專利名稱：一種玩具機(jī)器人的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于一種玩具機(jī)器人。
背景技術(shù)：
目前，市場(chǎng)上所出現(xiàn)智能玩具主要有第一類，動(dòng)作性強(qiáng)的，它的代表是SONY公司的電子狗和廣東銀輝公司的I-CIBY電子狗。他們兩家公司將技術(shù)力量的重點(diǎn)放在伺服系統(tǒng)上。主要的特點(diǎn)是機(jī)器狗的腿部關(guān)節(jié)多，動(dòng)作花樣多。但是他們的語(yǔ)音系統(tǒng)、通訊系統(tǒng)簡(jiǎn)單，在說(shuō)話方面和人機(jī)界面上較差。
第二類，語(yǔ)音功能強(qiáng)的，它的代表是廣州制造的機(jī)器貝貝。這種電子寵物外觀是長(zhǎng)毛絨玩具型，可愛(ài)，誘人。它可以說(shuō)上百句中國(guó)話，但是寵物間不能進(jìn)行對(duì)話，它的最大缺點(diǎn)是不能行走運(yùn)動(dòng)。
綜上所述，現(xiàn)市場(chǎng)上的玩具多為非智能玩具，相對(duì)來(lái)說(shuō)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，功能單一，科技含量低。許多現(xiàn)有玩具的系統(tǒng)設(shè)計(jì)不能將有限的電池電能發(fā)揮至最大，造成電池的浪費(fèi)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)緊湊、功能較齊全的玩具機(jī)器人，其多采用最新的MOS管集成電路芯片，將電氣系統(tǒng)的啟動(dòng)工作電壓降至最低，以延長(zhǎng)電池有效工作時(shí)間。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采取以下設(shè)計(jì)方案這種玩具機(jī)器人，由仿人體結(jié)構(gòu)體及控制電路構(gòu)成，所述的仿人體結(jié)構(gòu)體的頭部受控于一驅(qū)動(dòng)其上升、下降的電機(jī)及一驅(qū)動(dòng)其左、右旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；所述仿人體結(jié)構(gòu)體的雙臂與下半身軀干活性連接，一減速電機(jī)通過(guò)連軸器帶動(dòng)雙臂轉(zhuǎn)動(dòng)；腿和腳通過(guò)滑軌連接，滑軌兩端有擋塊，腳底部安有行進(jìn)機(jī)構(gòu)；各驅(qū)動(dòng)電機(jī)由控制電路微處理器實(shí)施控制。
所述腳底部安有行進(jìn)機(jī)構(gòu)，由一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)腳心區(qū)域安置的履帶輪構(gòu)成。
本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)1、有效的利用能源；2、抗電磁干擾；3、專用開(kāi)發(fā)的JS-OS操作系統(tǒng)，集多功能于一體，便于操作；4、功能性強(qiáng)。


圖1 為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖圖2 為本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)示意圖(局部剖視)圖3 為雙臂與下半身軀干連接部分結(jié)構(gòu)示意圖圖4 為腳與腿的連接結(jié)構(gòu)示意圖圖5 為無(wú)線數(shù)碼遙控/通訊發(fā)射器原理框圖圖6 為無(wú)線數(shù)碼遙控/通訊發(fā)射器電路原理圖圖7 為主控制電路原理框圖圖8 為主控制電路無(wú)線接收解碼單元電路的電路原理圖圖9 為主控制電路光線采集單元電路的電路原理圖圖10 為聲音采集單元電路的電路原理圖圖11 為主控制電路語(yǔ)音輸出單元電路的電路原理圖圖12 為主控制電路電機(jī)放大驅(qū)動(dòng)單元電路的電路原理圖圖13 為主控制電路供電電路單元電路的電路原理圖具體實(shí)施方式
如圖1所示，本實(shí)用新型玩具機(jī)器人仿人體結(jié)構(gòu)體由頭部1、軀干2、雙臂3、雙腿4、雙腳5組合構(gòu)成。
參見(jiàn)圖2，本實(shí)用新型玩具機(jī)器人頭部上半殼體1與下半殼體軀干2的連接包括使頭實(shí)現(xiàn)上升/下降及左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)兩功能結(jié)構(gòu)一用于使頭上升/下降的電機(jī)101固定在下半身與頭部的連接板6上，電機(jī)101的輸出軸緊固絲杠102，該絲杠的轉(zhuǎn)動(dòng)推動(dòng)一滑塊104沿滑軌103上下移動(dòng)，通過(guò)電機(jī)101的控制達(dá)到驅(qū)動(dòng)頭上升、下降的目的。其上再置一用于使頭左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)的電機(jī)105，該電機(jī)緊固頭連接板106，頭連接板106帶動(dòng)置于其上的頭外殼左右旋轉(zhuǎn)，通過(guò)電機(jī)105的控制達(dá)到驅(qū)動(dòng)頭左、右旋轉(zhuǎn)的目的。
上述采用的兩個(gè)電機(jī)為直流減速電動(dòng)機(jī)，分別通過(guò)放大器，受控于ATMEL89C51微處理器。
使頭實(shí)現(xiàn)上、下及左、右轉(zhuǎn)兩功能的結(jié)構(gòu)單元相互位置關(guān)系可隨實(shí)際要求調(diào)整，只要能滿足使頭實(shí)現(xiàn)上升/下降及左轉(zhuǎn)/右轉(zhuǎn)兩功能即可。頭部的外殼上半殼體與軀干的外殼下半殼體組合后的整體造型可根據(jù)流行趨勢(shì)設(shè)計(jì)出不同的外形，如本實(shí)施例中的蛋殼形，以迪斯尼的動(dòng)畫(huà)造型及形似月球車的太空機(jī)器人形象等。
參見(jiàn)圖3，本實(shí)用新型玩具機(jī)器人雙臂3與下半身軀干2的連接在軀干內(nèi)適當(dāng)對(duì)應(yīng)位置處固定一對(duì)電動(dòng)機(jī)301，該電動(dòng)機(jī)301通過(guò)連軸器302帶動(dòng)雙臂3轉(zhuǎn)動(dòng)。由于雙臂3與連軸器302是活性連接，即可隨電動(dòng)機(jī)301轉(zhuǎn)動(dòng)，又可靠手動(dòng)調(diào)節(jié)使雙臂3左右擺。電動(dòng)機(jī)經(jīng)控制電路中的AT89C51微處理器通過(guò)放大器控制轉(zhuǎn)動(dòng)。
參見(jiàn)圖4，本實(shí)用新型玩具機(jī)器人的腿與軀干為緊固連接，為使其實(shí)現(xiàn)行走，并更接近于人的步態(tài)，對(duì)玩具機(jī)器人腳部的結(jié)構(gòu)及其與腿的連接做了特殊設(shè)計(jì)腳底部安有行進(jìn)機(jī)構(gòu)，該行進(jìn)機(jī)構(gòu)由一電動(dòng)機(jī)501帶動(dòng)腳心區(qū)域安置的履帶輪502轉(zhuǎn)動(dòng)，最終通過(guò)履帶503帶動(dòng)腳部向前或倒退運(yùn)動(dòng)；在腳5上開(kāi)設(shè)滑軌，兩端有擋塊，腿4和腳5靠滑軌連接，保證腿腳間可以滑動(dòng)，不直接帶動(dòng)上身行走，直到端點(diǎn)位置通過(guò)擋塊將前進(jìn)力傳至上身，上身跟隨前進(jìn)一段；兩腳獨(dú)立、分開(kāi)，各自帶一個(gè)減速電機(jī)。電機(jī)帶動(dòng)腳心里的履帶轉(zhuǎn)動(dòng)。扭矩適當(dāng)，帶動(dòng)全身向前運(yùn)動(dòng)。左、右兩只腳可由控制電路控制實(shí)現(xiàn)交替前行或單只行進(jìn)，若單只腳前行，另一只腳不動(dòng)，可將上身帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)。該電動(dòng)機(jī)501由控制電路ATMEL89C51微處理器實(shí)施控制。
本實(shí)用新型的控制電路由無(wú)線數(shù)碼遙控/通訊發(fā)射器和主控電路板兩部分構(gòu)成。
圖5、圖6所示的是無(wú)線數(shù)碼遙控/通訊發(fā)射器原理框圖及具體電路圖。
該系統(tǒng)由電源電路、按鍵電路、按鍵編址編碼電路、發(fā)射信號(hào)調(diào)制電路、發(fā)射信號(hào)放大驅(qū)動(dòng)、信號(hào)發(fā)射電路組成。
其中按鍵電路中采用了15個(gè)按鍵，且每個(gè)按鍵代表不同的邏輯意義，參見(jiàn)下按鍵邏輯意義表

本單元采用了兩片編碼器芯片74LS148(8-3編碼器)、一個(gè)四與非門(mén)芯片74ALS00構(gòu)成的16-4編碼輸出遙控器、光電耦合器TPL521-4、發(fā)射模塊ZYJ P-OUT。
遙控器特性編碼0000-1111，共16個(gè)；按鍵按下為接地輸入，輸出為正電壓；帶大小優(yōu)先權(quán)輸入，同時(shí)按兩鍵或兩鍵以上時(shí)輸出取決于按鍵編碼最大的，并行信號(hào)經(jīng)過(guò)光電耦合器送至發(fā)射頭，轉(zhuǎn)換成電磁波發(fā)射至空中。
其中無(wú)按鍵按下時(shí)為18mA，有按鍵按下為23mA，省電性能較好。
主控制電路包括無(wú)線接收解碼單元電路、聲音采集單元電路、光線采集單元電路、電機(jī)放大驅(qū)動(dòng)單元電路、語(yǔ)音存儲(chǔ)單元電路、主控單元電路(ATMEL89C51微處理器主控電路)及電源系統(tǒng)單元電路7部分，如圖7所示，無(wú)線接收解碼單元電路、聲音采集單元電路、光線采集單元電路、語(yǔ)音輸出電路的語(yǔ)音存儲(chǔ)單元的輸出分別接主控單元(控制器)電路的輸入，控制器輸出控制信號(hào)給電機(jī)放大驅(qū)動(dòng)單元電路及語(yǔ)音輸出電路的發(fā)聲電路。
所述的無(wú)線接收解碼電路用于接收來(lái)自無(wú)線數(shù)據(jù)遙控/通訊器發(fā)出的電磁波信號(hào)，將電磁波信號(hào)解碼并傳送至ATMEL89C51微處理器主控制器。具體實(shí)施如圖8所示；接收器將電磁信息接收，送至解碼器PT2272芯片，該芯片將其解碼，在經(jīng)過(guò)“與門(mén)”7408芯片進(jìn)行抗干擾和邏輯處理，通過(guò)數(shù)據(jù)線D0，D1，D2，D3并行輸入至中央微處理器進(jìn)行處理，其中包含有密碼解碼功能。
如圖9所示，所述的光線采集單元電路是通過(guò)電子眼睛E0、E1、E2、E3(由光電傳感器構(gòu)成，本實(shí)施例中采用光電陣列式眼-4D)完成，光電傳感器將四位數(shù)字信號(hào)電子信息直接傳送至ATMEL89C51微處理器進(jìn)行邏輯處理。前方若有障礙，光電傳感器將輸出高電平，反之亦然。
所述的聲音采集單元電路是將外界聲音信號(hào)通過(guò)麥克風(fēng)轉(zhuǎn)變成電信號(hào)，經(jīng)過(guò)音頻放大器LM386將其放大至微處理器能夠接收并處理的電壓，送至微處理器進(jìn)行處理。如圖10。
所述的語(yǔ)音輸出電路，機(jī)器人按如下方式進(jìn)行語(yǔ)音交流機(jī)器人把將要講的語(yǔ)言事先存放于ISD25120語(yǔ)音芯片中，并將其按邏輯意義分配地址。機(jī)器人若需說(shuō)話，便通過(guò)中央處理器將其地址選通，然后發(fā)出控制指令，激活當(dāng)前地址，放出語(yǔ)音信號(hào)，再經(jīng)過(guò)音頻放大器LM386芯片進(jìn)行放大，通過(guò)喇叭輸出。詳細(xì)電路見(jiàn)圖11，其中ISD25120為音頻存儲(chǔ)器。
所述的電機(jī)放大驅(qū)動(dòng)單元電路詳見(jiàn)圖12，玩具機(jī)器人由中央處理器發(fā)出電信號(hào)，送至由與門(mén)7408和非門(mén)7404構(gòu)成的邏輯保護(hù)電路，再經(jīng)晶體管放大電路將其放大至可驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)。本實(shí)用新型整個(gè)系統(tǒng)中使用了6臺(tái)電動(dòng)機(jī)，電路相仿。
所述的供電電路如圖13所示，電池的電能經(jīng)兩個(gè)三端穩(wěn)壓器7805芯片穩(wěn)壓至5V，并有濾雜波電容。
本實(shí)用新型玩具機(jī)器人有著自身很大的特點(diǎn)。通過(guò)嵌入式計(jì)算機(jī)控制電路使得玩具機(jī)器人具備很強(qiáng)的溝通能力，機(jī)器人與操作者之間可互動(dòng)通過(guò)遙控器，計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)的外部輸入設(shè)備，如電子眼，電子耳朵。即便是用戶只購(gòu)買一個(gè)機(jī)器人，他也會(huì)和您進(jìn)行溝通。溝通可以通過(guò)手持遙控器來(lái)進(jìn)行也可以通過(guò)語(yǔ)音進(jìn)行溝通。比如，當(dāng)您啟動(dòng)機(jī)器人后他會(huì)問(wèn)您選擇何種模式，您可以通過(guò)按遙控器上的按鍵來(lái)發(fā)命令。您可以選擇自動(dòng)模式，機(jī)器人會(huì)自動(dòng)活動(dòng)，當(dāng)您想和他再次交流時(shí)，您也可以按呼叫鍵，他會(huì)說(shuō)“主人，我在這兒，有何吩咐？”。玩具機(jī)器人，而且有感情色彩。機(jī)器人之間可能會(huì)和睦相處，也可能會(huì)打架。這是本實(shí)用新型玩具機(jī)器人和其他產(chǎn)品相比的最大優(yōu)點(diǎn)。
本實(shí)用新型玩具機(jī)器人可制作成身下有兩條履帶，有一個(gè)轉(zhuǎn)塔式頭，身體呈蛋殼型，兩支手臂，閃光眼睛。該機(jī)器人可以和人交談，可以自己唱歌跳舞，可以聽(tīng)外界音樂(lè)跳舞。
本實(shí)施例中的玩具機(jī)器人的主軀干有上下兩部分，分別為兩個(gè)半橢圓。我們要求機(jī)器人可以將上半殼體(設(shè)為頭部)伸起，上半殼體伸出后可以左右轉(zhuǎn)動(dòng)，代表機(jī)器人左右觀望。機(jī)器人的左右兩臂可以做360度大回環(huán)。機(jī)器人體內(nèi)總共有六個(gè)電機(jī)，一塊主電路板及捆綁式電池組?？梢詫㈦姵鼐殖蓛山M分別放在兩腳中，由于電池較沉最好下放，以便重心下移。
本實(shí)用新型的電子智能機(jī)器人將最新的人工智能技術(shù)(也稱AI)應(yīng)用其中，專用(自己開(kāi)發(fā))的JS-OS操作系統(tǒng)(J代表JOY-玩具，S代表SOUND-聲音，OS代表操作系統(tǒng))，集多功能于一體，便于操作；本實(shí)用新型的設(shè)計(jì)中采用了將操作系統(tǒng)的控制信號(hào)輸入端一部分外掛的方案。由于采用無(wú)線數(shù)據(jù)傳輸與計(jì)算機(jī)系統(tǒng)的并存，電磁干擾較為嚴(yán)重，為此本實(shí)用新型采用軟、硬件共同抗干擾技術(shù)。
權(quán)利要求1.一種玩具機(jī)器人，由仿人體結(jié)構(gòu)體及控制電路構(gòu)成，其特征在于所述的仿人體結(jié)構(gòu)體的頭部受控于一驅(qū)動(dòng)其上升、下降的電機(jī)及一驅(qū)動(dòng)其左、右旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；所述仿人體結(jié)構(gòu)體的雙臂與下半身軀干活性連接，一減速電機(jī)通過(guò)連軸器帶動(dòng)雙臂轉(zhuǎn)動(dòng)；腿和腳通過(guò)滑軌連接，滑軌兩端有擋塊腳底部安有行進(jìn)機(jī)構(gòu)；各驅(qū)動(dòng)電機(jī)由控制電路微處理器實(shí)施控制。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的玩具機(jī)器人，其特征在于所述頭部安有驅(qū)動(dòng)其自由上升下降、左右旋轉(zhuǎn)的絲杠升降結(jié)構(gòu)，腳底部安有的行進(jìn)機(jī)構(gòu)是由一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)腳心區(qū)域安置的履帶輪構(gòu)成。
專利摘要本實(shí)用新型公開(kāi)了一種玩具機(jī)器人，由仿人體結(jié)構(gòu)體及控制電路構(gòu)成，所述的仿人體結(jié)構(gòu)體的頭部受控于一驅(qū)動(dòng)其上升、下降的電機(jī)及一驅(qū)動(dòng)其左、右旋轉(zhuǎn)的電機(jī)；所述仿人體結(jié)構(gòu)體的雙臂與下半身軀干活性連接，一減速電機(jī)通過(guò)連軸器帶動(dòng)雙臂轉(zhuǎn)動(dòng)；腿和腳通過(guò)滑軌連接，滑軌兩端有擋塊，腳底部安有行進(jìn)機(jī)構(gòu)；各驅(qū)動(dòng)電機(jī)由控制電路微處理器實(shí)施控制；所述腳底部安有行進(jìn)機(jī)構(gòu)，由一電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)腳心區(qū)域安置的履帶輪構(gòu)成。本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)能有效的利用能源；裝有高級(jí)的計(jì)算機(jī)操作系統(tǒng)；抗電磁干擾；功能性強(qiáng)。
文檔編號(hào)A63H11/00GK2626568SQ03263500
公開(kāi)日2004年7月21日 申請(qǐng)日期2003年5月28日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月28日
發(fā)明者陳小森 申請(qǐng)人:馬春虎