[發明專利]一種微型智能機器人

在審

• 申請號: 201811381779.0
• 申請日: 2018-11-20
• 公開（公告）號: CN109262584A
• 公開（公告）日: 2019-01-25
• 發明（設計）人: 張躍進;黃德昌;李波
• 申請（專利權）人: 鐘祥博謙信息科技有限公司
• 主分類號: B25J7/00
• 分類號: B25J7/00
• 代理公司: 北京細軟智谷知識產權代理有限責任公司 11471
• 代理人: 付登云

本發明涉及機器人技術領域，具體涉及一種微型智能機器人。機器人的發展趨勢是智能化、微型化，實現以上兩點需要穩定可靠的硬件平臺。本發明提出的一種微型智能機器人對系統硬件的四個核心組件：動力系統、微控制器外圍電路、紅外距離傳感器與慣性測量單元進行設計，這些硬件單元的設計實現為實現特定用途機器人的目標功能打下了良好的基礎。

技術領域

本發明屬于機器人技術領域，具體涉及一種微型智能機器人。

背景技術

機器人具備代替人類從事諸多危險工作的能力，如地下勘探、深海取樣、搶險救援與太空探索等；隨著電子、通信、計算機技術的進一步發展，一些小型化、智能化的機器人將越來越多地參與到物流運輸、救援搶險、醫療、家政與其他社會公共服務工作中。20世紀70至80年代，工業機器人的迅速發展促進了經濟的快速發展，工業生產的效率得到了極大的提高，在此期間，微型智能機器人主要以步進電機驅動，以Z80等計算機作為控制器，使用機械開關感知環境；到90年代，嵌入式技術逐步得到發展，機器人控制器轉換為i386EX 等處理器，并采用超聲波、紅外等非接觸檢測方式進行環境感知，體積減小，運行速度得到了很大提升。近年來基于ARM核心的微控制器性能飛速發展，使得微型智能機器人可以運行更加復雜的搜索、控制算法。

新型高性能微控制器，高效率直流微電機與MEMS微機電系統傳感器的出現使得機器人小型化、智能化成為可能，基于這些新型器件進行微型智能機器人的開發具有很大的發展潛力。智能化在機器人設計中占據越來越重要的地位。

發明內容

本發明提出一種微型智能機器人，該智能機器人具備環境感知能力。

所述微型智能機器人，包括動力裝置、微控制器及外圍電路、紅外測距傳感器和慣性測量單元。

動力裝置，包括電機、傳動結構和電機驅動電路。傳動結構采用四輪驅動結構，使用兩側輪子的差速進行轉向；電機驅動電路控制直流電機轉速與方向的調整，并提供剎車能力。

微控制器及外圍電路，包括微控制器、微控制器外圍電路、交互與調試接口和外擴非易失存儲器。

微控制器，用于對機器人各功能組件進行控制協調，包括運行電機驅動、紅外測距、慣性測量單元數據處理等算法。

微控制器外圍電路，包括有源晶振、模擬電源(AVDD)與數字電源(DVDD)。其中數字電源(DVDD)用于給芯片數字核心供電，模擬電源(AVDD)用于供應 ADC與內部鎖相環。

交互與調試接口，包括串行調試總線(Serial Wire Debug，SWD)和通用異步串行口(UART)。其中機器人靜止時，微控制器可以使用串行調試總線(Serial Wire Debug，SWD)進行調試與程序下載；機器人在運行中使用通用異步串行口(UART) 連接至無線模塊，使用計算機等設備對來自機器人的信息進行接收。

外擴非易失存儲器，存儲用于機器人調整的設定參數和環境信息。

紅外測距傳感器：包括非調制的紅外傳感器，用于測量機器人距離障礙物的距離。

慣性測量單元，包含偏航角速度陀螺儀和雙軸加速度計。偏航角速度陀螺儀用于精準測量機器人在平面內的航向角，用于準確轉彎，并輔助機器人直線行走；雙軸加速度計主要用于對側滑、碰撞等信息的檢測，以及對速度信息的融合。

進一步，微控制器通過改變脈沖寬度調制(PWM)信號的占空比控制電機的輸出功率。

進一步，微型智能機器人有6個紅外測距傳感器。

進一步，電機驅動電路控制采用比例-積分-微分控制，控制信號為脈沖寬度調制信號。

進一步，雙軸加速度計為雙軸±1.7g加速度計。

進一步，紅外測距傳感器為非調制的紅外傳感器。