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能 力 风 暴 AS-M 硬件及传感器

能 力 风 暴 AS-M 硬件及传感器. 个人机器人的三大要素：. 感觉、大脑与驱动器. 整个信息处理过程包括 ： 信息获取 、 信息存储 、信息处理 、 信息传递 与信息输出. 能力风暴个人机器人硬件结构. 能力风暴的传感器及处理电路. 传感器是将力或温度、距离等各种工业量改变为电信号输出的元件。能力风暴上用了以下几种传感器： 1. 红外传感器 2. 光敏传感器 3. 碰撞传感器 4. 光电编码器 5. 声音传感器. 红外传感器.

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能 力 风 暴 AS-M 硬件及传感器

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Presentation Transcript

  1. 能 力 风 暴 AS-M 硬件及传感器

  2. 个人机器人的三大要素： 感觉、大脑与驱动器 整个信息处理过程包括： 信息获取 、 信息存储 、信息处理 、 信息传递 与信息输出

  3. 能力风暴个人机器人硬件结构

  4. 能力风暴的传感器及处理电路 传感器是将力或温度、距离等各种工业量改变为电信号输出的元件。能力风暴上用了以下几种传感器： 1. 红外传感器 2. 光敏传感器 3. 碰撞传感器 4. 光电编码器 5. 声音传感器

  5. 红外传感器 能力风暴运用了2只红外发射管（970 nm）和一只红外接收模块构成红外传感系统，主要用来检测前方、左前方和右前方的障碍，检测距离范围为10～80 cm。

  6. 用户可以通过调节IRLEFT和IRRIGHT两个电位器来调节左右两个红外的检测距离。主板中的R5为24 kΩ电阻，它将红外光发射的调制频率固化在38 kHz左右，这是红外接收模块中带通滤波器的中心频率。

  7. 红外测障原理图

  8. 光敏传感器 能力风暴个人机器人上有2只光敏传感器，它可以检测到光线的强弱。 光敏传感器其实是一个光敏电阻，它的阻值受照射在它上面的光线强度的影响。能力风暴个人机器人所用的光敏电阻的阻值在很暗的环境下为几百kΩ，在室内照度下几kΩ，在阳光或强光下为几十Ω。

  9. 光敏传感器是一个可变的电阻，它的接插方式没有方向性 。

  10. 光敏电阻的工作原理图

  11. 碰撞传感器 碰撞传感器是使能力风暴个人机器人有感知碰撞环上的碰撞信息能力的传感器。在能力风暴个人机器人的左前、右前、左后、右后设置有四个碰撞开关（常开），它们与碰撞环共同构成了碰撞传感器 。

  12. 四个基本方向发生碰撞时的返回值（二进制）对应关系如下：四个基本方向发生碰撞时的返回值（二进制）对应关系如下： 左前 右前 左后 右后0010 0001 1000 0100

  13. 碰撞传感器的电路图

  14. 光电编码器 光电编码器是一种能够传递位置信息的传感器，它由光电编码模块及码盘组成。能力风暴个人机器人有2只光电编码器，运用于红外发射接收模块。反射器（即码盘）是由黑白相间的铝合金制成的圆片，66等分。

  15. 当码盘随轮子旋转时，黑条和白条交替经过光电编码器，反馈的信号状态不同，即构成一个脉冲。因此360º共产生33个脉冲，每个脉冲的分辨率约为10.91º，轮子直径为65 mm，则周长方面的分辨率约为6.19 mm。

  16. 声音传感器 能力风暴个人机器人上的麦克风（microphone）是能够识别声音声强大小的声音传感器。 对着麦克风发出一些声音，可以看到microphone的值不断变化，它的变化范围是0～255。

  17. 麦克风采集到的信号通过LM386（IC5）进行放大，放大倍数为200（由C13确定），输出信号接至PE2。没有声音时，电压为2.5 V左右，转换为8位二进制数后得到的十进制整数为127左右。

  18. 能力风暴还能集成很多其他的传感器，插在ASBUS上即可使用。下面作简单介绍：能力风暴还能集成很多其他的传感器，插在ASBUS上即可使用。下面作简单介绍： 人体热释片传感器 超声传感器  连续测距红外传感器  数字指南针  温度传感器 火焰传感器 ……

  19. 能 力 风 暴 计 算 机 硬 件

  20. 微控制器（MCU） 68HC11E1由CPU、片内存储器、定时器系统、串行口、A/D、并行I/O口，中断和复位系统组成。

  21. 68HC11E1原理结构图

  22. 外部存储器 能力风暴个人机器人扩展了32 K的静态不挥发RAM。其优点是既有静态RAM的速度和方便（70 ns），又有EEPROM或Flash Memory的掉电不丢失性，从而能将程序和数据合用一个芯片。AS62256写入的数据可保存10年以上，同时具有可靠的上电、掉电、强静电等数据保护功能。

  23. 写操作 读操作 OX4000～OX4FFF OS0 IS0 OX5000～OX5FFF OS1 IS1 OX6000～OX6FFF OS2 IS2 OX7000～OX7FFF OS3 IS3 AS62256在电压低于4.5 V时，将自动封锁读/写操作，以保护数据。因此当电池电压过低，单片机低电压保护没有来得及工作时，系统运行有可能失常。 地址空间与8个读/写控制线选择对应表：

  24. 电源与复位电路 能力风暴控制板采用Maxim603稳压芯片，提供500 mA，5 V电压，该芯片自身的功耗很低。低电压复位保护电路采用DS1233，当电压低于4.5 V时，将产生复位信号，同时红色BAT 发光二极管变亮。

  25. 通 信 能力风暴采用MAX232串口驱动芯片，有2路输入输出，PC发过来的信号IC7～IC9再经过一路输入去驱动COM发光二极管。因此PC传数据给能力风暴时，黄色COM 发光二极管会闪动。

  26. 电机驱动电路 电机驱动采用广茂达定制的直流电机驱动芯片IC8（AS611）。

  27. 硬件扩展总线ASBUS 能力风暴控制板设计了ASBUS总线（见下图），类似于ISA和PCI总线。采用堆叠式的ASBUS扩展卡可以方便地扩展控制板的功能。

  28. ASBUSA和ASBUSB分别有14个信号线。 PC0～PC7：数据总线 RESET：复位信号 IRQ：外部中断输入脚 VCC：+5 V电源（负载不要超过300 mA） Vmotor：电机电压，也即电池电压，可接较大负载 GND：地 IS0～IS3：输入选择线0～3 OS0～OS3：输出选择线0～3 PA1～PA2：输入捕捉口 PA3：输出比较口，已被喇叭、DC3、servo使用 PE5～PE7：模拟输入口

  29. 扩 展 应 用 • 扩展光敏传感器 • 扩展红外接收传感器 • 扩展数字输出口、数字输入口 • 扩展伺服电机口（6个） • 扩展机械手爪、手臂等 ……

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