一种用于机器人教学的微型机器人小车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种用于机器人教学的微型机器人小车，包括带PCB板的车体，车体上分别装有主控电路模块、电源模块、巡线模块、寻光模块、改进型H桥电机驱动模块，主控电路模块使用STM32作为控制芯片，最小系统电路为整个模块的核心；电源模块使用集成的线性稳压电源芯片1117；所述巡线模块包括有多个红外光电对管；所述寻光模块包括有多个光敏二极管；所述改进型H桥电机驱动模块包括有六个三极管和一个用于带动车体动作的电机，所述电机和四个三极管构成H桥式电机驱动电路，且该H桥式电机驱动电路的两端分别连接有一个三极管。本实用新型专利技术集成有多种功能，能在很小的空间实现机器人的教学与研究，功能易于扩展，让学生学以致用，充分发挥创造力。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本技术公开了一种用于机器人教学的微型机器人小车，包括带PCB板的车体，车体上分别装有主控电路模块、电源模块、巡线模块、寻光模块、改进型H桥电机驱动模块，主控电路模块使用STM32作为控制芯片，最小系统电路为整个模块的核心；电源模块使用集成的线性稳压电源芯片1117；所述巡线模块包括有多个红外光电对管；所述寻光模块包括有多个光敏二极管；所述改进型H桥电机驱动模块包括有六个三极管和一个用于带动车体动作的电机，所述电机和四个三极管构成H桥式电机驱动电路，且该H桥式电机驱动电路的两端分别连接有一个三极管。本技术集成有多种功能，能在很小的空间实现机器人的教学与研究，功能易于扩展，让学生学以致用，充分发挥创造力。【专利说明】—种用于机器人教学的微型机器人小车
本技术涉及机器人教学的
，尤其是指一种用于机器人教学的微型机器人小车。
技术介绍
随着机器人技术的发展，开设机器人相关的课程的学校增多，但是，由于国内发展得较晚，而且大部分只开学生的课外实践来进行，缺乏系统的培养；越来越多的所谓机器人比赛，但其教育实际上也没有发展成熟起来，却催生了国内机器人教育的畸形化发展，从一些机器人教育相关行业人士了解，发现了机器人教育方面的几个不足: 1、功利化:很大程度上，国内机器人比赛已经不单单只是学生的比赛，而是学校之间争夺名誉的比赛，很多学校为了名誉，投入大量的资金，购买大量的模块，甚至聘请技术公司提供协助，而学生的参与则很少。 2、难深入:由于没有专门的课题研究，学生学习机器人只能是不断重复前面别人做好了的事情，并没有从前人的基础上继续深入，缺乏创造力。 3、门槛高:市面上的机器人教育套件，低则几千，贵则上万，普通的学生根本负担不起，更别提教育二字，而学生有兴趣学的，又缺乏硬件平台，难以开展。 而对于国外的机器人教育，如美国:相关的政府部门在全国中小学生中推行“感知和认知移动机器人”计划，大力支持和鼓励机器人教学。中学生们可免费获得70公斤重的一套零件，按照自己的想法和创意自行组装成遥控机器人，然后参加机器人比赛；日本教学机器人Memoni，具有人工智能功能，可以与学生直接对话，还会自动记录场景，其储存了2万多个词汇，能建构20亿以上的完整句子；俄罗斯政府大规模投资，首都莫斯科和周围地区1200所学校和2000所其他公共教育机构中配备了乐高教育分部的产品，包括学校专用的乐高“头脑风暴”机器人系列。由于现在机器人的教学热，每个国家都花费大量金钱在购买机器人上，其缺点很明显，教学所需经费较为庞大，导致经济压力增加，使得一些普通高校也没法负担，更不要说推广到一般学生的教学上了。
技术实现思路
本技术的目的在于克服现有技术的不足与缺点，提供一种外形小巧、成本低、性价比高、易操作、功能可扩展范围大、使用及携带方便的用于机器人教学的微型机器人小车，有利于机器人教学的使用。 为实现上述目的，本技术所提供的技术方案为:一种用于机器人教学的微型机器人小车，包括有带PCB板的车体，所述PCB板水平装于车体顶部，所述车体上分别装有主控电路模块、电源模块、巡线模块、寻光模块、改进型H桥电机驱动模块，其中，所述主控电路模块使用STM32作为控制芯片，最小系统电路为整个模块的核心，该主控电路模块主要包括STM32芯片、复位电路、晶振、驱动器；所述电源模块使用集成的线性稳压电源芯片1117，给主控电路模块提供稳定的电压，输入及输出分别使用电容对电压进行滤波，降低输出纹波；所述巡线模块包括有多个红外光电对管，采用红外光电对管阵列，经过电压比较器对输入的信号进行二值化处理，从而将模拟信号转换为数字信号传输给主控电路模块的STM32芯片，所述多个红外光电对管装于车体的底板底部；所述寻光模块包括有多个光敏二极管，所述多个光敏二极管沿PCB板的周向分布在其周边，对光进行全方位的追踪，其产生的微弱电流变化经过采样电阻转换为电压的变化，输入到主控电路模块的AD采集端中进行处理；所述改进型H桥电机驱动模块包括有六个三极管和一个用于带动车体动作的电机，所述电机和四个三极管构成H桥式电机驱动电路，且该H桥式电机驱动电路的两端分别连接有一个三极管。 所述PCB板上集成有STM32芯片、驱动器、蜂鸣器、晶振和红外二极管，其中，所述红外二极管是把光信号转换成电信号的光电传感器件。 所述车体上还装有RS232-USB接口转换器和通信模块，其中，所述RS232-USB接口转换器内置USB功能控制器、USB收发器、振荡器和带有全部调制解调器控制信号的UART，其外接电容即可实现USB信号与RS232信号的转换；所述通信模块采用2.4G发射接收模块，该模块采用SPI通信协议，内置频率发生器、增强型SchockBurst模式控制器、功率放大器、晶体振荡器、调制器和解调器。 所述PCB板为圆形PCB板，多个光敏二极管呈360°排布。 所述多个红外光电对管在底板底部排成一排。 本技术与现有技术相比，具有如下优点与有益效果: 1、集成有多项功能，如寻光功能、巡线功能，使得小车可满足多种需求，实现了机器人小车体积小巧的前提下，能在很小的空间(如桌子上)实现机器人的教学与研究，而且机器人还能进行二次开发，功能易于扩展，让学生学以致用，充分发挥创造力； 2、采用改进型H桥电机驱动模块，使得在同一时间内，同一桥臂只能有一个三极管导通，避免了两个同侧的三极管同时导通的短路现象，并且节省了控制端1 口的使用； 3、一体化的设计，使得用户不必再购买额外的硬件，节省开发时间。 【专利附图】【附图说明】 图1为本技术所述微型机器人小车的立体图之一。 图2为本技术所述微型机器人小车的立体图之二。 图3为本技术所述微型机器人小车的俯视图。 图4为本技术所述微型机器人小车的侧视图。 图5为本技术所述微型机器人小车的后视图。 图6为本技术所述H桥式电机驱动电路的原理图。 图7为本技术所述H桥式电机驱动电路驱动电机顺时针转动的示意图。 图8a为环境光校正前后对比图。 图8b为对单光源和多光源的对比图。 【具体实施方式】 下面结合具体实施例对本技术作进一步说明。 如图1至图5所示，本实施例所述的用于机器人教学的微型机器人小车，包括有带圆形PCB板I的车体，所述PCB板I水平装于车体顶部，所述车体上分别装有主控电路模块、电源模块、巡线模块、寻光模块、改进型H桥电机驱动模块、RS232-USB接口转换器和通信模块。 所述主控电路模块使用STM32作为控制芯片，最小系统电路为整个模块的核心，该主控电路模块主要包括STM32芯片、复位电路、晶振、驱动器。 所述电源模块使用集成的线性稳压电源芯片1117，给主控电路模块提供稳定的3.3V电压，输入及输出分别使用10Uf电容对电压进行滤波，降低输出纹波。 所述巡线模块包括有多个红外光电对管2，采用红外光电对管阵列，经过电压比较器对输入的信号进行二值化处理，从而将模拟信号转换为数字信号传输给主控电路模块的STM32芯片，所述多个红外光电对管2装于车体的底板7底部，并排成一排。巡线，也就是在一块白色地板上贴一条黑本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于机器人教学的微型机器人小车，其特征在于：包括有带PCB板(1)的车体，所述PCB板(1)水平装于车体顶部，所述车体上分别装有主控电路模块、电源模块、巡线模块、寻光模块、改进型H桥电机驱动模块，其中，所述主控电路模块使用STM32作为控制芯片，最小系统电路为整个模块的核心，该主控电路模块主要包括STM32芯片、复位电路、晶振、驱动器；所述电源模块使用集成的线性稳压电源芯片1117，给主控电路模块提供稳定的电压，输入及输出分别使用电容对电压进行滤波，降低输出纹波；所述巡线模块包括有多个红外光电对管(2)，采用红外光电对管阵列，经过电压比较器对输入的信号进行二值化处理，从而将模拟信号转换为数字信号传输给主控电路模块的STM32芯片，所述多个红外光电对管(2)装于车体的底板底部；所述寻光模块包括有多个光敏二极管(3)，所述多个光敏二极管(3)沿PCB板(1)的周向分布在其周边，对光进行全方位的追踪，其产生的微弱电流变化经过采样电阻转换为电压的变化，输入到主控电路模块的AD采集端中进行处理；所述改进型H桥电机驱动模块包括有六个三极管和一个用于带动车体动作的电机，所述电机和四个三极管构成H桥式电机驱动电路，且该H桥式电机驱动电路的两端分别连接有一个三极管。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：东，关国亮，钟晓航，邓李智，刘晓庭，张文桂，赵一凡，廖登宏，
申请(专利权)人：华南理工大学，
类型：新型
国别省市：广东;44