專利名稱：禮儀機器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種集聲、光、電控制的禮儀機器人。外形仿真人，有一定視覺、觸覺和語音功能，能夠跨步行走和招手擁抱，適用于賓館、飯店、商場，遊樂場作迎賓、購物向?qū)Ш蛫蕵繁硌?，也可作為銀行、倉庫的保安使用。
機器人正在國內(nèi)外不斷發(fā)展，常有報導(dǎo)的是工業(yè)機器人和娛樂機器人。工業(yè)機器人大都集中在惡劣環(huán)境下的應(yīng)用，如噴漆機器人、焊接機器人已有實用產(chǎn)品。王衛(wèi)等人報導(dǎo)的“壁面爬行遙控機器人”已通過鑒定，《電氣傳動》1993(3)43－47，其性能結(jié)構(gòu)適用于核工業(yè)方面檢查放射性廢液儲罐的焊縫缺陷和監(jiān)檢罐的壁厚變化以便發(fā)現(xiàn)隱患的需要。張銓、劉從遠報導(dǎo)的“基于主——從控制的雙足機器人初步態(tài)行走”，《機器人》1992 14(4)7－12，以及步行機器人的步態(tài)分析，選擇和度量和步行機器人腿、足的結(jié)構(gòu)，轉(zhuǎn)彎機構(gòu)和傳動機構(gòu)設(shè)計等則在繼續(xù)研究之中。娛樂性機器人相對發(fā)展較寬，在國外An intelligent mobile robot goling system using binocular stereo vision webster，R.W.；Yong wei.proceedings,llth IAPR International Conference on pattern Recognition Vol.l Conference A: Computer Vision and Applications P,603-7“具有雙眼立體視覺的高爾夫球機器人”和“智能機器人棋手”以及日本在世界各地和我國展出的“遠古動物和機器人”，包括有迎賓熊，猩猩樂隊，賣香蕉的黑猩猩，能蓋章留念的盼盼和金剛、劍龍、太空機器人樂隊等，前一部份的特點是具有視覺和一定的智能，但都不能步行，外形不似其人；后一部份雖然外形仿真，但都是局限于按預(yù)編的固定程序，固定在原地作既定的動作，更不具有步行功能。
本實用新型的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供一種禮儀機器人，外形仿真人，具有一定視黨、觸覺、聽覺和語言功能，能夠跨步行走和招手擁抱，適用于大中型賓館、飯店、商場和遊樂場為禮待顧客的迎賓員，在遊樂場還可結(jié)合科普與增加娛樂情趣而設(shè)計有仿人或動物動作的大型機器動物以豐富人們的文化生活。為了開拓市場，提高機器人的功能，擴展其使用范圍，減少雇請真人的勞務(wù)開支，降低購置機器人的費用等，本實用新型很有推廣價值。
本實用新型提出的禮儀機器人如


圖1所示。
圖1為禮儀機器人結(jié)構(gòu)示意圖(1)下顎張合裝置，(2)嘴角翹動裝置，(3)小臂及手指聯(lián)動電機，(4)繩輪，(5)左、右擺臂裝置，(6)大臂外殼，(7)彎腰裝置，(8)左、右下肢架，(9)雙腿平行移動導(dǎo)向裝置，(10)腳板，(11)原地轉(zhuǎn)動支點，(12)移步導(dǎo)向輪，(13)移步導(dǎo)向裝置，(14)左腳移步輪，(15)左腳移步裝置，(16)右腳移步裝置，(17)右腳移步輪，(18)腰板，(19)腰部協(xié)調(diào)裝置，(20)腰部鎖緊裝置，(21)點頭裝置，(22)上體支架，(23)搖頭裝置，(24)電機，(25)頭殼，(26)眨眼裝置。
圖1－1為第二行走裝置和轉(zhuǎn)向裝置圖(27)腳板，(28)彈簧，(29)電機，(30)聯(lián)軸器，(31)離合器，(32)撥叉桿，(33)主動滾輪，(34)電機，(35)轉(zhuǎn)動齒輪，(36)擺桿，(37)撥塊，(38)連動桿。
本實用新型提供的禮儀機器人的機械系統(tǒng)由頭頸、肩及上體，雙手、下肢和雙腳五部分組成。
1、頭頸部份在肩及上體支架(22)上裝有減速電機帶動限位片和復(fù)位彈簧組成的搖頭裝置(23)，使頭部能向左、右搖轉(zhuǎn)45°，實現(xiàn)搖頭動。在上體支架(22)的背后裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪、曲柄連桿機構(gòu)和點頭拉簧所組成的點頭裝置(21)，實現(xiàn)點頭45°動作。在頭殼(25)內(nèi)裝有電機(24)帶動由帶輪和曲柄搖桿機構(gòu)組成的眨眼裝置(26)，實現(xiàn)眨眼動作，電機(24)還帶動曲柄搖桿機構(gòu)組成的下顎張合裝置(1)，實現(xiàn)仿人說話時的下顎張合動作，電機(24)也還帶動由凸輪組成的嘴角翹動裝置(2)，實現(xiàn)仿人微笑時的嘴角上翹動作。
2、雙手部份在上體支架(22)的左右兩側(cè)各裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪和齒輪組成的左右擺臂裝置(5)，實現(xiàn)左右臂的前后擺動。在左、右大臂外殼(6)的上端各裝有小臂及手指聯(lián)動電機(3)帶動裝在大臂外殼內(nèi)繩輪(4)，從而牽拉小臂及手指實現(xiàn)握手和擁抱動作。
3、上體部份在腰板(18)上裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪、齒輪和彎腰擋塊組成并有緩沖作用的彎腰裝置(7)，實現(xiàn)上體向前傾的鞠躬動作，為保證機器人直立時的穩(wěn)定，還裝有腰部鎖緊裝置(20)。
4、下肢部份左右下肢架(8)是用一對平行四桿機構(gòu)組成的，為協(xié)調(diào)上體與下肢間的動作并保證左、右下肢交叉跨步的靈活，在聯(lián)接左右下肢架的腰板(18)上裝有由一對球面軸承組成的腰部協(xié)調(diào)裝置(19)。雙腳步行機器人既要求跨步靈活，又需要避免跨步行走時的跛動，故裝有雙腿平行移動導(dǎo)向裝置(9)，并用兩個平行滑動副來保證左、右下肢跨步的平行運動。
5、雙腳部份左、右兩個腳板(10)各與左右下肢架(8)聯(lián)接，在左、右腳板上各裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪、鏈輪組成的左、右腳移步裝置(15)(16)，從而驅(qū)動左右腳步輪(14)(17)，實現(xiàn)移步動作。在左、右腳板(10)上各裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪和拉桿組成的移步導(dǎo)向裝置(13)驅(qū)動移步導(dǎo)向輪(12)。實現(xiàn)機器人行走時的左右轉(zhuǎn)向。當(dāng)機器人在原地轉(zhuǎn)身時則由原地轉(zhuǎn)動支點(11)支撐，為保證機器人在凸凹不平的地面上行走自如，或者在雙腳部份的左、右腳板(27)上各裝一套第二行走裝置和轉(zhuǎn)向裝置，行走裝置裝在腳板(27)的后端，并有彈簧(28)經(jīng)常拉緊，當(dāng)?shù)孛嫱拱疾黄綍r，彈簧可相應(yīng)消除地面不平對裝置的影響。行走裝置由電機(29)帶動蝸桿、蝸輪與蝸輪在同一軸上的爪型聯(lián)軸器(30)，在該同一軸上還裝有牙嵌離合器(31)，離合器是由人操縱具有“離”、“合”兩檔的撥叉桿(32)使之與聯(lián)軸器“離”或“合”，當(dāng)“合”時即可帶動主動滾輪(33)實現(xiàn)機器人的移步動作，當(dāng)“離”以主動滾輪停轉(zhuǎn)，機器人就不用移步，轉(zhuǎn)向裝置裝在腳板(27)的下部，它是由電機(34)帶動蝸桿、蝸輪和轉(zhuǎn)動齒輪(35)，在齒輪(35)偏心位置上裝有擺桿(36)，擺桿再拉動聯(lián)接于前、后輪拔塊(37)上的方向連動桿(38)，從而同時驅(qū)使前后輪相互反偏轉(zhuǎn)一定角度，以實現(xiàn)機器人向左或向右行進。
本實用新型提供的禮儀機器人的電氣控制系統(tǒng)是以單片微機為核心的自動控制及檢測電氣電子電路組成。如方框圖2所示。
圖2為機器人電氣控制系統(tǒng)方框圖從框圖上可以看到機器人要完成頭、手、腳、腰等部份的動作是由電腦控制器控制的。電腦控制器經(jīng)過接口電路把動作的信號送至驅(qū)動電路，推動相應(yīng)的機械執(zhí)行機構(gòu)來實現(xiàn)的。機器人的動作受下述信號控制1、電腦控制器按編制的程序控制機器人按順序完成各種動作。
2、人工操縱遙控發(fā)送器，發(fā)出某種動作指令，遠距離操縱機器人做某種動作。
3、視覺檢測電路檢測到機器人行走中遇到障礙時控制它轉(zhuǎn)彎或者檢測到有人靠近操縱它作出與人握手、擁抱動作。
4、機器人前進過程中碰觸障礙物時，觸覺傳感器感受碰撞信號，停止機器人繼續(xù)前進動作。
5、語音電路是相對獨立的另一部份，但它也是在電腦控制器作用下操縱機器人說話，對話和唱歌動作。也可以在視覺傳感信號的控制下發(fā)出對來人問候，打招呼動作。
6、整個系統(tǒng)由蓄電池供電，有蓄電池自動充電和電平檢測電路。
電腦控制器工作原理系以單片微型計算機為主構(gòu)成的小型專用微機系統(tǒng)。Intel 8031系列單片微機，除CPU外，還含128Byte通用RAM作隨機存取的數(shù)據(jù)貯存器，用戶可在此空間的任意范圍開辟棧區(qū)。此外，芯片內(nèi)部還包含兩個定時計數(shù)器，特殊功能寄存器，四個并行I／O口(P0，P1，P2，P3)，一個串行通訊口和5個中斷源，以單片機構(gòu)成的硬件系統(tǒng)具有功耗低，體積小，可靠性高，價格低廉等明顯優(yōu)點。
電腦控制器主機選用了片內(nèi)不含存貯器的8301(1IC5)，外擴一片容量為16K字節(jié)的EPROM27128(1IC7)作為程序存貯器，以74LS373透明8D觸發(fā)器(1IC10、1IC11、1IC12)作地址鎖存用。由于8031的P2口和P0口分別作為高低位地址總線被占用。因此外擴一片8155(1IC6)和三片74LS377以增加I／O通道，8155的PA，PB，PC口可作雙向I／O用，而74LS377的各條口線只能作為輸出用。
74LS244(1IC9)在電路中的作用是提高總線的驅(qū)動能力，74LS377(1IC8)是為擴展存貯器或接口片而用的鎖存器，8031的P1口作為輸入口用，T1L117(1IC1～1IC4)光耦合芯片起隔離作用以提高系統(tǒng)抗干擾能力，晶振頻率為11.0592MHz，單周期指令執(zhí)行時間約1微秒。
圖2－1為電腦控制器硬件電路圖電腦控制器硬件原理電路結(jié)構(gòu)為單板式，即所有的IC芯片及其他元器件均安裝在同一個雙面PCB板上，主控制器與其他相關(guān)功能電路的連接是通過44線雙列PCB桿座以總線方式實現(xiàn)，整個電氣部分結(jié)構(gòu)緊湊且便于維修和功能擴展。電腦控制器外在功能是在硬件環(huán)境下，借助于專用軟件GCZ－032的支持來實現(xiàn)的。GCZ－032軟件是用MCS－51匯編語言編寫并經(jīng)匯編后固化在EPROM中駐機程序，系統(tǒng)上電或人工復(fù)位后均可從首地址運行該程序。該程序可指揮機器人完成七種不同組合的動作，而具體實現(xiàn)那一種組合動作則取決于微機系統(tǒng)對來自傳感器或遙控器輸入信息或命令的識別。組合動作的完成則是通過微機系統(tǒng)各輸出口線輸出控制信息的組合和變化來實現(xiàn)。
圖2－2為遙控發(fā)送部份電路圖遙控發(fā)送部份電路含二極管矩陣(2D1～2D32)，2IC1，2IC2和6只晶體管電路。二極管矩陣和MC145026(2IC1)構(gòu)成發(fā)送編碼器，2IC1是一片多路脈沖編碼電路，它與接收電路中的脈沖驛譯碼電路(3IC3)配對使用，引腳6，7，9，10為四位數(shù)據(jù)輸入端，最多可編成16種狀態(tài)，去掉一個常態(tài)，有15路可供利用。引腳1，2，3，4，5為五位地址輸入端，可輸入正、負和懸空三種狀態(tài)，故可編成35＝243種狀態(tài)，可以遙控243個對象。由于只對一臺機器人進行遙控，故2IC1的地址碼開關(guān)固定在一種狀態(tài)(全部懸空)。AN0～AN15為16只相同的按鍵開關(guān)，每一開關(guān)對應(yīng)機器人的一種動作，二極管矩陣電路按8421規(guī)則輸出四位數(shù)據(jù)碼到2IC1的數(shù)據(jù)輸入端，根據(jù)編碼不同，2IC1的15腳串行輸出脈寬不同的編碼脈沖去調(diào)制高頻載波 MC2833(2IC2)是一只單片調(diào)頻發(fā)送集成電路，脈沖信號自第5腳進入，被內(nèi)部放大器放大后對高頻信號進行頻率調(diào)制，被調(diào)制的高頻信號由第9腳輸出經(jīng)高頻變壓器2T2耦合至2BG1的基極，再經(jīng)2BG1和2BG2兩級功放由天線(ANT)發(fā)送出去。
為減少發(fā)送器的功耗設(shè)計有發(fā)送器電源控制電路(2BG3～2BG6)。開機加電時，電源經(jīng)2R21對2C27充電，充電完畢時，2BG6導(dǎo)通，2BG5截止，2BG4亦截止，故發(fā)射機不工作，但此時的2BG5處于響應(yīng)狀態(tài)。如果在2BG5的基極輸入一個高電平，則2BG5導(dǎo)通，2BG4亦導(dǎo)通，為發(fā)送電路提供電源，發(fā)送電路開始工作，與此同時，電源經(jīng)2R18對2C26充電，使2BG3導(dǎo)通，它的導(dǎo)通一方面維持2BG4繼續(xù)導(dǎo)通，另一方面2C27經(jīng)導(dǎo)通的2BG3迅速放電，使2BG6截止，2BG5亦截止。從而使觸發(fā)輸入(TR端)不起作用。大約經(jīng)過6秒，2C26充電完畢，2BG3截止，2BG4亦截止，即停止發(fā)送。此時電源又經(jīng)2R21對2C27充電，約8秒后，2BG6又導(dǎo)通，2BG5又處于響應(yīng)狀態(tài)，準(zhǔn)備下一次發(fā)送。所以此發(fā)送器的工作規(guī)律能發(fā)一次工作約6秒，停8秒，以達到降低功耗，保護發(fā)射管的目的。
圖2－3為遙控接收部份電路圖遙控接收天線ANT收到的高頻信號經(jīng)3L1，3C3，3C4和3L2選頻濾波以后送至高放管3BG1，(K107場效應(yīng)管)的柵極，3BG2和3BG21分別組成變頻和本振電路，由高放管輸出的已放大后的高頻信號經(jīng)3BG2變成10.7MHz的中頻信號，經(jīng)兩極10.7MHz三端陶瓷濾波器進入緩沖放大晶體管3BG3，再送入中放集成電路MC3361(3IC1)的16腳，10.7MHz信號在3IC1內(nèi)部經(jīng)二次變頻成為455KHz信號，并被解調(diào)為基帶脈沖信號由第9腳輸出，基帶信號再經(jīng)3BG4放大和由CD40106(3IC2)中兩級斯米特電路整形后送至MC145027(3IC3)譯碼。MC145027的1，2，3，4，5腳為地址輸入端，12，13，14，15為數(shù)據(jù)輸出端，由于只控制一臺機器人，把發(fā)送端2IC1的地址輸入腳和接收端3IC3的地址輸入引腳接成同樣狀態(tài)，皆接成懸空狀態(tài)，所以時時接收端都是被選中的，3IC3譯碼有效，第11腳輸出高電平送至譯碼器CD4514(3IC4)完成4－16線譯碼，對應(yīng)3IC3的四位數(shù)據(jù)，3IC4的Y0～Y15中某一輸出變?yōu)楦唠娖?，對?yīng)的LED1～LED16中某一個點亮，輸出信號分別送至3BG5～3BG20的16只集電極開路三極管，便可驅(qū)動相應(yīng)的伺服放大電路控制執(zhí)行機構(gòu)做某一動作。
圖2－4為視覺信號傳感電路圖視覺信號傳感電路由反射型紅外傳感器電路和人體熱電紅外傳感器電路構(gòu)成。兩種傳感器輸出信號使機器人具有一定的視覺，通過相應(yīng)的機械裝置實現(xiàn)相應(yīng)功能——判別前方3米內(nèi)的人或障礙物，當(dāng)前方是人時，機器人作出微笑，語言和擁抱歡迎動作，當(dāng)前方是障礙物時，則自動轉(zhuǎn)彎或后退。
圖2－4的上半部為人體熱電紅外傳感器電路，S1為D－064型熱電紅外傳感頭，在其外表用菲涅耳透鏡罩起來，以增加感應(yīng)紅外信號的靈敏度，這樣的紅外探測頭把人體熱紅外信號變成電信號，由晶體管4BG1，四運算放大器LM324(4IC1)對傳感信號進行處理，4BG1和4IC1中的A1，A2兩級運放組成放大電路將傳感器輸出的微弱低頻信號進行放大，A3，A4組成電壓比較器，由4R15，4R16，4R17對電源分壓后給A3、A4的引腳2和引腳5提供參考電壓，靜態(tài)時，沒有人進入機器人的視覺范圍，傳感器沒有信號輸出，A3，A4輸出低電平，不輸出操縱機器人動作的信號，當(dāng)有人進入機器人視覺區(qū)域，由于人體移動過程中輻射的紅外線通過具有雙重反射的拋物面鏡(菲涅耳透鏡)會聚在熱電傳感器上，被4BG1和A1，A2放大后同時加到4IC1的A3的3腳、A4的6腳上，由于人體的移動，傳感器感應(yīng)出正負兩方向的信號，當(dāng)A2輸出電壓高于A3參考電壓時，A3輸出高電平，或者當(dāng)A2輸出電位低于A4的參考電位時，A4也輸出高電平，因而三極管4BG2導(dǎo)通輸出低電平，加到4IC2的2腳上，NE555(4IC2)接成單穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，當(dāng)2腳加低電平時，3腳輸出高電平，高電平持續(xù)時間由時間常數(shù)4R20和4C8決定，此處設(shè)計成1秒左右。
4IC3是另一片NE555器件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，它的作用是防止在開機最初的幾十秒鐘內(nèi)視覺傳感電路出現(xiàn)誤動作，因于4BG1和4IC1各運算放大器的電路中有不少大容量的電解電容存在，開機之初電路未達到穩(wěn)定工作點之前4BG2的基極會加上正信號，錯誤觸發(fā)4IC2工作，為了防止這種情況的出現(xiàn)，增加4BG3和4IC3電路，開機瞬間由于4R24和4C10的作用，4IC3的2腳為低電平，3腳輸出高電平，4BG3導(dǎo)通給4IC2的清零端加上低電平，使之不被觸發(fā)。4IC3的3腳高電平持續(xù)時間由4R23和4C9時間常數(shù)確定，選定持續(xù)時間超過前級電路穩(wěn)定工作時間，此處把時間選在10～20秒之間，圖2－4的下半部為反射式紅外傳感器電路，S2為紅外接收頭，S2為紅外發(fā)送頭，S2和S3封在同一管殼內(nèi)，S3和4BG8，4BG9為紅外發(fā)送電路，產(chǎn)生頻率信號30KC左右的振蕩信號從S3向外發(fā)送。發(fā)送的紅外信號遇障礙物后反射回來被S2接收，S2感應(yīng)輸出微弱的電信號經(jīng)4BG4，4BG5管放大，4C13，4R30積分，再經(jīng)4D3，4D4，4C16整流濾波成直流信號，又經(jīng)4BG6放大，4BG7射極輸出作用在4IC4的2腳，4IC4也是工作在單穩(wěn)狀態(tài)，其延時信號由3腳輸出，單穩(wěn)延遲時間由4R38，4C18時間常數(shù)決定。
反射式紅外傳感電路從4IC4的3腳輸出的信號送至4IC6的腳2輸入端，熱電式紅外傳感電路從4IC2的3腳輸出的信號送至4IC6的腳6輸入端，CD4555(4IC6)為雙二進2－4譯碼器，當(dāng)1腳為低電平情況下電路有效，此時若4IC2的3腳有高電平輸出(此時必定是前方有障礙物)，4IC6的5腳輸出高電平至1IC5的3腳，由電腦控制器控制機器人做后退動作，若4IC4的3腳有高電平輸出(此時必定是有人從正面接近機器人)，4IC6的6腳輸出高電平至1IC5的4腳，經(jīng)電腦控制器控制機器人做伸手打招呼動作，若4IC2的3腳和4IC4的3腳皆有高電平輸出(此時必定是有人與機器人處于較近范圍)，則4IC6的9腳輸出高電平至1IC5的5腳，經(jīng)電腦控制器控制機器人做擁抱動作。
4IC5是避免機器人招手誤動電路，當(dāng)4IC6的6腳有高電平招手信號輸出時，要送至4BG10，使之導(dǎo)通，給4IC5的2腳加低電平信號，其3腳輸出高電平信號到4IC6的1腳，封鎖4IC6，并由4R22和4C20常數(shù)決定封鎖。
圖2－5為語音合成電路圖語音合成電路采用U893520B型專用語音信號處理芯片，配上1～2片M81256型動態(tài)RAM組成，通過U893520B的控制作用，可以把人的語言或音樂經(jīng)模數(shù)變換以后以數(shù)字量形式存入RAM中，也可以把RAM中存的數(shù)字量還原成語言或音樂放送出來，虛線框內(nèi)的5IC1，5IC2(皆為M81256)，5IC3(U893520B)和5IC4(LM324)是一組完整的語音電路，要讓機器人說話是預(yù)先人工把要說的話經(jīng)拾音器(MIC)錄入語言電路中，每組語音電路只能錄或放40秒鐘，若要錄放更多內(nèi)容，相應(yīng)增加語音電路在這套機器人語音電路中共用了8組同樣電路，圖上只畫出第8組完整電路，其他各組以虛框標(biāo)出(如Solid Circuit 1，2，3…等)，機器人說話時間(即放音時間)，說話的長短皆由電腦控制器的輸出接口電路74LS377鎖存器輸出的代碼A0，A1，A2，A3控制，即1IC10的12腳，19腳，1IC11的16腳和1IC12的19腳接至5IC5的地址輸入腳10，11，13，14。5IC5(CD4067)為多路模擬開關(guān)電路，它的15腳接地使之處于非禁止?fàn)顟B(tài)，它的腳2～腳9為8個輸入／輸出端，腳16～腳23為另8個對應(yīng)的輸入／輸出端，把8組語音電路各個LM324的7腳輸出的語音信號分別送到腳2～腳9上，至于腳16～腳23上那一個有信號輸出受A0～A4的碼控制，同時利用A0～A4來控制U893520B的放音控制端(腳2)讓該組語音電路放音，一共8組放音電路，但代碼只有4位，因此安排A0經(jīng)5BG2射極輸出控制4組放音電路放音，射極輸出線上三個箭頭符號表示指向另外3組(下同)，A1經(jīng)5BG2控制2組放音電路，A2經(jīng)5BG1控制1組，A3經(jīng)5BG4控制1組電路，共可控制8組放音電路，5IC6(LM386)為功放電路。
圖2－6為頭、腰、四肢動作驅(qū)動電路圖機器人搖頭、彎腰，行走時四肢的動作由8個直流電機帶動執(zhí)行機構(gòu)完成。由于這些動作都有左右、前后、上下兩個方向，因此必須采用可逆的伺服電路控制電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)才能達到這個目的。伺服驅(qū)動電路一共有8組，在圖上只給出第1，2組電路，其余6組由于其電路元件功能接線方法完全相同，分別用3個虛線框表示。
第一組驅(qū)動電路控制機器人左腳前進或后退動作，該電路由6BG1～6BG7和6IC1(CD4069)及其它電阻電容元件組成，當(dāng)電腦控制器1IC11的9腳上輸出高電平信號加到6D1上，或者8IC1來的左腳向前動作信號加到6D2上時，使6BG2導(dǎo)通，6BG1導(dǎo)通，正電源經(jīng)6BG1加到6IC1的Vcc端使6IC1處于工作狀態(tài)。當(dāng)6D1或6D2輸入高電平時，6D4和6D5必然輸入的低電平，使6BG3截止，6IC1(CD4069)的1，13，11腳輸入高電平CD4069為六反相器，故4，6腳輸出高電平，10腳、12腳輸出低電平，高低電平分別加在6BG4～6BG7四只功率三極管組成的橋式電路上，電機接在橋的中心，6BG4和6BG6為NPN管(MJ11016)，6BG5和6BG7為PNP管(MJ11015)因此6BG4和6BG7導(dǎo)通，電機正轉(zhuǎn)，機器人左腳前進。
反之，當(dāng)電腦控制器方面1IC11的6腳輸出高電平信號加到6D4上，或8IC1來的左腳向后動作信號加到6D5上時，一方面正電平信號使6BG3導(dǎo)通，另一方面正電平信號通過6D3使6BG2導(dǎo)通，因而6BG1也導(dǎo)通，正電源也經(jīng)6BG1加至6IC1的Vcc端，6IC1處于工作狀態(tài)，由于6D4或6D5輸入高電平，使6BG3導(dǎo)通6IC1的腳1，13，11輸入低電平，4，6腳輸出低電平，10，12腳輸出高電平，此時6BG6和6BG5導(dǎo)通，6BG4和6BG7截止，電機反轉(zhuǎn)機器人左腳后退。
從圖上可以看到第2組電路與上述的第1組驅(qū)動電路是完全一樣的，只不過它是完成左手前后擺動動作驅(qū)動功能而已。
三個虛線框表示的6組驅(qū)動電路分別控制右腳進退，右手前后擺動，上下彎腰，左右轉(zhuǎn)，搖頭，轉(zhuǎn)彎抬腳等功能，故不一一贅述。
圖2－7為遙控信號預(yù)處理電路圖遙控接收器3IC4送出的每個控制信號均為一個脈沖，沒有保持功能，為了使機器人完成動作，相應(yīng)的驅(qū)動電路必須持續(xù)工作直至動作結(jié)束，因此，對遙控信號加以處理后方送至驅(qū)動電路，控制機器人前進，后退，彎腰，抬頭點頭四種信號。
控制機器人“前進”的遙控信號(來自3IC4輸出腳11)送至7BG2基極使之導(dǎo)通，因而7BG1也導(dǎo)通，電源通過7BG1，7C1給出正電平的CP信號使7IC1(CD4013)觸發(fā)，1腳上輸出可保持的高電平信號送至8BG15。
控制機器人“后退”的遙控信號(來自3IC4輸出腳9)送至7BG4，7BG2使7IC2(CD4013)1腳輸出可保持的高電平信號送至8BG13。
控制機器人“彎腰”的遙控信號(來自3IC4輸出腳10)送至7BG6，7BG5使7IC4(CD4013)1腳輸出高電平，它一路輸出至彎腰電磁鐵控制電路8BG3，另一路送至7BG8使之導(dǎo)通，又使7BG7導(dǎo)通，電源通過7BG9給7IC5(NE555)和7IC6(CD4017)電源端供電，7IC5工作在諧振蕩器狀態(tài)，振蕩周期約1秒左右，該信號加至7IC6十進制計數(shù)器，14腳在其3腳和7腳輸出高低交替變化電平至第8組電路，操縱機器人做上下彎腰動作。
控制機器人頭部動作信號(來自3IC4輸出腳8)送至7BG10，7BG9，7IC7(CD4013)，其工作過程與彎腰遙控信號情況類似，不過它只輸出一路信號至7BG12，7BG11給7IC8(NE555)和7IC9(CD4017)加電，在7IC9的3、7腳和2，4腳送出交替變化的信號至第3組電路，操縱機器人做左右搖頭動作。
圖2－8為協(xié)調(diào)動作控制電路
“前進”控制信號作用到8BG15和8BG14，它們皆導(dǎo)通使8IC1(CD4013)加電，8IC1的3腳和14腳之間的K1和K2為安裝在機器人左腿上的前后跨步限位開關(guān)，設(shè)定初始狀態(tài)和加電時左腳先行，J1－2A，J1－3A為繼電器J1的常閉觸點，J1－2B和J1－3B為繼電器J1的常開觸點，未加后退信號至8BG13時，J1不動作，繼電器接點處于圖上所示狀態(tài)。
由于“前進”信號的加入，初始態(tài)時8IC1的2腳輸出高電平，1腳為低電平，經(jīng)J1－2A送至圖2－6的第1組電路驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使機器人左腳向前，該信號同時加至圖2－6的第2組電路操縱機器人左手向后擺。
當(dāng)機器人左腳向前碰撞限位開關(guān)K1時，正電平作用至8IC1的3腳，使其狀態(tài)變成1腳輸出高電平，2腳為低電平，經(jīng)J1－3A送至圖2－6的第5組電路驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使機器人右腳向前，該信號同時加至圖2－6的第6組電路操縱機器人右手向后擺。
當(dāng)機器人左腳向前運動時，其身體前行，左腿相對而言向后移動，到一定步距時碰上限位開關(guān)K2，同樣使8IC1觸發(fā)狀態(tài)又變換一次回到2腳高電平，1腳低電平狀態(tài)，重復(fù)以上動作，由于8IC1電路的作用達到手腳協(xié)調(diào)動作的目的。
由于“后退”信號送到8BG13時，J1吸合，J1－2B和J1－3B閉合，8IC1的2腳和1腳交替輸出的正電平信號分別作用在圖2－6的第1組電路驅(qū)動機器人左腳后退，作用在圖2－6的第5組電路驅(qū)動機器人右腳后退，后退的過程K1，K2的作用與前進情況相同，不過后退時不必擺手。
機器人說話時，由功率放大器5IC6的5腳輸出信號經(jīng)過7IC3(LM324)運算放大器放大限幅，7腳輸出高電平信號使8BG12導(dǎo)通，集電極上電機動作，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)讓機器人做眨眼、嘴唇閉合張開動作，好像人在說話一樣。
機器人做“彎腰”動作時，從7IC4的1腳上輸出的高電平信號送至8BG3使之導(dǎo)通，使集電極上接的電磁鐵線圈通電，電磁鐵的鐵芯平時突出在線包外把機器人的腰部鎖住，線圈通電時被吸合機器人才能做上下彎腰動作。
由1IC10的6腳或3IC4的7腳來的機器人“招雙手”信號送至8BG5基極，使之導(dǎo)通，8BG4也導(dǎo)通，電源通過8BG4，一路送至圖2－6的第2組電路使左手前擺，另一路送至圖2－6的第6組電路使右手前擺，完成機器人招雙手動作。
由1IC10的9腳或3IC4的6腳來的機器人“放雙手”信號送至8BG7的基極，使之導(dǎo)通，8BG6也導(dǎo)通，電源通過8BG6，一路送至圖2－6的第2組電路使左手后擺，另一路送至圖2－6的第6組電路使右手后擺。完成機器人放雙手動作。
雙手擁抱作用一定是在招雙手后才動作，由1IC11的19腳或3IC4的5腳來的“雙手擁抱”信號送至8BG9的基極，使之導(dǎo)通，8BG8也導(dǎo)通，電源通過8BG8送至8BG1基極，使之導(dǎo)通，集電極上所接電機通電動作，控制機器人已抬起的雙手向內(nèi)彎曲做出與人擁抱的動作。
本實用新型具有如下優(yōu)點1、機械運動系統(tǒng)采用單動和聯(lián)動相宜的配合，用低速直流電機驅(qū)動，不需要繁多的減速裝置，使整個結(jié)構(gòu)簡化，緊湊，既可減少噪音，降低電耗，也有利于加工制造。為解決好雙腳步行平穩(wěn)，在結(jié)構(gòu)設(shè)計上采取了重心下移措施，還特別設(shè)計了由平行四桿機構(gòu)組成的左、右下肢架及雙腳移動導(dǎo)向裝置和腰部協(xié)調(diào)裝置，從而保證了機器人雙腳步行的平穩(wěn)。
2、在控制系統(tǒng)中采用了多種相適的傳感器組合，分立元件與集成電路兼用和單片機控制，從而具有功耗低、體積小，可靠性高和成本低的優(yōu)點。
3、電源采用12～24伏可多次充電的干性蓄電池，并帶有充電時測一報警的充電器，既保證了使用時安全，又避免了用交流電源而必須的長距離接線和不安全因素。
圖2－9為蓄電池充電和電壓檢測線路圖實施例本實用新型提供的禮儀機器人結(jié)構(gòu)如
圖1所示，機械運動系統(tǒng)采用單動和聯(lián)動相宜的配合，控制系統(tǒng)采用多種相適的傳感器組合，分立元件與集成電路兼用和單片微機控制，力求結(jié)構(gòu)簡化、緊湊，有利于加工制造和裝配使用，軸、蝸桿蝸輪和齒輪等減速裝置，頭、手、腳上體和下肢部分裝置構(gòu)件可在一般機械廠加工制作，控制系統(tǒng)電氣電子元件與集成電路和微機可在市場購買，本專業(yè)技術(shù)人員能按圖紙組裝、調(diào)試和正常操作。
權(quán)利要求1.一種禮儀機器人，其特征在于(1)頭頸部份在肩及上體支架(22)上裝有減速電機帶動限位片和復(fù)位彈簧組成的搖頭裝置(23)，使頭部能向左、右搖轉(zhuǎn)45°，在上體支架(22)的背后裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪、曲柄連桿機構(gòu)和點頭拉簧組成的點裝置(21)，在頭殼(25)內(nèi)裝有電機(24)帶動由帶輪和曲柄搖桿機構(gòu)組成的眨眼裝置(26)，電機(24)還帶動曲柄搖桿機構(gòu)組成的下顎張合裝置(1)，電機(24)也還帶動由凸輪組成的嘴角翹動裝置(2)，(2)雙手部份在上體支架(22)的左、右兩側(cè)各裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪和齒輪組成的左右擺臂裝置(5)，在左右大臂外殼(6)的上端各裝有小臂及手指聯(lián)動電機(3)帶動裝在大臂外殼內(nèi)繩輪(4)，從而牽拉小臂及手指實現(xiàn)握手和擁抱動作，(3)上體部份在腰板(18)上裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪、齒輪和彎腰擋塊組成并有緩沖作用的彎腰裝置(7)，為保證機器人直立穩(wěn)定，還裝有腰部鎖緊裝置(20)，(4)下肢部份左右下肢架(8)是用一對平行四桿機構(gòu)組成的，為協(xié)調(diào)上體與下肢間的動作，并保證左、右下肢交叉跨步的靈活，在聯(lián)接左右下肢架的腰板(18)上裝有一對球面軸承組成的腰部協(xié)調(diào)裝置(19)，雙腿平行移動導(dǎo)向裝置(9)，并用兩個平行滑動副來保證左、右下肢跨步的平行運動，(5)雙腳部份左、右兩個腳板(10)各與左右下肢架(8)聯(lián)接，在左、右腳板上各裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪，鏈輪組成的左、右腳移步裝置(15)(16)，從而驅(qū)動左右腳步輪(14)(17)，在左、右腳板(10)上各裝有電機帶動由蝸桿、蝸輪和拉桿組成的移步導(dǎo)向裝置(13)驅(qū)動移步導(dǎo)向輪(12)，當(dāng)機器人在原地轉(zhuǎn)身時則由原地轉(zhuǎn)動支點(11)支掌，或者在雙腳部份的左、右腳板(27)上各裝一套第二行走裝置和轉(zhuǎn)向裝置，行走裝置裝在腳板(27)的后端，并有彈簧(28)經(jīng)常拉緊，它由電機(29)帶動蝸桿、蝸輪與蝸輪在同一軸上的爪型聯(lián)軸器(30)，在該同一軸上還裝有牙嵌離合器(31)，離合器是由人工操縱具有“離”，“合”兩檔的拔叉桿(32)使之與聯(lián)軸器“離”或“合”，轉(zhuǎn)向裝置裝在腳板(27)的下部，它由電機(34)帶動蝸桿，蝸輪和轉(zhuǎn)動齒輪(35)，在齒輪(35)偏心位置上裝有擺桿(36)，擺桿再拉動聯(lián)接于前、后輪拔塊(37)上的方向連動桿(38)，從而同時驅(qū)使前后輪相互反偏一定角度，以實現(xiàn)機器人向左或向右行進。(6)機器人的電氣控制系統(tǒng)是以單片微機為核心的自動控制及檢測電氣電子電路所組成。
2.按照權(quán)利要求1所述禮儀機器人，其特征在于該機器人電氣控制系統(tǒng)的電腦控制硬件電路結(jié)構(gòu)為單板式，即所有的IC芯片及其它元器件均安裝在同一個雙面PCB板上，主控制器與其他相關(guān)功能電路的連接是通過44線雙列PCB插座以總線方式實現(xiàn)，電腦控制器外在功能是在硬件環(huán)境下借助于專用軟件GCZ－032的支持來實現(xiàn)的，GCZ－032軟件是用MCS－51匯編語言編寫并經(jīng)匯編后固化在EPROM中駐機程序，系統(tǒng)上電或人工復(fù)位后均可從首位地址運行該程序，該程序可指揮機器人完成七種不同組合動作，而具體實現(xiàn)那一種組合動作則取決于微機系統(tǒng)對來自傳感器或遙控器輸入信息或命令的識別，組合動作的完成則通過微機系統(tǒng)各輸出口線輸出控制信息的組合和變化實現(xiàn)。
3.按照權(quán)利要求1或2所述禮儀機器人，其特征在于該機器人電氣控制系統(tǒng)為遙控發(fā)送部份電路含二極管矩陣(2D1～2D32)，2IC1、2IC2和6只晶體管電路，二極管矩陣和MC145026(2IC1)構(gòu)成發(fā)送編碼器，2IC1是一片多路脈沖編碼電路，它與接收電路中的脈沖譯碼電路(3IC3)配對使用，2IC1的地址碼開關(guān)固定在一種狀態(tài)(全部懸空)，AN0～AN15為16只相同的按鍵開關(guān)，每一開關(guān)對應(yīng)機器人的一種動作，二極管矩陣電路按8421規(guī)則輸出四位數(shù)據(jù)碼到2IC1的數(shù)據(jù)輸入端，根據(jù)編碼不同，2IC1的15腳串行輸出脈寬不同的編碼脈沖去調(diào)制高頻載波，MC2833(2IC2)是一只單片調(diào)頻發(fā)送集成電路，脈沖信號自第5腳進入，被內(nèi)部放大器放大后對高頻信號進行頻率調(diào)制，被調(diào)制的高頻信號由第9腳輸出經(jīng)高頻變壓器2T2耦合至2BG1的基極，再經(jīng)2BG1和2BG2兩級功放后由天線ANT發(fā)送出去，為減少發(fā)送器的功耗而設(shè)計有發(fā)送器電源控電路(2BG3～2BG6)，開機加電時，電源經(jīng)2R21對2C27充電，2BG6導(dǎo)通，2BG5截止，2BG4截止，發(fā)射機不工作，此時2BG5處于響應(yīng)狀態(tài)，如果在2BG5的基極輸入一個高電平，則2BG5導(dǎo)通，2BG4亦導(dǎo)通，為發(fā)送電路提供電源，發(fā)送電路開始工作，與此同時，電源經(jīng)2R18對2C26充電，使2BG3導(dǎo)通，它的導(dǎo)通一方面維持2BG4繼續(xù)導(dǎo)通，另一方面2C27經(jīng)導(dǎo)通的2BG3迅速放電，使2BG6截止，2BG5亦截止，從而使觸發(fā)輸入(TR端)不起作用，大約經(jīng)過6秒，2C26充電完畢，2BG3截止，2BG4亦截止，即停止發(fā)送，此時電源又經(jīng)2R21對2C27充電，約8秒后，2BG6又導(dǎo)通，2BG5又處于響應(yīng)狀態(tài)，準(zhǔn)備下一次發(fā)送。
4.按照權(quán)利要求1或2所述禮儀機器人，其特征在于該機器人電氣控制系統(tǒng)的遙控接收部份電路是遙控接收天線ANT收到的高頻信號經(jīng)3L1，3C3，3C4和3L2選頻濾波以后送至高放管3BG1(K107場效應(yīng)管)的柵極，3BG2和3BG21分別組成變頻和本振電路，由高放管輸出的已放大后的高頻信號經(jīng)3BG2變成10、7MHz的中頻信號，經(jīng)兩級10.7MHz三端陶瓷濾波器進入緩沖放大晶體管3BG3，再送入中放集成電路MC3361(3IC1)的16腳，10.7MHz信號在3IC1內(nèi)部經(jīng)二次變頻成為455KHz信號，并被解調(diào)為基帶脈沖信號由第9腳輸出，基帶信號再經(jīng)3BG4放大和由CD40106(3IC2)中兩級斯米特電路整形后送至MC145027(3IC3)譯碼，把發(fā)送端2IC1的地址輸入引腳和接收端3IC3的地址輸入引腳接成同樣狀態(tài)(懸空狀態(tài))，所以時時對接收端都是被選中的，3IC3譯碼有效，第11腳輸出高電平送至譯碼器CD4514(3IC4)完成4－16線譯碼，對應(yīng)3IC3的四位數(shù)據(jù)，3IC4的Y0～Y15中某一輸出變?yōu)楦唠娖?，對?yīng)的LED1～LED16中某一點亮，輸出信號分別送至3BG5～3BG20的16只集電極開路三極管，便可驅(qū)動相應(yīng)的伺服放大電路控制執(zhí)行機構(gòu)做某一動作。
5.按照權(quán)利要求1或2所述禮儀機器人，其特征在于該機器人電氣控制系統(tǒng)的視覺信號傳感電路由反射型紅外傳感器電路和人體熱電紅外傳感器電路構(gòu)成，人體熱電紅外傳感器電路，S1為D－064型熱電紅外傳感頭，在其外表用菲涅耳透鏡罩起來，以增加感應(yīng)紅外信號的靈敏度，這樣的紅外探測頭把人體熱紅外信號變成電信號，由晶體管4BG1四運算放大器LM324(4IC1)對傳感信號進行處理，4BG1和4IC1中的A1，A2兩級運放組成放大電路，將傳感器輸出的微弱低頻信號進行放大，A3，A4組成電壓比較器，由4R15，4R16，4R17對電源分壓后給A3，A4的引腳2和引腳5提供參考電壓，靜態(tài)時，沒有人進入機器人的視覺范圍，傳感器沒有信號輸出，A3，A4輸出低電平，不輸出操縱機器人動作的信號，當(dāng)有人進入機器人視覺區(qū)域，由于人體移動過程中輻射的紅外線通過具有雙重反射的拋物面鏡(菲涅耳透鏡)會聚在熱電傳感器上，被4BG1和A1，A2放大后同時加到4IC1的A3的3腳，A4的6腳上，由于人體的移動，傳感器感應(yīng)出正負兩方向的信號，當(dāng)A2輸出電壓高于A3參考電壓時，A3輸出高電平，或者當(dāng)A2輸出電位低于A4的參考電位時，A4也輸出高電平，因而三極管4BG2導(dǎo)通輸出低電平，加到4IC2的2腳上，NE555(4IC2)接成單穩(wěn)態(tài)工作狀態(tài)，當(dāng)2腳加低電平時，3腳輸出高電平，高電平持續(xù)時間由時間常數(shù)4R20和4C8決定，4IC3是另一片NE555器件構(gòu)成的單穩(wěn)態(tài)電路，它的作用是防止在開機最初的幾十秒內(nèi)視覺傳感電路出誤動作，因于4BG1和4IC1各運算放大器的電路中有不少大容量的電解電容存在，開機之初電路未達到穩(wěn)定工作點之前4BG2的基極會加上正信號，錯誤觸發(fā)4IC2工作，為了防止這種情況的出現(xiàn)，增加4BG3和4IC3電路，開機瞬間由于4R24和4C10的作用，4IC3的2腳為低電平，3腳輸出高電平，4BG3導(dǎo)通給4IC2的清零端加上低電平，使之不被觸發(fā)，4IC3的3腳高電平持續(xù)時間由4R23和4C9時間常數(shù)確定，反射式紅外傳感器電路中，S2為紅外接收頭，S3為紅外發(fā)射頭，S2和S3封在同一管殼內(nèi)，S3和4BG8，4BG9為紅外發(fā)送電路，產(chǎn)生頻率為30KC左右的振蕩信號從S3向外發(fā)送，發(fā)送的紅外信號遇障礙物后反射回來被S2接收，S2感應(yīng)輸出微弱的電信號經(jīng)4BG4，4BG5管放大，4C13，4R30積分，再經(jīng)4D3，4D4，4C16整流濾波成直流信號，又經(jīng)4BG6放大，4BG7射極輸出作用在4IC4的2腳，4IC4也是工作在單穩(wěn)狀態(tài)，其延時信號由3腳輸出，單穩(wěn)延遲時間由4R38，4C18時間常數(shù)決定，反射式紅外傳感電路從4IC4的3腳輸出的信號送至4IC6的腳2輸入端，熱電式紅外傳感電路從4IC2的3腳輸出信號送至4IC6的腳3輸入端，CD4555(4IC5)為雙二進2－4譯碼器，當(dāng)1腳為低電平情況下電路有效，此時若4IC2的3腳有高電平輸出，4IC6的5腳輸出高電平至1IC5的3腳，由電腦控制器控制機器人做后退動作，若4IC4的3腳有高電平輸出，4IC6的6腳輸出高電平至1IC5的4腳，經(jīng)電腦控制器控制機器人做伸手打招呼動作，若4IC2的3腳和4IC6的5腳皆有高電平輸出，則4IC6的9腳輸出高電平至1IC5的5腳，經(jīng)電腦控制器控制機器人做擁抱動作，4IC5是避免機器人招手誤動電路，當(dāng)4IC6的6腳有高電平招手信號輸出時，要送至4BG10，使之導(dǎo)通，給4IC5的2腳加低電平信號，其3腳輸出高電平信號到4IC6的1腳，封鎖4IC6，并由4R22和4C20常數(shù)決定封鎖時間。
6.按照權(quán)利要求1或2所述禮儀機器人，其特征在于該機器人電氣控制系統(tǒng)的語音合成電路是采用U893520B型專用語音信號處理芯片，配上1～2片M81256型動態(tài)RAM組成，通過U895520B的控制作用可以把人的語言或音樂經(jīng)模數(shù)變換以后以數(shù)字量形式存入RAM中，也可把RAM中存的數(shù)字量還原成語言或音樂放送出來，虛線內(nèi)的5IC1，5IC2(皆為M81256)，5IC3(U893520B)和5IC4(LM324)是一組完整的語音電路，要讓機器人說話是預(yù)先人工把要說的話經(jīng)拾音器(MIC)錄入語言電路中，機器人語音電路中共用了8組同樣電路，圖上只畫出第8組完整電路，其他各組以虛線框標(biāo)出(如Solid Circuit 1，2，3…等)，機器人說話的長短皆由電腦控制器的輸出接口電路74LS377鎖存器輸出的代碼A0，A1，A2，A3控制，即1IC10的12腳，19腳，1IC11的16腳和1IC12的19腳接至5IC5的地址輸入腳10，11，13，14，5IC5(CD4067)為多路模擬開關(guān)電路，它的15腳接地使之處于非禁止?fàn)顟B(tài)，它的腳2～腳9為8個輸入／輸出端，腳16～腳23為另8個對應(yīng)的輸入／輸出端，把8組語音電路各個LM324的7腳輸出的語音信號分別送到腳2～腳9上，至于腳16～腳23上那一個有信號輸出受A0～A4的譯碼控制，同時利用A0～A4來控制U893520B的放音控制端(腳2)讓該組語音電路放音，一共8組放音電路，但代碼只有4位，因此安排A0經(jīng)5BG2射極輸出控制4組放音電路放音，射極輸出線上三個箭頭符號表示指向另外3組(下同)，A1經(jīng)5BG2控制2組放音電路，A2經(jīng)5BG1控制1組，A3經(jīng)5BG4控制1組，共可控制8組放音電路，5IC6(LM386)為功放電路。
7.按照權(quán)利要求1或2所述禮儀機器人，其特征在該機器人電氣控制系統(tǒng)的頭、腰、四肢動作驅(qū)動電路由8個直流電機帶動執(zhí)行機構(gòu)完成，必須采用可逆的伺服電路控制電機正轉(zhuǎn)或反轉(zhuǎn)才能達到兩個方向運動的目的，伺服驅(qū)動電路一共有8組，在圖上只給出第1，2組電路，其余6組由于其電路元器件功能接線方法完全相同，分別用3個虛線框表示。第一組驅(qū)動電路控制機器人左腳前進或后退動作，該電路由6BG1～6BG7和6IC1(CD4069)及其他電阻電容元件組成，當(dāng)電腦控制器1IC11的9腳上輸出高電平信號加到6D1上，或者8IC1來的左腳向前動作信號加到6D2上時，使6BG2導(dǎo)通，6BG1導(dǎo)通，正電源經(jīng)6BG1加到6IC1的Vcc端使6IC1處于工作狀態(tài)，當(dāng)6D1或6D2輸入高電平時，6D4和6D5必然輸入的低電平，使6BG3截止，6IC1(CD4069)的1，13，11腳輸入高電平CD4069為六反相器，故4，6腳輸出高電平，10腳，12腳輸出低電平，高低電平分別加在6BG4～6BG7四只功率三極管組成的橋式電路上，電機接在橋的中心，6BG4和6BG6為NPN管(MJ11016)，6BG5和6BG7為PNP管(MJ11015)因此6BG4和6BG7導(dǎo)通，電機正轉(zhuǎn)，機器人左腳前進，反之，當(dāng)電腦控制器方面1IC11的6腳輸出高電平信號到6D4上，或8IC1來的左腳向后動作信號加到6D5上時，一方面正電平信號使6BG3導(dǎo)通，另一方面正電平信號通過6D3使6BG2導(dǎo)通，6BG1也導(dǎo)通，正電源也經(jīng)6BG1加至6IC1的Vcc端，6IC1處于工作狀態(tài)，由于6D4或D5輸入高電平，使6BG3導(dǎo)通6IC1的腳1、13、11輸出低電平，4、6腳輸出低電平，10，12腳輸出高電平，此時6BG6和6BG5導(dǎo)通，6BG4和6BG7截止，電機反轉(zhuǎn)機器人左腳后退，從圖上可以看到第2組電路與上述第1組驅(qū)動電路是完全一樣的，只不過它是完成左手前后擺的動作驅(qū)動功能而已，三個虛線框表示的6組驅(qū)動電路分別控制右腳進退，右手前后擺動上下彎腰，左右轉(zhuǎn)搖頭，轉(zhuǎn)彎抬腳等功能。
8.按照權(quán)利要求1或2所述禮儀機器人，其特征在于該機器人電氣控制系統(tǒng)的遙控信號預(yù)處理電路控制機器人“前進”的遙控信號(來自3IC4輸出腳11)送至7BG2基極使之導(dǎo)通，因而7BG1也導(dǎo)通，電源通過7BG1，7C1給出正電平的CP信號使7IC1(CD4013)觸發(fā)，1腳上輸出可保持的高電平信號送至8BG15，控制機器人“后退”的遙控信號(來自3IC4輸出腳9)送至7BG4，7BG3使7IC2(CD4013)1腳輸出可保持的高電平信號送至8BG13，控制機器人“彎腰”的遙控信號(來自3IC4輸出腳10)送至7BG6、7BG5使7IC4(CD4013)1腳輸出高電平，它一路輸出至彎腰電磁鐵控制電路8BG3，另一路送至7BG8使之導(dǎo)通，又使7BG7導(dǎo)通，電源通過7BG7給7IC5(NE555)和7IC6(CD4017)電源端供電，7IC5工作在多諧振蕩器狀態(tài)，該信號加至7IC6十進制計數(shù)器14腳，在其3腳和7腳輸出高、低交替變化電平至第8組電路，操縱機器人做上下彎腰動作，控制機器人頭部動作信號(來自3IC4輸出腳8)送至7BG10，7BG9，7IC7(CD4013)其工作過程與彎腰遙控信號情況類似，不過它只輸出一路信號至7BG12，7BG11給7IC8(NE555)和7IC9(CD4017)加電，在7IC9的3、7腳和2、4腳送出交替變化的信號至第3組電路，操縱機器人做左、右搖頭動作。
9.按照權(quán)利要求1或2所述禮儀機器人，其特征在于該機器人電氣控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)動作控制電路由“前進”控制信號作用到8BG15和8BG14，它們皆導(dǎo)通使8IC1(CD4013)加電，8IC1的3腳和14腳之間的K1和K2為安裝在機器人左腿上的前后跨步限位開關(guān)，設(shè)定初始狀態(tài)和加電時左腳先行，J1－2A，J1－3A為繼電器J1的常閉觸點，J1－2B和J1－3B為繼電器J1的常開觸點，未加后退信號至8BG13時，J1不動作，繼電器接點處于圖上所示狀態(tài)，由于“前進”信號的加入，初始狀態(tài)時8IC1的2腳輸出高電平，1腳為低電平，經(jīng)J1－2A送至圖2－6的第1組電路驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使機器人左腳向前，該信號同時加至圖2－6的第2組電路操縱機器人左手向后擺，當(dāng)機器人左腳向前碰撞限位開關(guān)K1時，正電平作用至8IC1的3腳，使其狀態(tài)變成1腳輸出高電平，2腳為低電平，經(jīng)J1－3A送至圖2－6的第5組電路驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)使機器人右腳向前，該信號同時加至圖2－6的第6組電路操縱機器人右手向后擺，當(dāng)機器人左腳向前運動時，其身體前行，右腿相對而言向后移動到一定步距時碰上限位開關(guān)K2，同樣使8IC1觸發(fā)狀態(tài)又變換一次回到2腳高電平，1腳低電平狀態(tài)，重復(fù)以上動作，如果“后退”信號送到8BG13，J1吸合，J1－2B和J1－3B閉合，8IC1的2腳和1腳交替輸出的正電平信號分別作用在圖2－6的第1組電路驅(qū)動機器人左腳后退，作用在圖2－6的第5組電路驅(qū)動機器人右腳后退，后退的過程K1，K2的作用與前進情況相同，不過后退時不擺手，機器人說話時，由功率放大器5IC6的5腳輸出信號經(jīng)過7IC3(LM324)運算放大器放大限幅，7腳輸出高電平信號使8BG12導(dǎo)通，集電極上電機動作，驅(qū)動執(zhí)行機構(gòu)讓機器人做眨眼，嘴唇閉合張開動作，機器人做“彎腰”動作時，從7IC4的1腳上輸出的高電平信號送至8BG3使之導(dǎo)通，使集電極上接的電磁鐵線圖通電，電磁鐵的鐵芯平時突出在線包外把機器人的腰部鎖住，線圈通電時被吸合機器人才能做上下彎腰動作，由1IC10的6腳或3IC4的7腳來的機器人“招雙手”信號送至8BG5基極，使之導(dǎo)通，8BG4也導(dǎo)通，電源通過8BG4，一路送至圖2－6的第2組電路使左手前擺，另一路送至圖2－6的第6組電路使右手前擺，完成機器人“招雙手”動作，由1IC10的9腳或3IC4的6腳來的機器人“放雙手”信號送至8BG7的基極，使之導(dǎo)通，8BG6也導(dǎo)通，電源通過8BG6，一路送至圖2－6的第2組電路使左手后擺，另一路送至圖2－6的6組電路使右手后擺，完成機器人放雙手動作，雙手擁抱作用一定是在招雙手后才動作，由1IC11的19腳或3IC4的5腳來的“雙手擁抱”信號送至8BG9的基極，使之導(dǎo)通，8BG8也導(dǎo)通，電源通過8BG8送至8BG1基極，使之導(dǎo)通，集電極上所接電機通電動作，控制機器人已抬起雙手向內(nèi)彎曲做出與人擁抱的動作。
專利摘要一種禮儀機器人，它集聲光機電于一體，外形仿真人，有一定視覺、觸覺和語音功能，能夠跨步行走和招手擁抱，適用于大中型賓館、飯店、商場和游樂場為禮待顧客的迎賓員，在游樂場還可結(jié)合科普與增加娛樂情趣而設(shè)計有仿真人或仿動物動作的大型機器動物以豐富人們的文化生活。
文檔編號B25J9/00GK2199853SQ9423668
公開日1995年6月7日 申請日期1994年6月18日 優(yōu)先權(quán)日1994年6月18日
發(fā)明者趙定明 申請人:四川乾坤高新技術(shù)研究院