仿生機(jī)器人用超聲波接收模塊的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于機(jī)器人控制電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種仿生機(jī)器人用超聲波接收模塊；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(yùn)算放大器IC5的2腳相連。本實(shí)用新型中的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(jī)器人使用，實(shí)用性強(qiáng)。
【專利說明】仿生機(jī)器人用超聲波接收模塊

【技術(shù)領(lǐng)域】 [0001]
[0002] 本實(shí)用新型屬于機(jī)器人控制電路【技術(shù)領(lǐng)域】，具體為一種仿生機(jī)器人用超聲波接收 模塊。

【背景技術(shù)】 [0003]
[0004] 機(jī)器人是自動執(zhí)行工作的機(jī)器裝置，它既可以接受人類指揮，又可以運(yùn)行預(yù)先編 排的程序，也可以根據(jù)以人工智能技術(shù)制定的原則綱領(lǐng)行動，它的任務(wù)是協(xié)助或取代人類 工作的工作，例如生產(chǎn)業(yè)、建筑業(yè)，或是危險(xiǎn)的工作。
[0005] 現(xiàn)有的大多數(shù)機(jī)器人本質(zhì)上還屬于一種能夠行走和發(fā)音的機(jī)器，大多數(shù)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(dú)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(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本實(shí)用新型克服現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，所要解決的技術(shù)問題是：提供一種滿足仿 生機(jī)器人使用的超聲波接收模塊。
[0007] 本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的：
[0008] -種仿生機(jī)器人用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(yùn)算放大器IC5的2 腳相連。
[0009] 所述雙運(yùn)算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運(yùn)算放大器IC5的1腳相連， 雙運(yùn)算放大器IC5的1腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運(yùn)算放大器IC5的6腳相連， 雙運(yùn)算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運(yùn)算放大器IC5的7腳相連，雙運(yùn)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(yùn)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。
[0010] 所述雙運(yùn)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(fù)輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負(fù)輸入端串接電阻R18后與電源正極 VCC相連。
[0011] 使用時(shí)，上述超聲波發(fā)射模塊與超聲波接收模塊配合使用。
[0012] 一種超聲波發(fā)射模塊，包括時(shí)基集成電路芯片IC3,所述時(shí)基集成電路芯片IC3的 7腳并接電阻R7的一端和可調(diào)電阻R8的一固定端后與可調(diào)電阻R8的活動端相連，所述電 阻R7的另一端并接時(shí)基集成電路芯片IC3的2腳和時(shí)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(shí)基集成電路芯片IC3的8腳并接可調(diào) 電阻R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時(shí)基集成電路芯片IC3的5腳串接電容C6 后接地，時(shí)基集成電路芯片IC3的1腳接地，時(shí)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。
[0013] 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。
[0014] 具體使用時(shí)，超聲波發(fā)射模塊內(nèi)的時(shí)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(nèi)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(shí)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(yùn)算放大器IC5可以采用型號為TL082的雙運(yùn)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(xiàn)有公知產(chǎn)品。
[0017] 上述時(shí)基集成電路芯片IC3構(gòu)成無穩(wěn)多諧振蕩器，其振蕩頻率由可調(diào)電阻R8、電 阻R7和電容C5決定，通過調(diào)節(jié)可調(diào)電阻R8可以改變振蕩頻率，輸出的振蕩信號經(jīng)過六反 相器IC4的放大推動超聲波換能器S1發(fā)聲，時(shí)基集成電路芯片IC3的4腳由主控制器模塊 控制，當(dāng)需要發(fā)射超聲信號時(shí)該腳為高電平，上述超聲波換能器S2接受到的微弱信號，經(jīng) 過交流耦合到雙運(yùn)算放大器IC5放大，經(jīng)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(fā)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(yùn)動軌跡和速度等。
[0018] 工作時(shí)，仿生機(jī)器人能夠通過主控制器模塊依靠超聲波發(fā)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(yùn)動速度等，使得仿生機(jī) 器人具有了"人"的感知能力，完善了仿生機(jī)器人的"感覺"功能；所述超聲波發(fā)射模塊和超 聲波接收模塊均有多個，所述超聲波發(fā)射模塊和超聲波接收模塊成對設(shè)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(shí)用新型中的超聲波發(fā)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(jī)器人使用，實(shí)用性強(qiáng)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020] 圖1是仿生機(jī)器人的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 圖2是紅外感應(yīng)模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022] 圖3是超聲波發(fā)射模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023] 圖4是超聲波接收模塊的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024] 圖中：圖中：1-主控制器模塊、2-紅外感應(yīng)模塊、3-超聲波發(fā)射模塊、4-超聲波接 收模塊、5-時(shí)鐘模塊、6-存儲模塊、7-復(fù)位控制模塊、8-電源模塊。

【具體實(shí)施方式】
[0025] 下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型做進(jìn)一步詳細(xì)的說明：
[0026] 如圖4所示，所述超聲波接收模塊4的電路結(jié)構(gòu)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(yùn)算放大器IC5的2腳相連。
[0027] 所述雙運(yùn)算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運(yùn)算放大器IC5的1腳相連， 雙運(yùn)算放大器IC5的1腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運(yùn)算放大器IC5的6腳相連， 雙運(yùn)算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運(yùn)算放大器IC5的7腳相連，雙運(yùn)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(yùn)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。
[0028] 所述雙運(yùn)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(fù)輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負(fù)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。
[0029] 如圖3所示，所述超聲波發(fā)射模塊3的電路結(jié)構(gòu)為：時(shí)基集成電路芯片IC3的7腳 并接電阻R7的一端和可調(diào)電阻R8的一固定端后與可調(diào)電阻R8的活動端相連，所述電阻R7 的另一端并接時(shí)基集成電路芯片IC3的2腳和時(shí)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(shí)基集成電路芯片IC3的8腳并接可調(diào)電阻 R8的另一固定端后與電源正極VCC相連，時(shí)基集成電路芯片IC3的5腳串接電容C6后接 地，時(shí)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(shí)基集成電路芯 片IC3的1腳接地，時(shí)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。
[0030] 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。
[0031] 具體應(yīng)用時(shí)，上述超聲波電路應(yīng)用于一種仿生機(jī)器人動物感測電路中，如圖1所 不，一種仿生機(jī)器人動物感測電路，包括：主控制器模塊1、紅外感應(yīng)模塊2、超聲波發(fā)射模 塊3、超聲波接收模塊4、時(shí)鐘模塊5、存儲模塊6、復(fù)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(yīng)模塊2、超聲波發(fā)射模塊3、超聲波接收模塊 4、時(shí)鐘模塊5、存儲模塊6和復(fù)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(yīng)模塊2的電路結(jié)構(gòu)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(fù)極并接電 阻R3的另一端和NPN型三極管Q1的發(fā)射極后接地。
[0034] 所述電容C1的另一端串接電阻R4后與運(yùn)算放大器IC2的正輸入端相連，所述運(yùn) 算放大器IC2的負(fù)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(yùn)算放大器IC2的輸出端相連，所述運(yùn)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(yùn)算放大 器IC2采用型號為LM358的運(yùn)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(shí)，由紅外線探測傳感器IC1信號輸出端輸出微弱的電信 號，經(jīng)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(yùn)算放大器IC2 中進(jìn)行高增益、低噪聲放大，此時(shí)由運(yùn)算放大器IC2輸出的信號已經(jīng)足夠強(qiáng)，最后將該放大 的信號發(fā)送至主控制器模塊，主控制器模塊經(jīng)過模數(shù)轉(zhuǎn)換模塊，將上述信號轉(zhuǎn)化為相應(yīng)的 電信號，滿足了仿生機(jī)器人對紅外信號的探測需要。
[0036] 仿生機(jī)器人能夠通過紅外感應(yīng)模塊2探測周圍的人或者動物，同時(shí)依靠超聲波發(fā) 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(yùn)動速度等信息，使得仿生機(jī)器人具有了"人"的感知能力，完善了仿生機(jī)器 人的"感覺"功能；所述紅外感應(yīng)模塊2、超聲波發(fā)射模塊3和超聲波接收模塊4均有多個， 所述超聲波發(fā)射模塊3和超聲波接收模塊4成對設(shè)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(shí)施時(shí)，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(yùn) 算放大器IC2采用型號為LM358的運(yùn)算放大器芯片。
[0038] 所述時(shí)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(yùn)算放大器IC5采用型號為TL082的雙運(yùn)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(shí)鐘模塊5、存儲模塊6、復(fù)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(shí)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(yīng)機(jī)器人現(xiàn)有電源 的短板問題，能夠滿足各種類型的仿生機(jī)器人使用，實(shí)用性強(qiáng)。
【權(quán)利要求】
1. 一種仿生機(jī)器人用超聲波接收模塊，其特征在于：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(yùn)算放大 器IC5的2腳相連；所述雙運(yùn)算放大器IC5的2腳串接電阻R12后與雙運(yùn)算放大器IC5的 1腳相連，雙運(yùn)算放大器IC5的1腳依次串接電容C9和電阻R13后與雙運(yùn)算放大器IC5的 6腳相連，雙運(yùn)算放大器IC5的6腳串接電阻R14后與雙運(yùn)算放大器IC5的7腳相連，雙運(yùn) 算放大器IC5的3腳并接電容CIO的一端、電阻R15的一端和電阻R16的一端后與雙運(yùn)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；所述雙運(yùn)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(fù)輸入端串接電阻R17后接地，電壓比較器IC6的負(fù)輸入端串接 電阻R18后與電源正極VCC相連。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的仿生機(jī)器人用超聲波接收模塊，其特征在于：所述雙運(yùn)算放 大器IC5采用型號為TL082的雙運(yùn)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。
【文檔編號】B25J9/18GK203901288SQ201420270960
【公開日】2014年10月29日 申請日期:2014年5月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月26日
【發(fā)明者】郝朝虹 申請人:國家電網(wǎng)公司, 國網(wǎng)山西省電力公司忻州供電公司