專(zhuān)利名稱(chēng)：自生存智能龜?shù)闹谱鞣椒?br> 技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種能夠自主決策的自生存智能龜。
背景技術(shù)：
智能龜屬于機(jī)器人，目前，存在的機(jī)器人只是可以實(shí)現(xiàn)躲避障礙，移動(dòng)位置等功能，甚至與人類(lèi)溝通，可以為人類(lèi)服務(wù)，然而，這些都需要人類(lèi)的引導(dǎo)和幫助，當(dāng)外部環(huán)境變化時(shí)，不能做出相應(yīng)的改變，在沒(méi)有人類(lèi)參與時(shí)，便不能工作，無(wú)法自主的完成一些任務(wù)，沒(méi)有自我生存的能力，這些只是一些能夠心行走的機(jī)器，并不能自主決策，自我生存。不具備智能的行為。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服現(xiàn)有的機(jī)器人不能對(duì)環(huán)境的適應(yīng)和不具備自我生存的行為，本發(fā)明提供了一種具有自主決策的能夠自生存的智能龜。通過(guò)單片機(jī)和傳感器對(duì)外界事物進(jìn)行感知，并進(jìn)行方案的選擇，同時(shí)智能龜還可以對(duì)自身進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己能量不足時(shí)，會(huì)尋找一個(gè)光照強(qiáng)度較好的地方為自己充電。充滿電后會(huì)繼續(xù)前進(jìn)。

本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:本裝置主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)1，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪2、一個(gè)萬(wàn)用輪3，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別與直流電機(jī)相連，用于控制智能龜?shù)倪\(yùn)動(dòng)。還包括有三個(gè)超聲波4、四個(gè)光電開(kāi)關(guān)5，三個(gè)超聲波位于智能龜?shù)那胺?，主要用于?duì)前方物體的檢測(cè)，四個(gè)光電開(kāi)關(guān)位于智能龜?shù)那安績(jī)蓚?cè)，用于對(duì)兩側(cè)物體的識(shí)別。還包括有四個(gè)光敏傳感器6、四個(gè)光敏三極管7，位于智能龜殼體上，按象限分布，主要用于檢測(cè)四個(gè)方向的光照強(qiáng)度。還包括有電池電量檢測(cè)系統(tǒng)8。當(dāng)檢測(cè)到自身電量過(guò)低時(shí)，進(jìn)行報(bào)警。還包括有太陽(yáng)能充電系統(tǒng)9，由12塊太陽(yáng)能板按放在機(jī)器龜殼體上，當(dāng)電池電量過(guò)低時(shí)自動(dòng)進(jìn)行太陽(yáng)能充電。還包括有語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)10，主要對(duì)智能龜自身狀態(tài)進(jìn)行播報(bào)。還包括有液晶顯示系統(tǒng)11，主要是用12864顯示屏對(duì)電池電量，光照強(qiáng)度的顯示。還包括有人體識(shí)別系統(tǒng)12，對(duì)附近的人員進(jìn)行感知。本發(fā)明的工作過(guò)程:打開(kāi)電源開(kāi)關(guān)，智能龜運(yùn)行，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪同時(shí)按一個(gè)速度正轉(zhuǎn)，智能龜前進(jìn)。語(yǔ)音播報(bào)“自生存智能龜啟動(dòng)”。運(yùn)行過(guò)程中，智能龜前方的超聲波，和兩側(cè)的光電開(kāi)關(guān)對(duì)周?chē)奈矬w進(jìn)行感知，并以數(shù)字信號(hào)的形式發(fā)送給單片機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)傳過(guò)來(lái)的數(shù)字信號(hào)進(jìn)行分析，控制兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的運(yùn)動(dòng)，使智能龜躲避障礙物。躲避障礙物過(guò)程中，人體識(shí)別系統(tǒng)會(huì)對(duì)周?chē)h(huán)境中的人進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)遇到人時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)會(huì)說(shuō)“您好”。與此同時(shí)，電量檢測(cè)系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢測(cè)電池電量，當(dāng)智能龜運(yùn)行一段時(shí)間后，電池電量檢測(cè)系統(tǒng)檢測(cè)到電量過(guò)低，傳給單片機(jī)控制系統(tǒng)一個(gè)信號(hào)。這時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)“智能龜電量過(guò)低”。同時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制智能龜尋找一個(gè)光照強(qiáng)度較好的地方。安放在殼體上的四個(gè)光敏傳感器和四個(gè)光敏三極管對(duì)自身四個(gè)方向上的光照強(qiáng)度進(jìn)行檢測(cè)，并以模擬量的數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)比較四個(gè)方向的數(shù)據(jù)，尋找一個(gè)最大值，控制智能龜向亮度最大的地方前進(jìn)。這時(shí)，超聲波和光電開(kāi)關(guān)首先檢測(cè)光亮方向是否有障礙物，若無(wú)障礙物繼續(xù)前進(jìn)，若有，智能龜先躲避障礙物，然后再進(jìn)行對(duì)光的尋找。當(dāng)智能龜尋找到光照強(qiáng)度較好的地方時(shí)，停止運(yùn)動(dòng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制智能龜進(jìn)行充電狀態(tài)，這時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)“正在充電”。機(jī)器龜將電池充滿后，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制智能龜繼續(xù)前進(jìn)。此時(shí)語(yǔ)音播報(bào)“充電完畢，繼續(xù)前進(jìn)”。本發(fā)明的增益效果，將常規(guī)的自動(dòng)機(jī)器賦予自我生存的能力，能夠完全自主的活動(dòng)，表現(xiàn)智能的行為，可用于未來(lái)的智能汽車(chē)、登月計(jì)劃等，還可以做為一種新型的智能玩具。


圖1是本發(fā)明整體結(jié)構(gòu)框2是電池電量檢測(cè)系統(tǒng)電路3是尋光傳感器切換電路4是充電模式切換電路5是本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)主視6是本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)側(cè)視7是本發(fā)明外部結(jié)構(gòu)俯視中:1、轉(zhuǎn)向輪,2、 驅(qū)動(dòng)輪,3、超聲波,4、光電開(kāi)關(guān),5、光敏三極管,6、光敏傳感器，
7、人體識(shí)別傳感器，8、語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)，9、太陽(yáng)能板，10、液晶顯示屏
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合圖1 圖7說(shuō)明本發(fā)明的實(shí)施例。本實(shí)施例主要由底座，殼體和單片機(jī)控制系統(tǒng)構(gòu)成，底座兩側(cè)安裝兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪，后端安裝萬(wàn)用輪，帶動(dòng)智能龜前進(jìn)。機(jī)器龜?shù)那安糠胖昧巳齻€(gè)超聲波，兩側(cè)分別放了兩個(gè)光電開(kāi)關(guān)；殼體上按龜殼的形狀布置了 12塊大小一樣的太陽(yáng)能板；液晶顯示屏安裝在龜殼的后部，組成殼體的一部分；一個(gè)人體識(shí)別系統(tǒng)，安裝在智能龜?shù)那岸?，充?dāng)智能龜?shù)念^部；殼體的上部在左前方，右前方，左后方，右后方分別設(shè)置有一個(gè)光敏傳感器，一個(gè)光敏三極管；單片機(jī)控制系統(tǒng)主要由DSP2407A及其外圍電路構(gòu)成。此外還包括電池電量檢測(cè)系統(tǒng)電路，用于檢測(cè)電池的電量；傳感器切換電路，用于切換兩個(gè)尋光傳感器，以能夠提高檢測(cè)光照強(qiáng)度的靈敏度；太陽(yáng)能充電模式轉(zhuǎn)換電路，將電池從供電模式轉(zhuǎn)換成充電模式。語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)與DSP2407A的SCITXD引腳相連，用串口寫(xiě)入。人體感應(yīng)系統(tǒng)與DSP2407A的一個(gè)I/O 口相連，當(dāng)檢測(cè)到人體時(shí)，會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，單片機(jī)控制系統(tǒng)接收到該信號(hào)，控制語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)播報(bào)“您好”。三個(gè)超聲波與DSP2407A的六個(gè)I/O 口相連。每個(gè)超聲波連接兩個(gè)I/O 口，一個(gè)用于產(chǎn)生超聲波的觸發(fā)脈沖，另一個(gè)用于接收超聲波返回的脈沖，傳給單片機(jī)控制系統(tǒng)，單片機(jī)控制系統(tǒng)計(jì)算該脈沖的占空比，判斷附近是否有障礙物，進(jìn)而控制智能龜?shù)倪\(yùn)動(dòng)方向。四個(gè)光電開(kāi)關(guān)與DSP2407A的四個(gè)I/O 口相連，遇到障礙物會(huì)產(chǎn)生一個(gè)信號(hào)，單片機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)該信號(hào)判斷附近障礙物，并作出相應(yīng)的動(dòng)作。圖2中，電阻Rl的b端與R2的a端相連，電阻R2的b端接地，IN端接電池正極，構(gòu)成分壓電路，運(yùn)放的正輸入端與Rl的b端相連,負(fù)輸入端與輸出端相連,輸出端與電阻R3相連，OUT為輸出端。構(gòu)成電壓跟隨器。OUT端與單片機(jī)DSP2407A的一個(gè)ad端口相連，單片機(jī)控制系統(tǒng)通過(guò)檢測(cè)ad的數(shù)值反映電池電量，當(dāng)電量過(guò)低時(shí)，語(yǔ)音播報(bào)“智能龜電量過(guò)低”。智能龜開(kāi)始尋找一個(gè)光照強(qiáng)度較好的地方為自己充電。這時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)執(zhí)行
尋光程序。圖3中，電阻Rl、R2串聯(lián)，電阻Rl與光敏傳感器b端相連，光敏傳感器a端與電源VCC相連，電阻R2的b端與地相連，將光敏傳感器的電流變化變?yōu)殡妷鹤兓?。電阻R3與電位器R4串聯(lián)，電阻R3的a端與電源VCC相連，電位器R4的b端與地相連，為比較器提供比較電壓。運(yùn)放的輸出端與電阻R5的b端連接，R5的a端與電源VCC相連，構(gòu)成電壓比較器電路。比較器的正輸入端與電阻R2的b端相連，負(fù)輸入端與R3的b端相連。光敏三極管的電壓比較電路與光敏傳感器相同。與非門(mén)U3的b輸入端和與非門(mén)U4的輸出端c相連，U4的a輸入端與U3的輸出端c相連,構(gòu)成RS觸發(fā)器。電阻Rll的b端與三極管Ql的基極相連，三極管Ql的發(fā)射極與三極管Q2的基極相連，Ql的集電極與Q2的集電極相連，并與繼電器的線圈相連，Q2的發(fā)射極與地相連，電阻R9和電阻RlO串聯(lián)，電阻RlO的b端與地相連，電阻R9的a端與RS觸發(fā)器的輸出端Q相連，構(gòu)成繼電器驅(qū)動(dòng)電路。繼電器的觸點(diǎn)c與單片機(jī)的ad 口相連,觸點(diǎn)a和b分別與運(yùn)放U5的b端,運(yùn)放U6的b端相連，當(dāng)需要切換靈敏度時(shí)，電路會(huì)自動(dòng)驅(qū)動(dòng)繼電器將單片機(jī)控制系統(tǒng)的ad 口接通另一個(gè)傳感器的電壓輸出端。四個(gè)方向上的尋光電路分別與單片機(jī)控制核心的四個(gè)ad端口 ADCIN00、ADCINO1、ADCIN02.ADCIN03相連，對(duì)四個(gè)方向的光照強(qiáng)度進(jìn)行ad采集，將數(shù)據(jù)傳給單片機(jī)控制系統(tǒng)。單片機(jī)控制系統(tǒng)對(duì)ad采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行比較和判斷，尋找一個(gè)光照強(qiáng)度最大的方向，發(fā)出信號(hào)使驅(qū)動(dòng)輪向該方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)?shù)竭_(dá)光照強(qiáng)度可以為電池進(jìn)行太陽(yáng)能充電的地方時(shí)，停止運(yùn)動(dòng)，語(yǔ)音播報(bào)“正在充電”，此時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)控制智能龜切換到充電模式。殼體上按龜殼的形狀布置的12塊大小一樣的太陽(yáng)能板，三塊串聯(lián)，并聯(lián)這樣的四組，形成3*4的矩陣，太陽(yáng)能板的輸出端與太陽(yáng)能充電控制器連接。圖4中，電阻Rl的·b端與三極管Ql的基極相連，三極管Ql的發(fā)射極與三極管Q2的基極相連，Ql的集電極與Q2的集電極相連，并與繼電器的線圈相連，Q2的發(fā)射極與地相連，繼電器的觸頭c與太陽(yáng)能的充電控制器的正輸入端相連，觸頭b與電池正極相連，構(gòu)成繼電器控制電路。電阻Rl的a端與單片機(jī)控制系統(tǒng)的I/O 口相連，當(dāng)智能龜需要轉(zhuǎn)換到充電模式時(shí)，單片機(jī)控制系統(tǒng)會(huì)發(fā)出一個(gè)信號(hào)，控制繼電器的常開(kāi)觸點(diǎn)閉合，這樣就可以為電池充電了。充電完成后，語(yǔ)音播報(bào)“充電完畢，繼續(xù)前進(jìn)”，智能龜繼續(xù)前進(jìn)。
權(quán)利要求
1.一種能夠自主決策的自生存智能龜，主要包括單片機(jī)控制系統(tǒng)(I)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(2)、一個(gè)萬(wàn)用輪(3)，兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪分別與直流電機(jī)相連，用于控制智能龜?shù)倪\(yùn)動(dòng)，其特征在于:還包括有語(yǔ)音播報(bào)系統(tǒng)(10)，主要對(duì)智能龜自身狀態(tài)進(jìn)行播報(bào)，人體識(shí)別系統(tǒng)(12)，安放在殼體前部，對(duì)人體進(jìn)行識(shí)別與檢測(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生存智能龜，其特征在于:還包括有三個(gè)超聲波(4)、四個(gè)光電開(kāi)關(guān)(5)，三個(gè)超聲波位于智能龜?shù)那胺?，主要用于?duì)前方物體的檢測(cè)，四個(gè)光電開(kāi)關(guān)位于智能龜?shù)那安績(jī)蓚?cè)，用于對(duì)兩側(cè)物體的識(shí)別，將多個(gè)超聲波和光電開(kāi)關(guān)組合使用可以實(shí)現(xiàn)對(duì)復(fù)雜環(huán)境下的不規(guī)則物體進(jìn)行識(shí)別與躲避。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種自生存智能龜，其特征在于:還包括有四個(gè)光敏傳感器(6)、四個(gè)光敏三極管(7)，位于智能龜殼體上，按象限分布，主要用于檢測(cè)四個(gè)方向的光照強(qiáng)度；電池電量檢測(cè)系統(tǒng)(8)主要用于對(duì)自身電量進(jìn)行監(jiān)控;太陽(yáng)能充電系統(tǒng)(9)，由12塊太陽(yáng)能板安放在機(jī)器龜殼體上，用于對(duì)電池進(jìn)行充電，當(dāng)電池電量檢測(cè)系統(tǒng)(8)檢測(cè)到電池電量過(guò)低時(shí)，自動(dòng)尋找光照強(qiáng)度較好的地方，進(jìn)行太陽(yáng)能充電；液晶顯示系統(tǒng)(11)，主要是用12864 顯示屏對(duì)電池電量，光照強(qiáng)度的顯示。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種能夠自主決策的自生存智能龜，屬于輪式機(jī)器人的一種。通過(guò)單片機(jī)和傳感器對(duì)外界事物進(jìn)行感知，并進(jìn)行方案的選擇，同時(shí)智能龜還可以對(duì)自身進(jìn)行檢測(cè)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)自己能量不足時(shí)，會(huì)尋找一個(gè)光照強(qiáng)度較好的地方為自己充電。充滿電后會(huì)繼續(xù)前進(jìn)。具有完全自主決策、自主行動(dòng)、活動(dòng)于未知世界、不需人類(lèi)參與就能持續(xù)運(yùn)行并且自我維護(hù)等特征，可實(shí)現(xiàn)自主行動(dòng)、自動(dòng)避障、利用太陽(yáng)能自動(dòng)充電功能，合理充分的利用可再生資源并且保護(hù)環(huán)境符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。長(zhǎng)遠(yuǎn)發(fā)展可觀，自生存智能龜可以用做軍事太陽(yáng)能充電掃雷器外部硬件，運(yùn)行完全無(wú)需人來(lái)管理，是自動(dòng)化領(lǐng)域的進(jìn)一步突破。
文檔編號(hào)B25J9/18GK103240742SQ20131019233
公開(kāi)日2013年8月14日 申請(qǐng)日期2013年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2013年5月22日
發(fā)明者張欣, 李連鶴, 楊洋 申請(qǐng)人:天津工業(yè)大學(xué)