一種桌面式機(jī)器人的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種桌面式機(jī)器人，包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅(qū)動模塊、通過驅(qū)動模塊驅(qū)動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片；LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，麥克風(fēng)接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結(jié)果傳輸給主控模塊，本實用新型輔以LD3320語音模塊，由特定的麥克風(fēng)接收到相應(yīng)的語音命令，經(jīng)過LD3320芯片進(jìn)行語音識別后芯片內(nèi)部的16位A/D將相應(yīng)的語音命令轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號傳輸?shù)絃M3S811中，從而改變PWM的占空比再通過L298N的協(xié)助從而達(dá)到運(yùn)用語音操桌面式機(jī)器人的運(yùn)行。
【專利說明】
一種桌面式機(jī)器人
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種桌面式機(jī)器人。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，語音識別技術(shù)和小型機(jī)器人已經(jīng)廣泛的應(yīng)用在軍事、工業(yè)生產(chǎn)以及普通民用的行列中，其應(yīng)用面寬廣，發(fā)展前景遠(yuǎn)大，在各個行業(yè)中擔(dān)當(dāng)著極其重要的角色。小型輪式機(jī)器人以體積小、成本低、機(jī)動性能強(qiáng)等優(yōu)點被運(yùn)用各種特殊的環(huán)境下，從而取得了行內(nèi)外生產(chǎn)廠家和研究者的喜愛和研究。而語音識別技術(shù)被認(rèn)定為2006年至2016年間信息技術(shù)領(lǐng)域十大重要的科技發(fā)展技術(shù)之一，從而得到了快速穩(wěn)健的發(fā)展。結(jié)合于此，公司組建技術(shù)團(tuán)研發(fā)一個運(yùn)用語音識別技術(shù)控制桌面式機(jī)器人的項目。通過語音控制及空間定位方案使桌面式機(jī)器人能達(dá)到打開、收起，到達(dá)預(yù)定位置、語音控置前進(jìn)、后退、充電，擦干凈桌面、送餐等功能，打開桌面后有智能觸摸平板液晶顯示、PC功能、點餐、學(xué)習(xí)、互動、會議、游戲等；主要應(yīng)用于智能餐廳、家居、游戲廳、休息場所、辦工、會議、學(xué)校教育、課桌等領(lǐng)域。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種由LD3320非特定語音采集模塊和L298N模塊以及LM3S811組成的系統(tǒng)可以很好地演示出由語音對輪式機(jī)器人基本運(yùn)行功能的控制，PWM對輪式機(jī)器人的運(yùn)行控制精準(zhǔn)，對PWM改變其占空比可以非常精準(zhǔn)的改變其前進(jìn)或者后退的速度的桌面式機(jī)器人。
[0004]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的:一種桌面式機(jī)器人，包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅(qū)動模塊、通過驅(qū)動模塊驅(qū)動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片，通過SPI串口通信；
[0005]LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，其中包括16位的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)和音頻輸出接口，麥克風(fēng)接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結(jié)果傳輸給主控t旲塊；
[0006]所述主控模塊采用LM3S811芯片作為主控芯片，LM3S811芯片上端安裝有PWM模塊、ADC模塊、GP1模塊及SSI模塊，LD3320芯片接收麥克風(fēng)傳遞來的語音信息通過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給LM3S811芯片，LM3S811芯片輸出PWM的占空比來控制驅(qū)動模塊運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0007]所述驅(qū)動模塊輸出端連接動力控制模塊，動力控制模塊信號輸出端連接紅外傳感器，紅外傳感器信號輸出端連接主控模塊內(nèi)置的ADC模塊，LD3320芯片與LM3S811芯片間通過SPI的串口通訊。
[0008]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述驅(qū)動模塊采用L298N直流電機(jī)驅(qū)動器，該直流電機(jī)驅(qū)動器采用L298N芯片，LM3S811芯片內(nèi)部的PffM模塊產(chǎn)生PWM波來驅(qū)動L298N直流電機(jī)驅(qū)動器控制動力控制模塊。
[0009]作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述動力控制模塊采用直流減速電機(jī)，直流減速電機(jī)通過L298N直流電機(jī)驅(qū)動器控制。
[0010]本實用新型的有益效果是:本實用新型輔以LD3320語音模塊，由特定的麥克風(fēng)接收到相應(yīng)的語音命令，經(jīng)過LD3320芯片進(jìn)行語音識別后芯片內(nèi)部的16位A/D將相應(yīng)的語音命令轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號傳輸?shù)絃M3S811中，從而改變PffM的占空比再通過L298N的協(xié)助從而達(dá)到運(yùn)用語音操桌面式機(jī)器人的運(yùn)行。
【附圖說明】

[0011]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0012]圖1為本實用新型的整體系統(tǒng)框圖；
[0013]圖2為本實用新型的控制流程圖；
[0014]圖3為本實用新型的中斷框架圖。
【具體實施方式】
[0015]本說明書中公開的所有特征，或公開的所有方法或過程中的步驟，除了互相排斥的特征和/或步驟以外，均可以以任何方式組合。
[0016]本說明書(包括任何附加權(quán)利要求、摘要和附圖)中公開的任一特征，除非特別敘述，均可被其他等效或具有類似目的的替代特征加以替換。即，除非特別敘述，每個特征只是一系列等效或類似特征中的一個例子而已。
[0017]如圖1-圖3所示，包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅(qū)動模塊、通過驅(qū)動模塊驅(qū)動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片，通過SPI串口通信；
[0018]LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，其中包括16位的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)和音頻輸出接口，麥克風(fēng)接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結(jié)果傳輸給主控t旲塊；
[0019]所述主控模塊采用LM3S811芯片作為主控芯片，LM3S811芯片上端安裝有PWM模塊、ADC模塊、GP1模塊及SSI模塊，LD3320芯片接收麥克風(fēng)傳遞來的語音信息通過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給LM3S811芯片，LM3S811芯片輸出PWM的占空比來控制驅(qū)動模塊運(yùn)轉(zhuǎn)；
[0020]所述驅(qū)動模塊輸出端連接動力控制模塊，動力控制模塊信號輸出端連接紅外傳感器，紅外傳感器信號輸出端連接主控模塊內(nèi)置的ADC模塊，LD3320芯片與LM3S811芯片間通過SPI的串口通訊。
[0021]驅(qū)動模塊采用L298N直流電機(jī)驅(qū)動器，該直流電機(jī)驅(qū)動器采用L298N芯片，LM3S811芯片內(nèi)部的P麗模塊產(chǎn)生P麗波來驅(qū)動L298N直流電機(jī)驅(qū)動器控制動力控制模塊;動力控制模塊采用直流減速電機(jī)，直流減速電機(jī)通過L298N直流電機(jī)驅(qū)動器控制。
[0022]本設(shè)計的直流電機(jī)控制模塊是由L298N芯片組成的驅(qū)動器組成，采用由LM3S811內(nèi)部PffM產(chǎn)生PffM波來驅(qū)動直流電機(jī)的速度和方向。且L298N驅(qū)動器模塊還具有以下特點:抗干擾能力強(qiáng)、具有過電壓和過電流保護(hù)、PWM脈寬平滑調(diào)速等特點。由電池組提供驅(qū)動器所取的5V電壓，而其控制電壓則由PffM波來提供，方便其調(diào)速和調(diào)整方向。
[0023]初始化模塊
[0024]LM3S811的初始化主要包括初始化部分GP1管腳，PWM，通用計時器。系統(tǒng)時鐘設(shè)置為6MHZ，不分頻，配置PWM，該機(jī)器人需要4路PWM波來控制小車行為，初始化占空比為40%。初始化兩個計時器來提供中斷，并且可以緩沖小車的一個動作與另一個動作之間的銜接，計時器初始化為32位，周期計時器。在使用SPI通訊時，SPI的模擬需要4個GP1的管腳，來與LD3320之間進(jìn)行數(shù)據(jù)交換，所以配置GP10A2 口為輸出模式且下降沿有效，發(fā)出CLK信號給從機(jī)，GP10A3為輸出模式，發(fā)出片選信號給從機(jī)，并且低電平有效。GP10A4配置為輸入模式，接受從機(jī)發(fā)回的數(shù)據(jù)。LD3320的需要通過主機(jī)將片選信號拉高，然后在拉低，再拉高，從而使LD3320初始化，并且將需要識別的關(guān)鍵詞的拼音與詞的拼音編號的數(shù)組存放在寄存器中，供識別使用。
[0025]中斷模塊
[0026]在LMS3811中，中斷主要由通用計時器(TIMER)和GP1口發(fā)出。LD3320中，中斷由ASR語音識別提供。當(dāng)LD3320的麥克采集到聲音的時候，ASR就會運(yùn)行，并對采集到的聲音識別，無論識別的聲音是設(shè)置好的聲音，ASR都會產(chǎn)生一個中斷，通過LD3320的INTB 口發(fā)送一個低電平信號給LM3S811的中斷GP1 口，觸發(fā)該口的終端，進(jìn)入中斷函數(shù)中，執(zhí)行讀取操作，讀取LD3320中的識別結(jié)果寄存器0XC5，得到值用switch中選擇相應(yīng)設(shè)備操作的函數(shù)，通過該函數(shù)使用IlMERO計時器，0.5秒后，出發(fā)HMERO中斷，執(zhí)行中斷函數(shù)，改變PffM的占空比，開改變設(shè)備的行為。一次識別結(jié)束，如圖3所示。
[0027]語言模塊使用LD3320芯片，通過SPI串口通信，來完成整一個語音識別過程。當(dāng)麥克采集到語音的時候，將采集到聲音經(jīng)過DIS算法，與初始化時存儲在寄存器中的關(guān)鍵詞來對比，將對比的結(jié)果分級，最優(yōu)的識別結(jié)果相應(yīng)編號放在0XC5寄存器中，當(dāng)完成一次識別的同時，
[0028]ASR發(fā)出一個中斷信號給配置了 GP1中斷的管腳，管腳得到中斷后，執(zhí)行函數(shù)，通過讀取0XC5中的值，來執(zhí)行相應(yīng)的函數(shù)，改變小車行為。e) PffM控制模塊
[0029]通過控制Pmi波的占空比來實現(xiàn)小車的行為改變，使用的電機(jī)驅(qū)動器L298N，該驅(qū)動器需要4路PWM波，兩路為一組控制小車一個電機(jī)，分別初始化P麗2、P麗3、PWM4、PWM5，PWM2與PWM3為一組，PWM4與PWM5為一組，根據(jù)L298N的輸入控制，當(dāng)一組PffM波中的一個占空比幾乎等于零時，另一個具有明顯的方型波時才能將時點擊轉(zhuǎn)動，將他們的占空比反過來，就可以實現(xiàn)電機(jī)的反轉(zhuǎn)，實現(xiàn)小車后退行為。當(dāng)一組的PWM波的占空比設(shè)置為零時，一組不變或變大，那么小車就可以進(jìn)行左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)。當(dāng)兩組的其中一個PWM波同時增大或者減小相同的倍數(shù)的時候，就可以實現(xiàn)小車加速或者減速。占空比的更改，在計時器的中斷函數(shù)中來改變。
[0030]SPI 模塊
[0031 ] LD3320語音模塊與LM3S811之間的通訊通過SPI的串口通訊來實現(xiàn)，LM3S811中帶有SPI的硬設(shè)，但是靈活性很低，LD3320對SPI的時序要求很高，所以使用軟件模擬SPI的方法，這樣就可以輕松的去調(diào)整時序。要使用軟件模擬SPI通訊，就需要4條通訊通道，CLK時鐘信號且下降沿有效，CSS片選，且低電平有效，Rx讀取數(shù)據(jù)，Tx寫入數(shù)據(jù)。因為LD3320中是有兩個FIFO，將讀取通道和寫入通道分開。FIFO(First In First Out，先讀先出)緩存，以隊列的形式將數(shù)據(jù)從對頭寫入，隊尾讀出，起到緩沖的作用，可以為LD3320讀寫寄存器爭取一定的時間，使得讀寫更加穩(wěn)定。
[0032]LD3320的兩個FIFO—個用于存放寫入的數(shù)據(jù)，一個用于存儲讀出的數(shù)據(jù)，這樣讀寫數(shù)據(jù)也不會擁擠。SPI的通訊分主從機(jī)，由主機(jī)發(fā)送CLK信號，和CSS片選信號來控制什么時候該讀取數(shù)據(jù)，和跟哪一個外設(shè)進(jìn)行通訊，從機(jī)根據(jù)CLK信號和CSS信號將需要讀寫的值取出或者寫入。當(dāng)CLK信號到達(dá)下降沿的時候，且CSS處于低電平時，主機(jī)和從機(jī)之間可以進(jìn)行通訊，通訊的幀格式為指令8bit，地址8bit，數(shù)據(jù)8bit。
[0033]所以根據(jù)這個原理來模擬SPI，初始化的GP10A2(CLK)，GP10A3(CSS) 口為高電平，在執(zhí)行寫入操作時，首先將GP10A2(CLK)和GP10A3(CSS)變?yōu)榈碗娖捷敵觯瑢⒌谝晃恢噶畹臄?shù)值判斷，如果為I那么就GP10A4(Tx)就會輸出I信號，然后將GP10A2(CLK) 口寫為高電平輸出，將這個過程循環(huán)8次，這樣就完成一個指令的發(fā)送，地址和數(shù)據(jù)的發(fā)送過程也是一樣的，在完成了所有的數(shù)據(jù)的發(fā)送時，再將GP10A3(CSS)變?yōu)楦唠娖捷敵觥Ｗx取首先也是需要將指令和地址發(fā)送出去，然后LD3320才會將對應(yīng)地址的值發(fā)回給LM3S811，這就簡單的完成了的模擬圖寫入數(shù)據(jù)波形圖。
[0034]本實用新型的有益效果是:本實用新型輔以LD3320語音模塊，由特定的麥克風(fēng)接收到相應(yīng)的語音命令，經(jīng)過LD3320芯片進(jìn)行語音識別后芯片內(nèi)部的16位A/D將相應(yīng)的語音命令轉(zhuǎn)換為對應(yīng)的數(shù)字信號傳輸?shù)絃M3S811中，從而改變PffM的占空比再通過L298N的協(xié)助從而達(dá)到運(yùn)用語音操桌面式機(jī)器人的運(yùn)行。
[0035]以上所述，僅為本實用新型的【具體實施方式】，但本實用新型的保護(hù)范圍并不局限于此，任何不經(jīng)過創(chuàng)造性勞動想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護(hù)范圍應(yīng)該以權(quán)利要求書所限定的保護(hù)范圍為準(zhǔn)。
【主權(quán)項】
1.一種桌面式機(jī)器人，其特征在于:包括一個語音采集識別模塊、主控模塊、驅(qū)動模塊、通過驅(qū)動模塊驅(qū)動的動力控制模塊和一個紅外傳感器，所述語音采集識別模塊采用LD3320芯片作為主控制芯片，通過SPI串口通信； LD3320芯片集成了語音識別處理器和外部電路，其中包括16位的A/D、D/A轉(zhuǎn)換器、麥克風(fēng)和音頻輸出接口，麥克風(fēng)接收語音指令輸出給LD3320芯片，LD3320芯片將輸出結(jié)果傳輸給主控模塊； 所述主控模塊采用LM3S811芯片作為主控芯片，LM3S811芯片上端安裝有Pmi模塊、ADC模塊、GP1模塊及SSI模塊，LD3320芯片接收麥克風(fēng)傳遞來的語音信息通過內(nèi)部A/D轉(zhuǎn)換模塊轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號傳輸給LM3S811芯片，LM3S811芯片輸出PWM的占空比來控制驅(qū)動模塊運(yùn)轉(zhuǎn)； 所述驅(qū)動模塊輸出端連接動力控制模塊，動力控制模塊信號輸出端連接紅外傳感器，紅外傳感器信號輸出端連接主控模塊內(nèi)置的ADC模塊，LD3320芯片與LM3S811芯片間通過SPI的串口通訊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桌面式機(jī)器人，其特征在于:所述驅(qū)動模塊采用L298N直流電機(jī)驅(qū)動器，該直流電機(jī)驅(qū)動器采用L298N芯片，LM3S811芯片內(nèi)部的P麗模塊產(chǎn)生P麗波來驅(qū)動L298N直流電機(jī)驅(qū)動器控制動力控制模塊。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的桌面式機(jī)器人，其特征在于:所述動力控制模塊采用直流減速電機(jī)，直流減速電機(jī)通過L298N直流電機(jī)驅(qū)動器控制。
【文檔編號】G05D1/02GK205721373SQ201620634039
【公開日】2016年11月23日
【申請日】2016年6月24日
【發(fā)明人】黃圣先
【申請人】深圳市中視同創(chuàng)科技有限公司