智能機(jī)器人單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)

丘天

摘 要 本文對(duì)智能機(jī)器人單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行了探究，第一部分對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行了簡(jiǎn)要闡述，并介紹了智能機(jī)器人具有的功能，第二部分從多個(gè)方面對(duì)智能機(jī)器人單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)進(jìn)行了探討，最后分析了單片機(jī)控制系統(tǒng)智能機(jī)器人的應(yīng)用及價(jià)值。

【關(guān)鍵詞】智能機(jī)器人 單片機(jī)控制系統(tǒng) 設(shè)計(jì) 應(yīng)用價(jià)值

單片機(jī)作為自動(dòng)化技術(shù)的重要的組成部分，被廣泛應(yīng)用于很多領(lǐng)域之中，也是智能機(jī)器人控制系統(tǒng)中的關(guān)鍵技術(shù)。對(duì)單片機(jī)控制系統(tǒng)進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，可以使機(jī)器人體現(xiàn)出最優(yōu)的性能。我們高中生作為祖國(guó)的棟梁之才，對(duì)智能機(jī)器人單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)進(jìn)行探究，不僅可以推動(dòng)我國(guó)科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，而且還為之后的學(xué)習(xí)與工作打下良好基礎(chǔ)。

1 智能機(jī)器人及其功能

1.1 智能機(jī)器人

所謂智能機(jī)器人，是利用單片機(jī)、計(jì)算機(jī)、傳感器等多種技術(shù)研發(fā)的機(jī)器人。與傳統(tǒng)的機(jī)器人相比，智能化程度更高，通過對(duì)外界語言、自然環(huán)境等多種數(shù)據(jù)的搜集，對(duì)手、腳等部位進(jìn)行控制，從而無需人員對(duì)其進(jìn)行控制，就能獨(dú)自完成各種活動(dòng)。

1.2 智能機(jī)器人功能

智能機(jī)器人運(yùn)行時(shí)，主要體現(xiàn)出有兩種功能，一種是語音功能，即在智能機(jī)器人進(jìn)行任務(wù)的過程中，利用語音對(duì)任務(wù)的進(jìn)程進(jìn)行提示；另一功能為顯示功能，即根據(jù)語音功能的提示，在顯示器中顯示出相應(yīng)的文字信息。如機(jī)器人對(duì)物品進(jìn)行搜索時(shí)，會(huì)出現(xiàn)“搜索中”的提示音，并在顯示模塊中顯示“Target is in searching”。

2 智能機(jī)器人單片機(jī)控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

2.1 驅(qū)動(dòng)電路設(shè)計(jì)

驅(qū)動(dòng)模塊是智能機(jī)器人中最主要的一個(gè)模塊，通過該模塊可以使機(jī)器人能夠正常的行走。對(duì)驅(qū)動(dòng)模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選取合理的三極管，對(duì)單片機(jī)的I/O接口電流進(jìn)行放大，為驅(qū)動(dòng)器提供充足的電流，從而推動(dòng)電動(dòng)機(jī)的運(yùn)行。這種設(shè)計(jì)不僅可以保證電動(dòng)機(jī)得到較大的電流，但不會(huì)對(duì)其他模塊產(chǎn)生影響。

2.2 顯示電路設(shè)計(jì)

智能機(jī)器人通過顯示模塊，為機(jī)器人的運(yùn)行提供了良好的視覺平臺(tái)。對(duì)該模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，選擇了LCM1602液晶屏，這一顯示屏是當(dāng)前階段性能最好，最為常見的一種顯示屏幕，該種顯示屏中存在相應(yīng)的英文字庫，不僅使用非常的便捷，而且需要的成本不是很高。

2.3 語言電路設(shè)計(jì)

為了減少機(jī)器人運(yùn)行過程中的失誤，有必要利用語音提示進(jìn)行二次提示，因此，需要對(duì)語言模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。對(duì)該模塊設(shè)計(jì)時(shí)，選擇了國(guó)美ISD公司生產(chǎn)的ISD25120語音芯片，這一芯片不僅具有高保真的特點(diǎn)，能夠保證機(jī)器人的聲音不會(huì)發(fā)生失真的現(xiàn)象，而且錄放時(shí)間較長(zhǎng)，可以達(dá)到120S，對(duì)聲音進(jìn)行錄音時(shí)，在10萬次以上，并能夠同時(shí)對(duì)很多聲音信息進(jìn)行處理。

2.4 視覺電路設(shè)計(jì)

機(jī)器人運(yùn)行的過程中，對(duì)機(jī)器人發(fā)布命令后，只需能夠?qū)ψ灾鞯陌l(fā)現(xiàn)目標(biāo)并進(jìn)行跟蹤即可，無需對(duì)目標(biāo)進(jìn)行識(shí)別。所以，對(duì)視覺模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，安裝最常見的紅外線反射傳感設(shè)備，通過該傳感設(shè)備判斷前方是否存在相應(yīng)的目標(biāo)。在該傳感器的內(nèi)部，存在兩條管線，一條為發(fā)射管線，另一條為接收管線，機(jī)器人接收到命令后，發(fā)射管線發(fā)射出紅外線，如前面存在目標(biāo)，目標(biāo)就會(huì)將紅外線反射回來，通過接收管線進(jìn)行接收，從而確定存在目標(biāo)，如不存在目標(biāo)就不會(huì)對(duì)紅外線進(jìn)行反射，接收管線則無法接收到反饋的信息。

2.5 行動(dòng)調(diào)整電路設(shè)計(jì)

機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的過程中，電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)常常會(huì)出現(xiàn)一定差異，從而對(duì)運(yùn)動(dòng)造成了干擾。因此，機(jī)器人當(dāng)中需要對(duì)行動(dòng)調(diào)整模塊進(jìn)行設(shè)計(jì)。這一模塊設(shè)計(jì)當(dāng)中，利用了兩個(gè)光耦，分別安裝在了機(jī)器人的腿部，當(dāng)機(jī)器人正常行動(dòng)時(shí)，光耦會(huì)進(jìn)行規(guī)則的交替更換，而機(jī)器人進(jìn)行不正常的行動(dòng)時(shí)，則會(huì)出現(xiàn)不過則的變換，當(dāng)出現(xiàn)這一現(xiàn)象時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)停止一條腿的運(yùn)行，等第二條腿移動(dòng)到相應(yīng)位置后，會(huì)使光耦自動(dòng)回到規(guī)律的狀態(tài)，從而對(duì)行動(dòng)進(jìn)行了調(diào)整。

2.6 聲波接受線路設(shè)計(jì)

機(jī)器人當(dāng)中還存在了一個(gè)聲波接受模塊，當(dāng)外界出現(xiàn)亞超聲時(shí)，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)做出停止或行動(dòng)的動(dòng)作，從而使機(jī)器人具有聽覺功能。對(duì)該模塊設(shè)計(jì)時(shí)，選取了成品的聲波接收板，通過對(duì)輸出信號(hào)的轉(zhuǎn)換，完成對(duì)該模塊的控制。

3 單片機(jī)控制系統(tǒng)智能機(jī)器人的應(yīng)用及價(jià)值

3.1 促進(jìn)我國(guó)智能技術(shù)的發(fā)展

單片機(jī)控制系統(tǒng)智能機(jī)器人是當(dāng)前階段最先進(jìn)的研究項(xiàng)目，通過對(duì)機(jī)器人的應(yīng)用，使社會(huì)各界更好的對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行了解，在對(duì)智能化技術(shù)研究的過程中，使更多行業(yè)的精英人才參與進(jìn)來，從而促進(jìn)我國(guó)智能化技術(shù)更好的發(fā)展。

3.2 推進(jìn)我國(guó)智能化革命

當(dāng)前階段中，我國(guó)工業(yè)、物流等很多行業(yè)當(dāng)中，都對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行了應(yīng)用，這些機(jī)器人的應(yīng)用，對(duì)這些行業(yè)傳統(tǒng)的工作方式進(jìn)行了改變，使社會(huì)發(fā)展中對(duì)智能化進(jìn)行了更深層次的應(yīng)用，推動(dòng)了我國(guó)智能化改革的步伐。

3.3 提升我國(guó)在新技術(shù)革命中的競(jìng)爭(zhēng)力

智能機(jī)器人是具有顯著產(chǎn)業(yè)溢出效應(yīng)的基礎(chǔ)性技術(shù)，不僅能夠推動(dòng)我國(guó)多個(gè)行業(yè)進(jìn)行變革，而且還能帶動(dòng)其進(jìn)行跨越式發(fā)展，即最大化的對(duì)人們能力邊界進(jìn)行擴(kuò)展，從而為技術(shù)的創(chuàng)新打下良好基礎(chǔ)，在競(jìng)爭(zhēng)激烈的市場(chǎng)環(huán)境中占據(jù)更重要的位置。

4 總結(jié)

綜上所述，單片機(jī)控制系統(tǒng)智能機(jī)器人的應(yīng)用具有多方面的價(jià)值，我們高中生作為祖國(guó)未來的建設(shè)者，只有跟上時(shí)代的步伐，加強(qiáng)對(duì)智能機(jī)器人進(jìn)行研究，才能在之后的工作中發(fā)揮出最大作用。

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