智能機器人由什麼系統組成
⑴ 機器人是由什麼組成的急啊!
FIRA3對3微型機器人足球比賽的賽場長1.5米,寬1.3米,比乒乓球台略小,場地畫有中線、中圈和門區。每隊由三個邊長不超過7.5厘米的立方形的遙控小車(機器人)組成。它們的任務就是將橘紅色的高爾夫球(足球)撞入對方的球門而力保本方不失球或少失球。比賽規則與一般足球相似,也有點球、任意球和門球等。只是因電池容量有限,每半場為5分鍾,中間休息10分鍾。下半場結束時若為平局,則有3分鍾的延長期,也實行突然死亡法和點球大戰。明顯不同之處在於球場四周有圍牆,所以沒有界外球,而在相持10秒後判爭球。
足球機器人系統,在硬設備方麵包括機器人小車、攝像裝置、計算機主機和無線發射裝置(見系統總圖)。從功能上分,它包括機器人小車、視覺、決策和無線通訊4個子系統。
機器人小車由車架、車輪、電機、減速機、測速碼盤、驅動電源、單片機控制電路與無線接收模塊等構成。它可以按著主機發出的命令調整左、右輪轉速,以保證按預定的軌跡運動。
視覺子系統是機器人的眼睛。它由懸掛在球場中圈上空2米的攝像頭攝取圖像,由裝在主機內的抓圖卡將圖像數字化,送入主機內存,再由專用軟體對圖像進行理解。由於雙方各有不同顏色的隊標(黃色和藍色),而機器人也有不同的隊員色標。這樣計算機就可以通過顏色分割辨識出全部機器人與球的坐標位置與朝向。也就是進行模式識別。
裝在主機中的決策子系統根據視覺系統給出的數據,應用專家系統技術,判斷場上攻守態勢,分配本方機器人攻守任務,決定各機器人的運動軌跡,然後形成給各小車左右輪輪速的命令值。
無線通訊子系統通過主機串列口拿到命令值,再由獨立的發射裝置與裝在小車上的接收模塊建立無線通訊聯系,遙控場上各機器人的運動。
在機器人足球比賽過程中,上述4個子系統以每秒二、三十次,甚至更高的速率連續運行,人不得干預。
FIRA 5對5微型機器人足球比賽與3對3的主要區別在於比賽場地尺寸不同、機器人個數不同,其他基本相同。
⑵ 機器人有哪些主要組成部分呢
機器人(Robot)是自動執行工作的機器裝置。它既可以接受人類指揮,又可以運行預先編排的程版序,權也可以根據以人工智慧技術制定的原則綱領行動。它的任務是協助或取代人類工作的工作,例如生產業、建築業,或是危險的工作。
主要組成部分:
機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和復雜機械等組成。
⑶ 智能機器人的組成與結構
想不到匿名回答還要扣十分10分!!!!!!不好意思 這樣的回答
基於單片機智能機器人控制系統研究設計
Design And Research of Smart Robot Control System Based On Single——chip M icrocomputer
f鄭州航空工業管理學院)陳 字
CHEN YU
摘要:利用紅外感測器光電轉換特性.以AT89C51單片機作為核心控制單元對檢測信號進行處理,完成了智能機器人控制
系統的設計。文章詳細介紹了系統構成、軟硬體設計方法。該機器人控制系統基於紅外技術、單片機技術等設計,實現了步
行、跟蹤、避障、步伐調整、語音、聲控、液晶顯示、地面探測等功能。系統在智能性、准確性、實時性方面達到了較高的要求,
具有較好的應用前景。
關鍵詞:單片機;紅外技術;機器人;智能控制系統
中圖分類號:TP216 文獻標識碼:B
AIbstract:By using the photo—voltage characteristics of the pyroelectric infrared sensor.Detection signal was processed wiith the core
of AT89C5 1.Its construction and methods of hardware and software design were introced in detail.The control system designator of
smart robot based on infrared technology,single—chip microcontroller technology .This robot realizes talking,tracing,obstacle avoiding,
adjusting step,speaking,noise controlling,liquid crystal displaying,ground detecting etc.The system achieves higher requirement,
such as smart,accuracy and real-time operation,and its application foreground is bright.
Keywords:Single-chip microcomputer,infrared technology,robot.,smart control system
引言
單片機技術作為自動控制技術的核心之一。被廣泛應用
於工業控制、智能儀器、機電產品、家用電器等領域。隨著微電
子技術的迅速發展,單片機功能也越來越強大,本設計基於單
片機技術、紅外技術完成智能機器人控制系統設計。智能機器
人研究在當前機器人研究領域具有十分突出的地位, 其顯著
的特點是具有環境感知、判斷決策、人機交互等功能⋯ 。本智
能機器人系統主要實現了步行、跟蹤、避障、步伐調整、語音、
聲控、液晶顯示,地面探測等功能。在遇到外界條件發生變化
時.該機器人將採取不同的措施對待,較好地表現出該機器人
的思考能力。
步伐校正
語音模塊
紅外探測
地面探測
單片機控制
器MCU1
單片機控制
器MCU2
驅動電路
光電轉換
觸覺模塊
顯示模塊
圖1機器人控制系統結構圖
1智能機器人簡介
1.1系統框圖
該智能機器人控制系統採用兩片AT89C5 1121控制,一片單
片機MCU1用於整個系統的控制,另一片單片機MCU2用於驅
陳宇:講師碩士
動液晶屏LCM1602工作.它們之間通過I/O口通訊,以實現兩
片單片機共同工作的相互協調控制。系統框圖[3l~l圖1所示。
設計中,MCU1的P1.0、P1.3分別接觸覺感測器,P1.6一-P1.7
接視覺紅外感測器.P2.0一P2A 13控制繼電器驅動電路,P2.5 13
接地面探測感測器.P2.6一P2.7接步伐校正光耦器,P3.0-一P3.5接
ISD25120語音晶元
1.2實現功能
機器人在移動過程中,會發出語音提示:「目標搜索中」,同
時液晶顯示:「'Target is in searching」';前進過程中發現目標,語
音提示:「發現目標」:液晶顯示:「Find object」,機器人自動向該
目標轉向;對准目標後,語音提示:「鎖定目標」,液晶顯示:
「Lock it」,同時機器人向目標繼續前進;如機器人撞上目標,語
音提示:「前方有障礙物」,液晶顯示:「Obstacles impending」,機
器人根據觸角碰撞的先後順序,向該相反的方向轉角約100
度,繼續前進:當前方地面出現斷層,語音提示:「危險,前方地
面有斷層」,液晶顯示:「Warning,fault ahead」。同時機器人會向
後退幾步,轉向後繼續前進;如果機器人在轉向過程中,步伐錯
亂,便會自動執行步伐調整程序,以校正步伐。
2系統設計
2.1驅動電路
要想讓機器人有穩定行走能力,需要選擇穩定的電動機驅
動系統。本設計利用三極體放大作用對單片機I/O口電流進行
放大,驅動繼電器控制電動機轉動。且不會對輸入電流有任何
影響,完全可以給電動機提供大電流。保證電路工作穩定。
電動機驅動電路採用兩個NPN管對單片機AT89C5 1的I/
O口輸出電流信號放大,利用電阻R19、R20作為三極體基極進
行保護。當單片機I/O口有信號輸出時.該電流經電阻後送入第機器人技術 中文核心期刊《微計算機信息》(嵌入式與SOC)2007年第23卷第12.2期
一級三極體基極,使第一級_一極管導通,導通電流經電阻送人
第二個三極體基極,進一步放大電流,以達到繼電器驅動電流。
根據計算,送人繼電器的電流是經過兩極放大電路放大了約
S2倍,9014在此做開關作用。經過兩級放大後驅動繼電器。如
圖2所示。
l
圖2電機驅動電路原理圖
每個繼電器相當於一個單刀雙擲開關.由此.兩個單刀雙
擲開關,組成電動機正反轉控制電路,實現機器人前進、後退
動作。
2.2視覺電路
在此設計中.我們僅要求機器人發現並跟蹤目標,不需要
識別目標。因此採用最常用的紅外線反射感測器來作為機器人
的視覺功能,檢測機器人前方是否有目標。該功能的實現採用
的是兩個型號為TX05D的紅外線反射感測器。TX05D常用的
紅外反射式接近開關,它內部有一紅外線發射管和一紅外線接
收管。發射管發出紅外線,如果其正前方沒有物體,那麼接收管
接收不到紅外線反饋信號。當前方出現物體時,紅外線信號經
過物體被反射了回來.這時接收管接收到信號,向單片機發出
高電平信號,以告知單片機其前方出現障礙物。
兩個紅外線感測器安裝在機器人前方的兩側,在機器人工
作時.兩個感測器始終向外發射紅外線探測信號.當其中一個
感測器接收到反饋信號時,便向單片機發出高電平信號,告知
單片機該方向發現目標,單片機經過判斷後,控制電動機向該
方向轉向,以實現跟蹤功能。當兩個感測器都感應到目標時,機
器人便向著目標直著前進,直到撞上目標。
2.3步伐調整電路
當機器人在前進過程中.如果電機轉速不一致或者在轉向
過程中打亂了步伐,這時便會啟動步伐調整功能,該功能是利
用兩個光耦來完成的。在機器人腿部,裝有兩片通過光耦的擋
片,當機器人正常行走時,擋片會交替的打開和關閉光耦。如果
兩個光耦的狀態始終不相同。那麼就說明該機器人步伐正常。
當光耦狀態出現相同時,說明機器人步伐錯亂,需要校正步伐。
這時便會隨機停下一條「腿」,等另一條「腿」走在合適位置,即
光耦狀態相反時,再作出同步前進。電路如圖3所示。
圖3步伐校正電路原理圖
2.4顯示電路
本功能主要實現了人機交互的視覺平台。本設計採用
LCM1602液晶顯示模塊,該模塊是最常用的英文顯示模塊.它
內部含有英文字型檔,使用方便,價格便宜。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前的
狀態,以實現機器人的人機交互顯示功能。
LCM1602是一種16字x2行的字元型液晶模塊.主要有總
線連接方式和模擬口連接方式。本設計採用的是模擬口連接方
式,它和前者相比,電路更加簡潔。在該電路中,P1口給顯示屏
輸送數據,P3.0到P3.2則控制向該顯示屏讀寫數據的狀態。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則是背光燈電源介面。電路如圖4所示。
圖4顯示電路原理圖
設計中.P2口則是用於與MCU1通訊.它始終監控著
MCU1的狀態.以保持顯示內容和語音同步。
2.5語言電路
為了確保操作的無誤性,運用聲音進行第二重提示.本系
統用到的ISD25120語音晶元是美國ISD公司生產的高保真錄
放一體化的單片固態語音集成電路,錄放時間為120秒,可運
行多段信息處理,可反復錄音十萬次【6】,並且ISD25 120使用時
不需要考慮如何驅動語音晶元,只需要直接用51控制該語音
電路的觸發時間,播放出事先錄好的聲音文件,以實現機器人
說話這個功能。電路如圖5所示。
「- -Is 嵩
圖5語音電路原理圖
2.6亞超聲接收電路
機器人上面裝有一個亞超聲接收模塊.當接收到外部的亞
超聲.機器人會做出停止和運行動作,以實現機器人的聽覺功
能。該部分的實現採用了成品的亞超聲接收板,在設計中,將其
輸出的信號經過光電開關轉換成可以觸發單片機I/0口的低電
平開關信號.以告知單片機目前亞超聲開關的狀態。電路如下
圖6所示.目和其它信息、數據;互聯網接人模塊用於寬頻接人互聯網;紅
外線模塊控制遙控器的發送與接收,選擇電視節目或實現其它
功能;雙口RAM用來實現與STI5518的數據交換。
4 數字網路機頂盒的軟體和功能
由於嵌人式系統軟體和微處理器密切相關,所以通常採用
分層模型來描述,軟體層次結構自底而上分為固件層、驅動層、
中間件、應用層,這樣,一旦硬體模塊發生變化,軟體的修改只
發生在和硬體相關的固件層 中間件和應用層可以保持不變,能
夠減少編程工作量,縮短軟體開發時間。層次構建遵循的原則:
某一層的模塊可調用下層模塊,同時又能被上層調用,同層之
間一般不能調用。
數字網路機頂盒的硬體組成相當於一台奔Ⅲ的計算機和數
字機頂盒,所以其功能既能夠完成計算機的功能又能夠完成數
字機頂盒的功能。該數字網路機頂盒的能完成主要功能是:
1)數字電視節目的接收
2)DVB公共解擾演算法和條件接收
3)支持PAUNTSC/SECAM
4)支持MPEG一2圖像和MP3、杜比5.1音質
51遠程教育
6)按次付費電視收看
7)電子節目指南
81互聯網的接人
9)數字電視節目存儲
10)視頻點播(VOD)
11)互動式電視游戲等等,可以看出,數字網路電視機頂盒
的功能十分強大。
5 總結
本文作者的創新點是完成了基於ARM9和STi5518的數字
網路機頂盒硬體平台的設計。文中對傳統的數字機頂盒和數字
網路機頂盒作了比較,同時給出了數字網路機頂盒的硬體邏輯
方框圖,以及軟體模型和功能。該設計實現後,不僅能夠完成傳
統數字機頂盒的功能,還能夠完成電視節目的存儲和連上互聯
網的功能,有理由相信,隨著數字電視時代的到來,該設計能得
到廣泛的應用。
參考文獻
[1]Philips Electronics Co.,Ltd.TDA827x User』S Manual[OL].2003.
[2]ST Electronics Co.,Ltd.Sti5518 User』S Manual[OL].2001.
[31張穎,林孝康.基於ARM和FPGA的嵌入式網關設計fJ]微計
算機信息.2006.8-2:32 35.
[4]侯冬睛,趙金.基於ARM9和GSM的遠程數據採集平台的設
計fJI,機電產品開發與創新.2006,2:84~85.
[5]Samsung Electronics Co.,Ltd.$3C2410X Microprocessor User』S
Manual[OL].2003.
作者簡介:侯冬U~(1974~):男(土家族),湖南張家界人,湖南吉首
大學物理信息學院講師,碩士,主要從事ARM技術和嵌人式系
統的研究。
Biography:Hou Dong—qing (1974一:male(Tu—jian nationality).
Hanan Zhangjiajie, the instructor of College of physics Science
and Information Engineering, Jishou University,Hunan. master,
the research direction is the ARM technology and Embedded
system .
(416000 湖南吉首大學物理科學與信息工程學院)侯冬睛
通訊地~f:(416000 湖南吉首大學物理科學與信息工程學院)
侯冬晴
(收稿日期:2007.9.13)(修稿日期:2007,11.15)
圖6亞超聲接收電路原理圖
3總結
本機器人系統設計在一定程度上模擬了人類的視覺、觸
覺、聽覺、語音及簡單的思考能力,又在一定程度上實現了一個
機器人最基本的人機交互顯示功能,但新的需求和任務也對機
器人的性能提出了更高的要求。本系統利用雙單片機通訊較好
地處理了各感測器之間的協調問題,以及感測器之間的優先響
應問題。
本文作者創新點:1、本設計基於單片機技術、紅外技術完
成智能機器人控制系統設計,智能機器人研究在當前機器人研
究領域具有十分突出的地位, 其顯著的特點是具有環境感知、
判斷決策、人機交互等功能:2、該智能機器人在一定程度上模
擬了人類的視覺、觸覺、聽覺、語音及簡單的思考能力,又在一
定程度上實現了一個機器人最基本的人機交互顯示功能:3、系
統設計中採用採用兩片AT89C5l控制,系統模塊化設計,通過
系統功能擴展,具備高度的靈活性和廣泛的適用性。
參考文獻:
[1]邱寄帆,王海春.基於分布式控制系統的輪式智能機器人研究.
微計算機信息[M].2006,22,4—2,181-182.
[2]范立南,李雪飛,尹授遠.單片微型計算機控制系統設計[M].北
京:人民郵電出版社.2004,1-100.
[3]徐冠雷,葛德宏.基於MCX5 l單片機的攜帶型水平校正儀應
用設計.微計算機信息[M].2003,9,6,56—57.
[5]錢東波.基於RTX51的溫度控制系統.微計算機信息[M].
2005.7,77-78.
[6]葉秋香,鄭建立.一種實用的身份認證裝置的開發.微計算機
信息[M].2005,21,4,158—159.
作者簡介:陳宇(1978~),男(漢族),河南鄭州人,鄭州航院機電工
程系講師,碩士,主要從事電子通訊與自動控制技術教學與科
研工作
Biography:Chen Yu(1978-),Male,Henan Zhengzhou,Lecturer of
department of Machinery and Electricity Engineering,Zhengzhou
Institute of Aeronautics Instrial Management,Master.Mainly en—
gaged in teaching and researching on the electronics eommunica—
tion and automatic control technique.
⑷ 機器人由什麼構成怎麼做出來的
機器人由三大部分六個子系統組成。三大部分是機械部分、感測部分和控制回部分。六個子系統是驅動系答統、機械結構系統、感受系統、機器人一環境交換系統、人機交換系統和控制系統。是通過程序編寫然後將一些機械組裝起來做成的。
⑸ 機器人的機械繫統是由哪幾部分組成的
機械繫統包括機身、臂部、手腕、末端操作器和行走機構等部分。
每一部分都有若干自由度,從而構成一個多自由度的機械繫統。此外,有的機器人還具備行走機構。若機器人具備行走機構,則構成行走機器人;若機器人不具備行走及腰轉機構,則構成單機器人臂。
末端操作器是直接裝在手腕上的一個重要部件,它可以是兩手指或多手指的手爪,也可以是噴漆槍、焊槍等作業工具。工業機器人機械繫統的作用相當於人的身體(如骨髓、手、臂和腿等)。
機器人技術綜合了多學科的發展成果,代表了高技術的發展前沿,它在人類生活應用領域的不斷擴大正引起國際上重新認識機器人技術的作用和影響。
(5)智能機器人由什麼系統組成擴展閱讀:
機器人的機械繫統的工作原理:
機器人系統實際上是一個典型的機電一體化系統,其工作原理是:控制系統發出動作指令,控制駕駛員動作,駕駛員驅動機械繫統運動,使末端操作人員在空間達到一定位置,實現一定姿態,執行一定任務。
末端操作器在空間的實際位姿由感知系統反饋給控制系統,控制系統將實際姿態與目標姿態進行比較,發出下一個動作指令,循環執行直到任務完成。
⑹ 機器人由什麼組成有什麼功能
感覺控制型機器人:利用感測器獲取的信息控制機器人的動作。
適應回控制型機器人:能適答應環境的變化,控制其自身的行動。
學習控制型機器人:能「體會」工作的經驗,具有一定的學習功能,並將所「學」的經驗用於工作中。
⑺ 機器人由那幾部分組成,各部分什麼功能
機器人一般由執行機構、驅動裝置、檢測裝置和控制系統和復雜機械等組成。
各個組成部分的作用:
一、執行機構
執行驅動裝置發出的系統指令;
二、驅動裝置
是驅使執行機構運動的機構,按照控制系統發出的指令信號,藉助於動力元件使機器人進行動作。
三、檢測裝置
是實時檢測機器人的運動及工作情況,根據需要反饋給控制系統,與設定信息進行比較後,對執行機構進行調整,以保證機器人的動作符合預定的要求。
四、控制系統
常用於負責系統的管理、通訊、運動學和動力學計算,並向下級微機發送指令信息;
拓展資料
能力評價
機器人能力的評價標准包括:智能,指感覺和感知,包括記憶、運算、比較、鑒別、判斷、決策、學習和邏輯推理等;機能,指變通性、通用性或空間佔有性等;物理能,指力、速度、可靠性、聯用性和壽命等。因此,可以說機器人就是具有生物功能的實際空間運行工具,可以代替人類完成一些危險或難以進行的勞作、任務等。
按照用途主要可以分為:
工業機器人、農業機器人、家用機器人、醫用機器人、服務型機器人、空間機器人、 水下機器人、軍用機器人、 排險救災機器人、 教育教學機器人、娛樂機器人等
按照功能可以分為:
操作機器人, 移動機器人, 信息 機器人, 人機機器人
按照裝置可以分為:
電力驅動機器人,液壓機器人,氣動機器人
按照受控方式可以分為:
點位控制型機器人,連續控制型機器人
⑻ 機器人的基本組成部分有哪些
機器人目前是典型的機電一體化產品,一般由機械本體、控制系統、感測器、驅動器和輸入/輸出系統介面等五部分組成。為對本體進行精確控制,感測器應提供機器人本體或其所處環境的信息,控制系統依據控製程序產生指令信號,通過控制各關節運動坐標的驅動器,使各臂桿端點按照要求的軌跡、速度和加速度,以一定的姿態達到空間指定的位置。驅動器將控制系統輸出的信號變換成大功率的信號,以驅動執行器工作。
1.機械本體
機械本體,是機器人賴以完成作業任務的執行機構,一般是一台機械手,也稱操作器、或操作手,可以在確定的環境中執行控制系統指定的操作。典型工業機器人的機械本體一般由手部(末端執行器)、腕部、臂部、腰部和基座構成。機械手多採用關節式機械結構,一般具有6個自由度,其中3個用來確定末端執行器的位置,另外3個則用來確定末端執行裝置的方向(姿勢)。機械臂上的末端執行裝置可以根據操作需要換成焊槍、吸盤、扳手等作業工具。
2.控制系統
控制系統是機器人的指揮中樞,相當於人的大腦功能,負責對作業指令信息、內外環境信息進行處理,並依據預定的本體模型、環境模型和控製程序做出決策,產生相應的控制信號,通過驅動器驅動執行機構的各個關節按所需的順序、沿確定的位置或軌跡運動,完成特定的作業。從控制系統的構成看,有開環控制系統和閉環控制系統之分;從控制方式看有程序控制系統、適應性控制系統和智能控制系統之分。
3.驅動器
驅動器是機器人的動力系統,相當於人的心血管系統,一般由驅動裝置和傳動機構兩部分組成。因驅動方式的不同,驅動裝置可以分成電動、液動和氣動三種類型。驅動裝置中的電動機、液壓缸、氣缸可以與操作機直接相連,也可以通過傳動機構與執行機構相連。傳動機構通常有齒輪傳動、鏈傳動、諧波齒輪傳動、螺旋傳動、帶傳動等幾種類型。
4.感測器
感測器是機器人的感測系統,相當於人的感覺器官,是機器人系統的重要組成部分,包括內部感測器和外部感測器兩大類。內部感測器主要用來檢測機器人本身的狀態,為機器人的運動控制提供必要的本體狀態信息,如位置感測器、速度感測器等。外部感測器則用來感知機器人所處的工作環境或工作狀況信息,又可分成環境感測器和末端執行器感測器兩種類型.
前者用於識別物體和檢測物體與機器人的距離等信息,後者安裝在末端執行器上,檢測處理精巧作業的感覺信息。常見的外部感測器有力覺感測器、觸覺感測器、接近覺感測器、視覺感測器等。
5. 輸入/輸出系統介面:為了與周邊系統及相應操作進行聯系與應答,還應有各種通訊介面和人機通信裝置。