学习模式和工作模式。本发明专利技术的基于红外感应的智能娱乐机器人，通过身体、头部、手部和脚部的设置，就可以有效的构成一个人形，为跳舞打下基础，通过红外探测器、控制系统、电机驱动电路和光电编码器的配合作用，就可以有效的实现学习并演绎舞蹈了。

Intelligent entertainment robot based on infrared induction

The invention discloses an intelligent entertainment robot based on infrared sensor, comprising a mechanical part and a circuit part, the mechanical part comprises a body, head, hands and feet, the head, hands and feet are connected by the joint and the body, the foot for the car structure, the circuit part is arranged in the car the structure, the circuit part comprises a control system, infrared detector, motor drive circuit, photoelectric encoder, photoelectric isolation circuit, the control system has a learning mode and work mode. Intelligent entertainment robot based on infrared sensor of the invention, through the body, head, hands and feet, can effectively form a humanoid, lay the foundation for the next dance, through the infrared detector, control system, motor drive circuit and photoelectric encoder are matched, it can effectively realize the study and interpretation of the dance the.

【技术实现步骤摘要】
一种基于红外感应的智能娱乐机器人
本专利技术涉及一种机器人，更具体的说是涉及一种基于红外感应的智能娱乐机器人。
技术介绍
随着社会的进步和生活水平的不断提高，人们对传统的娱乐方式产生了厌倦，对娱乐也有了新的认识和更高的追求。为了满足人们的需求，人形机器人特别是会跳舞的人形机器人成为了机器人领域的研究热点之一。会跳舞的机器人它不仅可以填补老人们的空虚与无聊，更满足了青年和儿童的好奇心，同时也能激发他们对新科技的认识和再创造。现代的人形机器人是一种智能化机器人，在机器的各活动关节配置有多达十几个伺服器，具有多个自由度，特显灵活，更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。它还配以设计优良的控制系统，通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。市面上或是已经研究出的人形机器人能随音乐起舞、行走、起卧、武术表演、翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作，但是上述机器人的各种动作都是事先利用程序装入到机器人内的，因而机器人在跳舞的过程中，只能够不断的重复预先装入到机器人内部的舞蹈动作，不能够实现一个学习舞蹈的效果，因而每一款机器人只能够实现跳几种舞蹈，且不能够进行改变，这样一方面大大的降低了舞蹈机器人的娱乐性，另一方面也局限了舞蹈机器人的使用。
技术实现思路
针对现有技术存在的不足，本专利技术的目的在于提供一种具有自主学习能力的基于红外感应的智能娱乐机器人。为实现上述目的，本专利技术提供了如下技术方案：一种基于红外感应的智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，其特征在于：所述机械部分包括身体、头部、手部和脚部，所述头部、手部和脚部均通过关节与身体连接，所述脚部为小车结构，所述电路部分设置在小车结构上，所述电路部分包括：红外线探测器，设置在机器人头部上，用于发出红外信号和接收红外信号，以探测外部障碍物，在检测到外部障碍物时，红外线探测器输出电信号；控制系统，耦接于红外线探测器，以接收红外线探测器发出的电信号，并对电信号进行处理存储，输出驱动信号；电机驱动电路，耦接于控制系统，还耦接于外部机器人电机，用以接收控制系统输出的驱动信号，根据驱动信号驱动外部机器人电机运转；光电编码器，设置在机器人关节上，其包括光源和感应盘，所述光源设置在机器人关节一个臂上，所述感应盘设置在该机器人关节相对应的另一个臂上，并与控制系统耦接，感应盘感受到光源信号时，发送电信号到控制系统内；光电隔离电路，该光电隔离电路包括输入隔离电路和输出隔离电路，所述输入隔离电路耦接于红外探测器与控制系统、控制系统与光电编码器之间，所述输出隔离电路耦接于控制系统与电机驱动电路之间，所述输入隔离电路还接收语音输入信号后，将语音输入信号输入到控制系统内；其中，控制系统内具有学习模式和工作模式，当控制系统处于学习模式时，控制系统同时接收光电编码器和红外线探测器输出的感应信号和语音输入信号，将此时刻的感应信号和语音输入信号打包为一组，作为电机驱动信号进行存储，将多个时刻的电机驱动信号按照时刻顺序整合，形成一段时间的舞蹈信号，当控制系统处于工作模式时，控制系统接收外界的语音输入信号，控制系统根据舞蹈信号内语音信号对应的感应信号，输出驱动信号到电机驱动电路，驱动电机旋转带动机器人关节调整到感应信号对应的位置以及将机器人移动到相应的位置上。作为本专利技术的进一步改进，所述红外探测器与输入隔离电路之间耦接有比较器，该比较器的型号为LM339，所述比较器将红外探测器输出的信号比较放大后输入到输入隔离电路内。作为本专利技术的进一步改进，所述光电编码器与输入隔离电路之间耦接有放大电路和整形电路，所述光电编码器输出的信号经过放大电路放大后通过整形电路整形后输入到输入隔离电路内。作为本专利技术的进一步改进，所述控制系统包括：主控电路，该主控电路包括单片机U3，该单片机U3具有复位引脚、振荡输入引脚和多个I/O引脚，所述复位引脚耦接有电阻R17后接地，还耦接有电容后耦接于电源，所述电容并联有复位按钮KB1，所述振荡输入引脚具有两个，分别耦接有电容C2和电容C3后接地，且两个振荡输入引脚之间还耦接有晶振XTAL1，所述I/O引脚用于与红外探测器、电机驱动电路、光电隔离电路和光电编码器通信。作为本专利技术的进一步改进，所述电机驱动电路包括：多个正反转电路，所述多个正反转电路一一对应耦接于控制系统与外部机器人电机，该多个正反转电路均包括正转电路和反转电路，所述正转电路和反转电路均包括三极管Q1、二极管D1和继电器K1，所述三极管Q1的基极耦接于控制系统，发射极接地，集电极耦接于二极管D1的阳极，所述继电器K1包括线圈部分和开关部分，所述二极管D1与线圈部分相互并联，所述开关部分一端耦接于电源，另一端耦接于电机后接地，其中继电器K1为固态继电器，线圈部分为输入电路，开关部分为输出电路。作为本专利技术的进一步改进，所述身体包括上半身和下半身，所述下半身固定在脚部上，所述上半身的下端固定连接有摇杆，所述摇杆的中部通过铰接轴与下半身铰接构成弯腰关节，所述光源设置在下半身靠近铰接点的位置上，所述感应盘设置在摇杆靠近铰接点的位置上，与光源相互对应，所述摇杆的侧面开设有长方形槽，所述下半身上固定连接有弯腰电机，该弯腰电机与电机驱动电路耦接，所述弯腰电机的机身固定在脚部上，所述弯腰电机的转轴上固定连接有连接杆，所述连接杆一端与弯腰电机的侧面固定连接，另一端的侧面固定连接有转杆，所述转杆背向弯腰电机延伸并插入到长方形槽内，在长方形槽内来回滑移。作为本专利技术的进一步改进，所述上半身的下端与摇杆的上端相连接的位置上设有旋转座，所述摇杆设置在旋转座的下方，所述旋转座的上端面上固定连接有轴承，所述旋转座与轴承的外圈相固定，所述上半身下端的位置上固定连接有转身电机，所述转身电机的转轴与轴承的内圈固定连接，机身与上半身固定连接，并与电机驱动电路耦接，所述感应盘设置在旋转座上，所述光源设置在上半身下端与感应盘相对应的位置上。作为本专利技术的进一步改进，所述上半身包括肩杆和腰杆，所述腰杆竖直设置，所述旋转座设置在腰杆的下端，所述肩杆水平的固定在腰杆的顶端，该肩杆的两端均固定有手臂电机，所述手部包括手臂杆，所述手臂杆一端的侧面固定在手臂电机转轴上，所述光源固定在手臂杆靠近与手臂电机转轴固定点的位置上，所述感应盘分别设置在肩杆的两端，以与光源相对应，所述肩杆的中部固定有头部电机，所述头部电机的机身与肩杆相固定，转轴与头部固定连接。本专利技术的有益效果，通过身体、头部、手部和脚部的设置，就可以构成一个基本的人形，为跳舞动作打下基础，而通过红外线探测器的设置，就可以有效的探测到外部的障碍物，相当于给机器人一个眼睛的作用，通过控制系统和电机驱动电路以及光电编码器的设置，就可以通过控制系统来发送驱动信号到电机驱动电路，通过光电编码器反馈关节位置信号来实现控制机器人的手部或是身体做出相应的动作了，而通过控制系统内的学习模式的设置，就可以实现通过输入语音信号和光电编码器所反映出来的动作信号相互结合的方式来实现机器人的舞蹈学习，因而相比于现有技术中的舞蹈机器人，其娱乐性更强，适用范围更广。附图说明图1为本专利技术的基于红外感应的智能娱乐机器人的电路部分的模块框图；图2为图1中控制系统的电路图；图3为图1中电机驱动电路的电路图；图4为机械部分的整体结构图。具体实施方式下面将结合附图所给出的本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外感应的智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，其特征在于：所述机械部分包括身体(a1)、头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4)，所述头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4)均通过关节与身体(a1)连接，所述脚部(a4)为小车结构，所述电路部分设置在小车结构上，所述电路部分包括：红外线探测器(1)，设置在机器人头部上，用于发出红外信号和接收红外信号，以探测外部障碍物，在检测到外部障碍物时，红外线探测器(1)输出电信号；控制系统(3)，耦接于红外线探测器(1)，以接收红外线探测器(1)发出的电信号，并对电信号进行处理存储，输出驱动信号；电机驱动电路(2)，耦接于控制系统(3)，还耦接于外部机器人电机，用以接收控制系统(3)输出的驱动信号，根据驱动信号驱动外部机器人电机运转；光电编码器(4)，设置在机器人关节上，其包括光源和感应盘，所述光源设置在机器人关节一个臂上，所述感应盘设置在该机器人关节相对应的另一个臂上，并与控制系统(3)耦接，感应盘感受到光源信号时，发送电信号到控制系统(3)内；光电隔离电路(5)，该光电隔离电路(5)包括输入隔离电路(51)和输出隔离电路(52)，所述输入隔离电路(51)耦接于红外探测器(1)与控制系统(3)、控制系统(3)与光电编码器(4)之间，所述输出隔离电路(52)耦接于控制系统(3)与电机驱动电路(2)之间，所述输入隔离电路(51)还接收语音输入信号后，将语音输入信号输入到控制系统(3)内；其中，控制系统(3)内具有学习模式和工作模式，当控制系统(3)处于学习模式时，控制系统(3)同时接收光电编码器(4)和红外线探测器(1)输出的感应信号和语音输入信号，将此时刻的感应信号和语音输入信号打包为一组，作为电机驱动信号进行存储，将多个时刻的电机驱动信号按照时刻顺序整合，形成一段时间的舞蹈信号，当控制系统(3)处于工作模式时，控制系统(3)接收外界的语音输入信号，控制系统(3)根据舞蹈信号内语音信号对应的感应信号，输出驱动信号到电机驱动电路(2)，驱动电机旋转带动机器人关节调整到感应信号对应的位置以及将机器人移动到相应的位置上。...

【技术特征摘要】
1.一种基于红外感应的智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，其特征在于：所述机械部分包括身体(a1)、头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4)，所述头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4)均通过关节与身体(a1)连接，所述脚部(a4)为小车结构，所述电路部分设置在小车结构上，所述电路部分包括：红外线探测器(1)，设置在机器人头部上，用于发出红外信号和接收红外信号，以探测外部障碍物，在检测到外部障碍物时，红外线探测器(1)输出电信号；控制系统(3)，耦接于红外线探测器(1)，以接收红外线探测器(1)发出的电信号，并对电信号进行处理存储，输出驱动信号；电机驱动电路(2)，耦接于控制系统(3)，还耦接于外部机器人电机，用以接收控制系统(3)输出的驱动信号，根据驱动信号驱动外部机器人电机运转；光电编码器(4)，设置在机器人关节上，其包括光源和感应盘，所述光源设置在机器人关节一个臂上，所述感应盘设置在该机器人关节相对应的另一个臂上，并与控制系统(3)耦接，感应盘感受到光源信号时，发送电信号到控制系统(3)内；光电隔离电路(5)，该光电隔离电路(5)包括输入隔离电路(51)和输出隔离电路(52)，所述输入隔离电路(51)耦接于红外探测器(1)与控制系统(3)、控制系统(3)与光电编码器(4)之间，所述输出隔离电路(52)耦接于控制系统(3)与电机驱动电路(2)之间，所述输入隔离电路(51)还接收语音输入信号后，将语音输入信号输入到控制系统(3)内；其中，控制系统(3)内具有学习模式和工作模式，当控制系统(3)处于学习模式时，控制系统(3)同时接收光电编码器(4)和红外线探测器(1)输出的感应信号和语音输入信号，将此时刻的感应信号和语音输入信号打包为一组，作为电机驱动信号进行存储，将多个时刻的电机驱动信号按照时刻顺序整合，形成一段时间的舞蹈信号，当控制系统(3)处于工作模式时，控制系统(3)接收外界的语音输入信号，控制系统(3)根据舞蹈信号内语音信号对应的感应信号，输出驱动信号到电机驱动电路(2)，驱动电机旋转带动机器人关节调整到感应信号对应的位置以及将机器人移动到相应的位置上。2.根据权利要求1所述的基于红外感应的智能娱乐机器人，其特征在于：所述红外探测器(1)与输入隔离电路(51)之间耦接有比较器(11)，该比较器(11)的型号为LM339，所述比较器(11)将红外探测器(1)输出的信号比较放大后输入到输入隔离电路(51)内。3.根据权利要求1或2所述的基于红外感应的智能娱乐机器人，其特征在于：所述光电编码器(4)与输入隔离电路(51)之间耦接有放大电路(41)和整形电路(42)，所述光电编码器(4)输出的信号经过放大电路(41)放大后通过整形电路(42)整形后输入到输入隔离电路(51)内。4.根据权利要求1或2所述的基于红外感应的智能娱乐机器人，其特征在于：所述控制系统(3)包括：主控电路(31)，该主控电路(31)包括单片机U3，该单片机U3具有复位引脚、振荡输入引脚和多个I/O引脚，所述复位引脚耦接有电阻R17后接地，还耦接有电容后耦接于电源，所述电容并联有复位按钮KB1，所述振荡输入引脚具有两个，分别耦接有电容C2和电容C3后接地，且两个振荡输入引脚之间还耦接有晶振XTAL1，所述I/O引脚用于与红外探测器(1)、电机驱动电路(2)、光...

【专利技术属性】
技术研发人员：何涛，李美琴，郑一峰，
申请(专利权)人：温州职业技术学院，
类型：发明
国别省市：浙江,33