仿生機器人用超聲波發射模塊的制作方法
【專利摘要】本實用新型屬于機器人控制電路【技術領域】，具體為一種仿生機器人用超聲波發射模塊，包括時基集成電路芯片IC3所述時基集成電路芯片IC3的7腳并接電阻R7的一端和可調電阻R8的一固定端后與可調電阻R8的活動端相連，所述電阻R7的另一端并接時基集成電路芯片IC3的2腳和時基集成電路芯片IC3的6腳后與電容C5的一端相連。本實用新型中的超聲波發射模塊均采用低電壓低功耗直流電路，能量消耗低，能夠滿足各種類型的仿生機器人使用，實用性強。
【專利說明】仿生機器人用超聲波發射模塊
【技術領域】 [0001]
[0002] 本實用新型屬于機器人控制電路【技術領域】，具體為一種仿生機器人用超聲波發射 模塊。
【背景技術】 [0003]
[0004] 機器人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 排的程序，也可以根據以人工智能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、建筑業，或是危險的工作。
[0005] 現有的大多數機器人本質上還屬于一種能夠行走和發音的機器，大多數不具有 "人"所具有的物理感知能力，不具有動物或者人體的感知功能，不能夠獨立判斷人或者動 物的靠近和判斷該物體的大小、位置等，交互性較差。
【發明內容】
[0006] 本實用新型克服現有技術存在的不足，所要解決的技術問題是：提供一種滿足仿 真機器人使用的超聲波發射模塊。
[0007] 本實用新型是采用如下技術方案實現的：
[0008] -種仿生機器人用超聲波發射模塊，包括時基集成電路芯片IC3,所述時基集成電 路芯片IC3的7腳并接電阻R7的一端和可調電阻R8的一固定端后與可調電阻R8的活動 端相連，所述電阻R7的另一端并接時基集成電路芯片IC3的2腳和時基集成電路芯片IC3 的6腳后與電容C5的一端相連，所述電容C5的另一端接地，所述時基集成電路芯片IC3的 8腳并接可調電阻R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時基集成電路芯片IC3的5腳 串接電容C6后接地，時基集成電路芯片IC3的1腳接地，時基集成電路芯片IC3的3腳串 接電阻R9后與六反相器IC4的1腳相連。
[0009] 所述六反相器IC4的9腳并接六反相器IC4的11腳后與六反相器IC4的1腳相 連，六反相器IC4的2腳、六反相器IC4的3腳、六反相器IC4的5腳并接一起，六反相器 IC4的8腳并接六反相器IC4的10腳后與電容C7的一端相連，所述電容C7的另一端與超 聲波換能器S1的一輸入端相連，所述六反相器IC4的4腳并接六反相器IC4的6腳后與超 聲波換能器S1的另一輸入端相連。
[0010] 使用時，上述超聲波發射模塊與超聲波接收模塊配合使用。
[0011] -種超聲波接收模塊，包括聲波換能器S2,所述聲波換能器S2的一輸出端并接電 阻R10的一端后與電容C8的一端相連，超聲波換能器S2的另一輸出端并接電阻R10的另 一端后接地，所述電容C8的另一端串接電阻R11后與雙運算放大器IC5的2腳相連。
[0012] 所述雙運算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運算放大器IC5的1腳相連， 雙運算放大器IC5的1腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運算放大器IC5的6腳相連， 雙運算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運算放大器IC5的7腳相連，雙運算放大器 IC5的3腳并接電容C10的一端、電阻R15的一端和電阻R16的一端后與雙運算放大器IC5 的5腳相連，所述電容C10的另一端和電阻R15的另一端均接地，所述電阻R16的另一端與 電源正極VCC相連。
[0013] 所述雙運算放大器IC5的7腳與電壓比較器IC6的正輸入端相連；電壓比較器IC6 的負輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R18后與電源正極 VCC相連。
[0014] 具體使用時，超聲波發射模塊內的時基集成電路芯片IC3的4腳與主控制器模塊 的信號輸出端口相連。超聲波接收模塊內的電壓比較器IC6的輸出端與主控制器模塊的信 號輸入端口相連。
[0015] 所述時基集成電路芯片IC3可以采用型號為NE555的芯片，所述六反相器IC4可 以采用型號為⑶4049的芯片，所述雙運算放大器IC5可以采用型號為TL082的雙運算放大 器，所述電壓比較器IC6可以采用型號為LM311的電壓比較器芯片。
[0016] 上述主控制器模塊可以采用現有公知產品。
[0017] 上述時基集成電路芯片IC3構成無穩多諧振蕩器，其振蕩頻率由可調電阻R8、電 阻R7和電容C5決定，通過調節可調電阻R8可以改變振蕩頻率，輸出的振蕩信號經過六反 相器IC4的放大推動超聲波換能器S1發聲，時基集成電路芯片IC3的4腳由主控制器模塊 控制，當需要發射超聲信號時該腳為高電平，上述超聲波換能器S2接受到的微弱信號，經 過交流耦合到雙運算放大器IC5放大，經過放大的信號再由電壓比較器IC6整形，輸出信號 由主控制器模塊接收，通過與主控制器模塊連接的超聲波發射模塊3、超聲波接收模塊4中 信號的變化，主控制器模塊能夠判斷物體的大小、形狀，以及運動軌跡和速度等。
[0018] 工作時，仿生機器人能夠通過主控制器模塊依靠超聲波發射模塊和超聲波接收模 塊判斷周圍動物的具體位置和形狀大小，包括：身高(大小)、位置、運動速度等，使得仿生機 器人具有了"人"的感知能力，完善了仿生機器人的"感覺"功能；所述超聲波發射模塊和超 聲波接收模塊均有多個，所述超聲波發射模塊和超聲波接收模塊成對設置，能夠全方位、多 角度的探測周圍物體的位置、大小和移動速度等信息。
[0019] 本實用新型中的超聲波發射模塊和超聲波接收模塊均采用低電壓低功耗直流電 路，能量消耗低，能夠滿足各種類型的仿生機器人使用，實用性強。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0020] 圖1是仿生機器人的電路結構示意圖。
[0021] 圖2是紅外感應模塊的電路結構示意圖。
[0022] 圖3是超聲波發射模塊的電路結構示意圖。
[0023] 圖4是超聲波接收模塊的電路結構示意圖。
[0024] 圖中：圖中：1-主控制器模塊、2-紅外感應模塊、3-超聲波發射模塊、4-超聲波接 收模塊、5-時鐘模塊、6-存儲模塊、7-復位控制模塊、8-電源模塊。
【具體實施方式】
[0025] 下面結合附圖對本實用新型做進一步詳細的說明：
[0026] 如圖3所示，所述超聲波發射模塊3的電路結構為：時基集成電路芯片IC3的7腳 并接電阻R7的一端和可調電阻R8的一固定端后與可調電阻R8的活動端相連，所述電阻R7 的另一端并接時基集成電路芯片IC3的2腳和時基集成電路芯片IC3的6腳后與電容C5 的一端相連，所述電容C5的另一端接地；所述時基集成電路芯片IC3的8腳并接可調電阻 R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時基集成電路芯片IC3的5腳串接電容C6后接 地，時基集成電路芯片IC3的4腳與主控制器模塊1的信號輸出端口相連，時基集成電路芯 片IC3的1腳接地，時基集成電路芯片IC3的3腳串接電阻R9后與六反相器IC4的1腳相 連。
[0027] 所述六反相器IC4的9腳并接六反相器IC4的11腳后與六反相器IC4的1腳相 連，六反相器IC4的2腳、六反相器IC4的3腳、六反相器IC4的5腳并接一起，六反相器 IC4的8腳并接六反相器IC4的10腳后與電容C7的一端相連，所述電容C7的另一端與超 聲波換能器S1的一輸入端相連，所述六反相器IC4的4腳并接六反相器IC4的6腳后與超 聲波換能器S1的另一輸入端相連。
[0028] 如圖4所示，所述超聲波接收模塊4的電路結構為：聲波換能器S2的一輸出端并 接電阻R10的一端后與電容C8的一端相連，超聲波換能器S2的另一輸出端并接電阻R10 的另一端后接地，所述電容C8的另一端串接電阻R11后與雙運算放大器IC5的2腳相連。
[0029] 所述雙運算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運算放大器IC5的1腳相連， 雙運算放大器IC5的1腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運算放大器IC5的6腳相連， 雙運算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運算放大器IC5的7腳相連，雙運算放大器 IC5的3腳并接電容C10的一端、電阻R15的一端和電阻R16的一端后與雙運算放大器IC5 的5腳相連，所述電容C10的另一端和電阻R15的另一端均接地，所述電阻R16的另一端與 電源正極VCC相連。
[0030] 所述雙運算放大器IC5的7腳與電壓比較器IC6的正輸入端相連；電壓比較器IC6 的負輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負輸入端串接電阻R18后與電源正極 VCC相連，電壓比較器IC6的輸出端與主控制器模塊1的信號輸入端口相連。
[0031] 具體應用時，上述超聲波電路應用于一種仿生機器人動物感測電路中，如圖1所 不，一種仿生機器人動物感測電路，包括：主控制器模塊1、紅外感應模塊2、超聲波發射模 塊3、超聲波接收模塊4、時鐘模塊5、存儲模塊6、復位控制模塊7和電源模塊8。
[0032] 所述主控制器模塊1分別與紅外感應模塊2、超聲波發射模塊3、超聲波接收模塊 4、時鐘模塊5、存儲模塊6和復位控制模塊7相連，所述電源模塊8為整個電路供電。
[0033] 如圖2所示，所述紅外感應模塊2的電路結構為：紅外線探測傳感器IC1的電源端 正極并接電阻R1的一端后與電源正極VCC相連，所述電阻R1的另一端并接電阻R2的一端 和電容C1的一端后與NPN型三極管Q1的集電極相連，所述紅外線探測傳感器IC1的信號 輸出端并接電阻R3的一端后與電容C2的一端相連，所述電阻R2的另一端并接電容C2的 另一端后與NPN型三極管Q1的基極相連，所述紅外線探測傳感器IC1的電源端負極并接電 阻R3的另一端和NPN型三極管Q1的發射極后接地。
[0034] 所述電容C1的另一端串接電阻R4后與運算放大器IC2的正輸入端相連，所述運 算放大器IC2的負輸入端并接電阻R5的一端和電容C3的一端后與電阻R6的一端相連，所 述電阻R5的另一端串接電容C4后接地，所述電容C3的另一端并接電阻R6的另一端后與 運算放大器IC2的輸出端相連，所述運算放大器IC2的輸出端與主控制器模塊1的信號輸 入端口相連。
[0035] 所述紅外線探測傳感器IC1可以采用型號為Q74的紅外線傳感器；所述運算放大 器IC2采用型號為LM358的運算放大器芯片，所述紅外線探測傳感器IC1探測到前方人體 或者動物體輻射出的紅外線信號時，由紅外線探測傳感器IC1信號輸出端輸出微弱的電信 號，經NPN型三極管Q1等組成第一級放大電路放大，再通過電容C1輸入到運算放大器IC2 中進行高增益、低噪聲放大，此時由運算放大器IC2輸出的信號已經足夠強，最后將該放大 的信號發送至主控制器模塊，主控制器模塊經過模數轉換模塊，將上述信號轉化為相應的 電信號，滿足了仿生機器人對紅外信號的探測需要。
[0036] 仿生機器人能夠通過紅外感應模塊2探測周圍的人或者動物，同時依靠超聲波發 射模塊3和超聲波接收模塊4判斷人或者動物的具體位置和形狀大小，能夠獲得包括：身高 (大小)、位置、運動速度等信息，使得仿生機器人具有了"人"的感知能力，完善了仿生機器 人的"感覺"功能；所述紅外感應模塊2、超聲波發射模塊3和超聲波接收模塊4均有多個， 所述超聲波發射模塊3和超聲波接收模塊4成對設置，能夠全方位、多角度的探測周圍物體 的位置、大小和移動速度等信息。
[0037] 具體實施時，所述紅外線探測傳感器IC1采用型號為Q74的紅外線傳感器；所述運 算放大器IC2采用型號為LM358的運算放大器芯片。
[0038] 所述時基集成電路芯片IC3采用型號為NE555的芯片，所述六反相器IC4采用型 號為⑶4049的芯片。
[0039] 所述雙運算放大器IC5采用型號為TL082的雙運算放大器，所述電壓比較器IC6 采用型號為LM311的電壓比較器芯片。
[0040] 上述主控制器模塊1、時鐘模塊5、存儲模塊6、復位控制模塊7和電源模塊8均可 以直接購買得到。
[0041] 上述電源正極VCC可采用+36V以下的直流電源，本【具體實施方式】中采用+12V電 源，上述元器件均為低電壓低功耗直流元器件，能量消耗低，能夠很好適應機器人現有電源 的短板問題，能夠滿足各種類型的仿生機器人使用，實用性強。
【權利要求】
1. 一種仿生機器人用超聲波發射模塊，其特征在于：包括時基集成電路芯片IC3,所述 時基集成電路芯片IC3的7腳并接電阻R7的一端和可調電阻R8的一固定端后與可調電阻 R8的活動端相連，所述電阻R7的另一端并接時基集成電路芯片IC3的2腳和時基集成電 路芯片IC3的6腳后與電容C5的一端相連，所述電容C5的另一端接地，所述時基集成電路 芯片IC3的8腳并接可調電阻R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時基集成電路芯片 IC3的5腳串接電容C6后接地，時基集成電路芯片IC3的1腳接地，時基集成電路芯片IC3 的3腳串接電阻R9后與六反相器IC4的1腳相連；所述六反相器IC4的9腳并接六反相器 IC4的11腳后與六反相器IC4的1腳相連，六反相器IC4的2腳、六反相器IC4的3腳、六 反相器IC4的5腳并接一起，六反相器IC4的8腳并接六反相器IC4的10腳后與電容C7 的一端相連，所述電容C7的另一端與超聲波換能器S1的一輸入端相連，所述六反相器IC4 的4腳并接六反相器IC4的6腳后與超聲波換能器S1的另一輸入端相連。
2. 根據權利要求1所述的仿生機器人用超聲波感測電路，其特征在于：所述時基集成 電路芯片IC3采用型號為NE555的芯片；所述六反相器IC4采用型號為⑶4049的芯片。
【文檔編號】G01S7/524GK203909295SQ201420269520
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月26日 優先權日:2014年5月26日
【發明者】曹鈺 申請人:國家電網公司, 國網山西省電力公司忻州供電公司