跟着控制技术、计算机技术、信息处理技巧跟传感器技巧的开展，智能机器人无论是正在工业范畴仍是花费电子范畴皆曾经饰演了十分紧张的脚色，已成为人工智能研讨跟开展的热点之一。正在语音节制机器人范畴，有研讨评释已胜利天将接连隐马尔可夫模子(CHMMCentrifugalPumpbasedonContinuousHiddenMarkovModel)模子使用于定点数字信号处理器(DSPDigitalSignalProcessor)上，并实现了对机器人的语音节制。

对于传感测距方面，利用多传感器快捷丈量智能机器人与障碍物之间距离的方式，使机器人不只具有语音辨认功用，并且能实现智能避障。而对于家用室内机器人的使用也有相关研讨，文献[4]探讨了一种通用并无效的智能移动机器人嵌入式节制平台，并计划了一套能满足要求的低成本的机器人定位系统和自动充电体系。这里计划的挪动音乐机器人即属于智能机器人领域，该音乐机器人散多种功用于一体，岂但有伴人顽耍的文娱功用另有护卫家庭平安的安防功用。

1总体方案计划该挪动音乐机器人以英飞凌16位单片机XE162FN处理器为焦点，英飞凌开辟的16/32位微控制器存在高度系统集成、无需外设附加器件及相关软件开消、供给系统安全跟毛病护卫机制等功用。蓝牙(Bluetooth)是一种寰球开放性的、低成本的无线通信范例。此外，因为蓝牙存在传输距离远，抗干扰能力强、功耗低、传输速率下的优点，计划采取了蓝牙无线通信技巧，计划主体为一轮式挪动小车机器人，拥有追随主人行走、播放音乐、遥控运转、彩灯随鼓掌频次闪灼和家庭安防等多项功用。机器人的挪动采取驱动直流电机动员轮子迁移转变实现，追随主人行走的功用由红外发射与吸收去断定主人手中的手持设备跟挪动音乐机器人之间的方位，进而驱动机器人追随主人行走。无线遥控运转由蓝牙通讯实现。正在安防功用上，该挪动音乐机器人装备了典范的用于检测火警的烟雾传感器，而且若是检测到有烟雾或许煤气保守时，当地声响报警和经由过程GSM无线网络节制短信发送模块发送报警短信给指定的手机号码。GSM收集是正在蜂窝体系的根底上开展而来的一种无线数字收集尺度，存在收集容量年夜、营业品种齐备、旌旗灯号稳定性强、存在较下的保密性跟安全性和灵巧的切换处置惩罚跟自动遨游功用等浩繁优点。正在手持设备的计划上，装备了一块320*240的触摸屏以实现直观便利的无按键遥控节制，和一个加速度传感器感知倾斜角度从而节制机器人运动。综上所述，体系的布局框图如图1跟图2所示。

图1体系移动机器人部门布局框

图2体系手持设备部门布局框

体系的各部门之间的数据通讯如图3所示。

图3体系各部门间的通信

2硬件计划因为体系的功用较多，硬件部门则次要先容一些要害部门的硬件计划。

红外吸收安装采取2个红外接收器1838离别装置正在音乐机器人的头部跟尾部。两个接收器的输出引脚离别毗邻单片机的10.2跟10.7引脚。红外接收器1838对38kHz频次的红外线敏感，以是红外接收器1838可以检测到红外发射源的方位，从而驱动机电向红外发射源的标的目的行进。

图4智能追随红外发送吸收电路

鼓掌彩灯功用的实现次要分为鼓掌旌旗灯号的捕捉跟彩灯的扭转点亮，彩灯的扭转点亮较为简单，但鼓掌旌旗灯号捕捉上因为鼓掌发生的旌旗灯号不是尺度的阶跃旌旗灯号，当用示波器停止波形的窥察时，实际上波形正在回升沿跟降低沿的处所呈现比力多的毛刺，也就是说一次鼓掌旌旗灯号发生了屡次阶跃旌旗灯号。若是单片机纪录2次回升沿的工夫距离时，因为毛刺的存在，使得单片机毛病的将毛刺当作回升沿而捕获，形成两次回升沿的工夫距离的变小。办理的门径是应用包络检测电路停止包络检测，再经由过程电压比力器拔取适合的比力电压值，从而发生比力幻想的阶跃旌旗灯号，即一次鼓掌发生一次阶跃旌旗灯号。

电路应用麦克风收罗声响旌旗灯号，然后应用LM324对收罗去的旌旗灯号停止比例缩小，缩小的比例为100倍，然后接过两个1N5819跟一个104独石电容停止包络线检测，最初应用LM358作为电压比力器，应用1K电阻跟880Ω电阻分压取得比力电压值，其电路如图5所示。

机器人的挪动采取驱动直流电机动员轮子迁移转变实现，即节制直流电机的正反转跟速率，体系直流电机驱动芯片采取SGS公司的L298N外部有4通道逻辑驱动电路。用三极管构成H型均衡桥，驱动功率年夜，驱动才能强。同时H型PWM电路事情正在晶体管的饱和状态与停止形态，存在十分下的服从。

图5鼓掌旌旗灯号捕捉电路

机电的转速在于3个因素：负载、电压跟电流。关于一个给定的负载，可以经由过程脉冲宽度调制的方式去使机电保持稳定的速率。经由过程转变施加正在直流电机上的脉冲宽度，可以增长或减小机电的转速。调剂脉冲宽度，即转变占空比，调剂机电的速率。驱动板采取6个高速光耦6N137实现驱动电路与逻辑电路的断绝，如许可以无效天制止驱动电路与逻辑电路之间的彼此滋扰。驱动板的电路原理图如图6所示。

图6直流电机驱动电路

经由过程软件编程可以自由转变单片机两路PWM脉冲旌旗灯号的占空比，机电的A端毗邻PWM脉冲旌旗灯号，机电的B端毗邻单片机的一个I/O引脚。当这个I/O引脚置1时，电流从机电的B端流向机电的A端;当这个I/O引脚置0时，电流从机电的A端流向机电的B端，如许机电便可以转变机电扭转标的目的，同时节制PWM脉冲旌旗灯号的占空比值借可以转变机电扭转速率，实现转向跟转速的节制。经由过程I/O引脚节制机电扭转标的目的的示意图如图7所示。

图7I/O引脚节制机电扭转表示

3软件设计

软件设计次要包罗上位机节制界面的计划和单片机的编程。如图8所示，即为用VB计划的体系上位机节制界面，便串口开辟而言，VB供给了串口通讯控件MSComm经由过程对此控件的属性跟事宜停止响应编程操纵，便可以轻松天实现串口通讯。

图8上位机节制界面

单片机的编程则包罗机电驱动编程、音乐播放编程、蓝牙收发编程等，这里截取机电驱动部门顺序为例，以下所示。

4结语

这里先容了基于英飞凌16位单片机XE162FN的多功能智能机器人的硬件跟软件设计。该计划的翻新之处在于将智能机器人的文娱功用跟实用的安防功用相结合，有人在家时，它是一个功能强大互动性强的玩具，无人在家时它是家中卫士，时辰监控家中环境，而且可以经由过程短信方法讲述。