一種具有定位與循跡功能的微小型移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底盤的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種機(jī)器人運(yùn)動(dòng)裝置，具體設(shè)計(jì)一種具備定位與循跡功能的微小型移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底盤。
【背景技術(shù)】
[0002]微小型移動(dòng)機(jī)器人通常指單邊尺寸小于1cm的機(jī)器人系統(tǒng)，具有結(jié)構(gòu)簡單、成本低等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于機(jī)器人教學(xué)與群體智能研宄。然而，受尺寸限制，目前移動(dòng)微小型機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)底盤通常是由傳統(tǒng)的輪子組成，很難在其上集成一些專用的定位與循跡傳感器，來提高它運(yùn)動(dòng)控制的智能性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種在微小尺寸限制下具備定位與循跡功能的微小型移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底盤。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是:
一種具有定位與循跡功能的微小型移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底盤，包括機(jī)械底盤、微控制器、光電定位模塊、光電循跡模塊、兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪和一個(gè)萬向牛眼輪；兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪設(shè)在機(jī)械底盤的兩側(cè)，光電定位模塊、光電循跡模塊和萬向牛眼輪分別鑲嵌在機(jī)械底盤的底面上，并且兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪和萬向牛眼輪呈等腰三角形分布；所述機(jī)械底盤的頂面上設(shè)有兩個(gè)擴(kuò)展端口 ；
所述光電定位模塊包括第一電路板、兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器和第一電源與信號輸入\輸出控制端口 ；兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器平行固設(shè)在第一電路板上，并且兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器的數(shù)據(jù)端口級聯(lián)在一起；所述第一電源與信號輸入\輸出控制端口固設(shè)于第一電路板上且位于兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器的正中間；所述兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器的各端口分別與第一電源與信號輸入\輸出控制端口的端口對應(yīng)連接，并且第一電源與信號輸入\輸出控制端口與一個(gè)擴(kuò)展端口相連接；
所述光電循跡模塊包括第二電路板、四個(gè)光電接近式傳感器和第二電源與信號輸入\輸出控制端口 ；所述四個(gè)光電接近式傳感器等間距平行固設(shè)于第二電路板上；所述第二電源與信號輸入\輸出控制端口固設(shè)于第二電路板上且位于四個(gè)光電接近式傳感器的正中間；所述四個(gè)光電接近式傳感器的輸入輸出端口均通過第二電源與信號輸入\輸出控制端口與另一個(gè)擴(kuò)展端口相連接。
[0005]進(jìn)一步的，所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪包括微型步進(jìn)電機(jī)和輪子；微型步進(jìn)電機(jī)安裝在機(jī)械底盤頂面上的凹槽中，輪子外側(cè)設(shè)有防滑橡膠膠帶。
[0006]進(jìn)一步的，所述第一電路板兩端各設(shè)有一個(gè)第一固定通孔；所述第二電路板的兩端各設(shè)有一個(gè)第二固定通孔。
[0007]進(jìn)一步的，所述光電鼠標(biāo)傳感器采用原相科技公司的ADNS-3530，第一電源與信號輸入\輸出控制端口為標(biāo)準(zhǔn)10針的FPC扁平電纜插座；兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器的數(shù)據(jù)輸出端MISO、數(shù)據(jù)輸入端MOSI和時(shí)鐘輸入端SCLK通過共用SPI總線級聯(lián)在一起并分別與第一電源與信號輸入\輸出控制端口的MIS0、M0SI和SCLK對應(yīng)連接；兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器的片選端CS分別與第一電源與信號輸入\輸出控制端口的CSl和CS2對應(yīng)連接；兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器的運(yùn)動(dòng)控制檢測端MOT1N分別與第一電源與信號輸入\輸出控制端口的M0T10N1和M0T10N2對應(yīng)連接；兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器的供電端VCC、數(shù)字地端GND和模擬地端AGND分別與第一電源與信號輸入\輸出控制端口的VCC、GND和AGND對應(yīng)連接。
[0008]進(jìn)一步的，所述光電接近式傳感器的內(nèi)部集成了光電發(fā)射管和光敏接收器；光電發(fā)射管通過外圍NPN型的三極管Tl 1、電阻R12和電阻R13直接驅(qū)動(dòng)，三極管Tll的發(fā)射極接地、集電極與光電發(fā)射管的輸入端相連接，電阻R13串連在三極管Tll的集電極上，電阻R12串連在三極管Tll的基極上，四個(gè)三極管Tll的基極連接在一起形成一個(gè)控制輸入端CTRB，四個(gè)光敏接收器的輸出端分別為OUT 1、0UT2、0UT3和0UT4，這四個(gè)輸出端OUT 1、0UT2、0UT3和0UT4均通過一個(gè)下拉電阻R14接地；光電接近式傳感器的供電端VCC、接地端GND以及所述控制輸入端CTRB和四個(gè)輸出端0UT1、0UT2、0UT3和0UT4分別連接至第二電源與信號輸入\輸出控制端口的相應(yīng)端口上。
[0009]進(jìn)一步的，所述四個(gè)光電接近式傳感器均采用歐姆龍公司的SFH9201，第二電源與信號輸入\輸出控制端口采用標(biāo)準(zhǔn)10針的FPC扁平電纜插座。
[0010]采用上述技術(shù)方案所產(chǎn)生的有益效果在于:
本發(fā)明在微小尺寸的限制下，結(jié)合現(xiàn)有先進(jìn)的光電傳感技術(shù)，緊湊地將光電定位與光電循跡功能集成在微小型移動(dòng)微機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底盤中，使微小型移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底盤同時(shí)具備了定位與循跡功能，可大大提高其在不同研宄應(yīng)用中的智能性。光電定位模塊采用了集成度和位置精度更高的光電鼠標(biāo)傳感器，使微小型移動(dòng)微機(jī)器人具有定位精度高、不與驅(qū)動(dòng)輪轉(zhuǎn)動(dòng)誤差相關(guān)、可以計(jì)算機(jī)器人滑動(dòng)誤差等優(yōu)點(diǎn)，可有效提高它在地圖構(gòu)建、群體協(xié)作等方面的智能性；光電循跡模塊采用了內(nèi)部集成了光發(fā)射器和光敏接收器一體化的光電接近式傳感器，可直接將其作為灰度傳感器使用，大大降低目前機(jī)器人循跡模塊的體積。另夕卜，在微小型移動(dòng)微機(jī)器人循跡過程中，可考慮將其光電定位數(shù)據(jù)和其循跡數(shù)據(jù)進(jìn)行融合，提高其循跡的智能性。
【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)底部圖；
圖2是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu)頂部圖；
圖3是光電定位模塊結(jié)構(gòu)圖；
圖4是光電定位模塊電路原理簡圖；
圖5是光電循跡模塊結(jié)構(gòu)圖；
圖6是光電循跡模塊電路原理簡圖；
圖中:1、光電定位模塊，2、光電循跡模塊，3、差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪，4、萬向牛眼輪，5、機(jī)械底盤，6、擴(kuò)展端口，7、擴(kuò)展端口，11、光電鼠標(biāo)傳感器，12、光電鼠標(biāo)傳感器，13、第一電源與信號輸入\輸出控制端口，14、第一固定通孔，15、第一電路板，21、光電接近式傳感器，22、第二電源與信號輸入\輸出控制端口，23、第二固定通孔，24、第二電路板。
【具體實(shí)施方式】
[0012]下面結(jié)合附圖和【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。
[0013]如圖1、2所示，本發(fā)明公開了一種具有定位與循跡功能的微小型移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)底盤，包括機(jī)械底盤5、微控制器、光電定位模塊1、光電循跡模塊2、兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪3和一個(gè)萬向牛眼輪4 ;兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪3設(shè)在機(jī)械底盤5的兩側(cè)，光電定位模塊1、光電循跡模塊2和萬向牛眼輪4分別鑲嵌在機(jī)械底盤5的底面上，光電定位模塊I設(shè)在兩差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪(3)之間，光電循跡模塊2設(shè)在光電定位模塊I與萬向牛眼輪4之間，以便可有效地保護(hù)光電定位模塊I光電循跡模塊2不受自然光線干擾，提高它們測量的穩(wěn)定性；并且兩個(gè)差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪3和萬向牛眼輪4呈等腰三角形分布；所述機(jī)械底盤5的頂面上設(shè)有兩個(gè)擴(kuò)展端口 6、7。所述差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪3包括微型步進(jìn)電機(jī)31和輪子32 ;微型步進(jìn)電機(jī)31安裝在機(jī)械底盤5頂面上的凹槽中，輪子32外側(cè)設(shè)有防滑橡膠膠帶。
[0014]為了便于用戶對本發(fā)明進(jìn)行控制和二次開發(fā)，配備了通用的微控制器、步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動(dòng)器和電源，可安裝在機(jī)械底盤5的上方凹槽中，電源需分別提供VCC和VDD所需的電壓。本實(shí)施例單邊尺寸為7.5cm，VCC為1.9v_3.3v，VDD為3.3v_3.6 V。差動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪3中的微步進(jìn)電機(jī)31采用NMB-MAT公司的PG15S-020-YTU4。
[0015]如圖3所示，所述光電定位模塊I包括第一電路板15、兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12和第一電源與信號輸入\輸出控制端口 13 ;兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12平行固設(shè)在第一電路板15上，并且兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12的數(shù)據(jù)端口級聯(lián)在一起；所述第一電源與信號輸入\輸出控制端口 13固設(shè)于第一電路板15上且位于兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12的正中間；所述兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12的各端口分別與第一電源與信號輸入\輸出控制端口13的端口對應(yīng)連接，并且第一電源與信號輸入\輸出控制端口 13與一個(gè)擴(kuò)展端口 6相連接。第一電路板15兩端各設(shè)有一個(gè)第一固定通孔14。
[0016]光電定位模塊I的整體尺寸:長*寬*高為60mm*21mm*5mm，供電電壓為1.9-3.3V。在微小型移動(dòng)機(jī)器人運(yùn)動(dòng)過程中，兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12的運(yùn)動(dòng)控制檢測端口MOT1N1和MOT1N2分別輸出中端信號，可通過控制兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12的片選端口 CSl和CS2 (低電平有效)和SPI總線分別獲得兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12的位置信息(xl，yl)和(X2，y2)，然后根據(jù)兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12之間的位置距離將它們的位置信息轉(zhuǎn)化為微小型移動(dòng)機(jī)器人的位置坐標(biāo)(X，y)和方向角(Θ )。
[0017]如圖4所不，所述光電鼠標(biāo)傳感器11、12米用原相科技公司的ADNS-3530，第一電源與信號輸入\輸出控制端口 13為標(biāo)準(zhǔn)10針的FPC扁平電纜插座；兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器
11、12的數(shù)據(jù)端口(數(shù)據(jù)輸出端MISO、數(shù)據(jù)輸入端MOSI和時(shí)鐘輸入端SCLK)通過共用SPI總線級聯(lián)在一起并分別與第一電源與信號輸入\輸出控制端口 13的MISO、MOSI和SCLK對應(yīng)連接；兩個(gè)光電鼠標(biāo)傳感器11、12的片選端CS分別與第一電源與信號輸入