本发明专利技术编码信号发生器包括微处理器、Ｄ／Ａ变换器、恒流源和多路模拟开关，微处理器、Ｄ／Ａ变换器和恒流源依次相连，微处理器和恒流源分别与多路模拟开关相连。微处理器经Ｄ／Ａ变换器输出模拟电压信号至恒流源，微处理器输出的编码信号和恒流源输出的恒流信号分别接至多路模拟开关，被选通的开关通道输出的恒电流型编码信号由其输出端子引出导线到动物身体上的刺激位点或刺激电极。本发明专利技术还提供了采用上述编码信号发生器的无线遥控装置，包括遥控器和固定于动物身体上的受控器。本发明专利技术编码信号发生器及其控制系统的优点是：编码信号具有恒流源特性，更实用，更合理，利用ＧＰＳ和ＧＰＲＳ技术实现了对视野外机器人动物的实时控制。
Coded signal generator for robot animal control and wireless remote control device
Microprocessor, D / A converter and constant current source and multi-channel analog switch of the invention includes encoding a signal generator, a microprocessor, D / A converter and constant current source is connected with the microprocessor and the constant current source are respectively connected to the analog multiplexer. The microprocessor output D / A converter analog voltage signal to the constant current source, encoding signal output by the microprocessor and constant current source output current signals are respectively connected to the multi-channel analog switch, constant current type encoding signals is selected by the switch channel output through the output terminal lead wire to the stimulation sites or animal body stimulation electrode the. The invention also provides a wireless remote control device using the coded signal generator, which comprises a remote controller and a controller fixed on the animal body. The invention has the advantages of encoding signal generator and its control system is: encoding signal with the characteristic of constant current source, more practical, more reasonable, realize real-time control of robot visual field animal by using GPS and GPRS technology.
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及控制装置，特别涉及一种用于机器人动物控制的编码信号发生器与无线遥控 装置。
技术介绍
机器人动物的研究是世界上的热门前沿课题，目前世界各大军事和科技大国或强国(如 美、俄、日、以色列等)都在竞相开展。例如，美国研发的机器人鼠，尤其是用于军事和反 恐的鲨鱼、海豚，正在打造的"昆虫部队"等；俄国研究的军用海龟、海鸥、鹰等；英国和 德国研究的关于假肢或神经毁损者的肢体控制等等。我国对机器人动物的研究也非常重视， 早已将其研究列入了国家的重大科研计划，如国家863计划、973计划、国家自然基金、国 际合作计划等(军方研究计划除外)。因此实用价值不言而喻，是个热门前沿课题。动物和人体内的信息是通过神经系统内的电信号传递的，换句话说，动物和人体内的信 息是以电信号的形式在神经系统内传递的；信息的内容是由电信号的时间编码和空间编码表 达的。"时间编码"系指某个信息编码本身的时程、频率和时域分布，信息编码的基本单元是"全或无(all-or-none)"的电脉冲；"空间编码"系指与信息相关的神经元在神经系统中的 空间位置与分布范围。在此背景下，人类一直梦想"读懂"大脑、解码大脑电信号编码，以 致"看透"人和动物的所思、所想；反之，人类也在"模拟"或"仿造"神经电信号，用模 拟(或仿制)的编码信号施加到所需的神经位点上，神经系统将这个外加的模拟(或仿制)信号"误"当作体内信息执行，这样就能够以人工模拟动物体内信息的编码电信号的方法与技术 控制动物行为。当前，在机器人动物控制系统中，决定机器人动物控制的成败与控制效果的，有二个基 本要素 一是所要刺激的神经位点的选择；二是用于进行微刺激的编码电信号发生器的设计 与实现。针对后者，目前已有的同类系统存在两个主要问题①输出信号仅限于"电压源" 型，而实用中真正对机器人动物的控制成败与控制效果有决定性影响的是刺激电流，因此"恒流源"型更实用、更合理；②控制功能仅限于操作者的"视野"内，与实际使用的需求差距 很大。在实施国家自然基金项目、国家863计划项目、国际合作计划项目的实践中产生了相应课题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种使用方便的、可以多通道输出具有恒流特性的编码信号的编 码信号发生器，以及既可以在视野内也在可野外实时监视与控制机器人动物的无线遥控装置。为达到上述目的，本专利技术提供的编码信号发生器，包括微处理器、D/A变换器、恒流源 和多路模拟开关，微处理器经D/A变换器输出模拟电压信号至恒流源的输入端；微处理器输 出的编码信号和恒流源输出的恒流信号分别接至多路模拟开关的输入端，多路模拟开关被选 通的开关通道输出恒电流型编码信号。本专利技术编码信号发生器，其中所述恒电流型编码信号的参数值为脉冲幅值50-100^iA、 脉冲频率50-200Hz、单相脉宽0.3-0.5mA、脉冲个数5-20个。本专利技术编码信号发生器，其中所述恒流源为压控型恒流源，采用由型号为LM324的运算 放大器构成。本专利技术编码信号发生器，其中所述多路模拟开关采用型号为SN74CBT3253的芯片。 为达到上述目的，本专利技术提供的采用上述编码信号发生器的用于机器人动物控制的无线 遥控装置，包括由微控制器、控制端无线通讯模块、控制端GPRS模块组成的遥控器，以及由 编码信号发生器、受控端无线通讯模块、受控端GPRS模块和受控端GPS模块组成的受控器， 受控器固定于动物身体上；控制端无线通讯模块、控制端GPRS模块通过串口与微控制器相连， 编码信号发生器通过串口与受控端无线通讯模块、受控端GPRS模块和受控端GPS模块分别相 连。本专利技术编码信号发生器的优点是1. 编码信号发生器输出的编码信号具有恒流源特性，恒流信号更实用，更合理。2. 多通道输出，并且每个通道的输出信号的参数可独立调整。3. 利用GPS和GPRS技术，可以实时监控视野外的动物机器人的位置及运动状态，且显示 其运动轨迹，从而可实现对视野外动物机器人的实时控制。下面将结合实施例参照附图进行详细说明，以对本专利技术的目的、特征和优点有深入的理解。附图说明图1为本专利技术用于机器人动物控制的无线遥控装置的方框图2为本专利技术用于机器人动物控制的编码信号发生器的方框图； 图3为本专利技术用于机器人动物控制的编码信号发生器的电路图； 图4为图2中微处理器产生编码信号的程序流程图 图5为机器人动物受控的示意图。具体实施方式鉴于目前已有的同类控制装置存在两个主要问题①输出信号仅限于"电压源"型，而 实用中真正对机器人动物的控制成败与控制效果有决定性影响的是刺激电流，因此"恒流源"型更实用、更合理；②控制功能仅限于操作者的"视野"内，与实际更远距离应用的需求差距很大。本专利技术针对上述二个主要问题，
技术实现思路
包括恒流型编码信号发生器和视野内外均 能监视和控制机器人动物的无线遥控装置。其中，编码信号发生器发出的信号具备神经系统内传递信息的电信号的基本特征，该信 号采用恒流源型的多通道输出、并且每个通道的编码电信号的参数均可独立遥控调整。视野内外均能无线遥控机器人动物的无线遥控装置，是将编码信号发生器与微GPS及 GPRS模块结合为一体，不论在视野内还是在视野外均能做到可靠地控制动物行为，使动物沿 预期路径运动。通讯系统是双向的。下面以实施例对技术方案做详细说明。参照图2，本专利技术编码信号发生器包括微处理器l、 D/A变换器2、恒流源3和多路模拟 开关4。微处理器1、 D/A变换器2和恒流源3依次相连，微处理器1和恒流源3分别与多路 模拟开关4相连。微处理器1经D/A变换器2输出模拟电压信号至恒流源3的输入端。微处 理器1输出的编码信号和恒流源3输出的恒流信号分别接至多路模拟开关4的输入端，多路 模拟开关4被选通的开关通道输出恒电流型编码信号。输出恒电流型编码信号分别通过输出 端子、经由导线连接至动物身体上被刺激的位点或接至固定于动物身体上的各对刺激电极。 本专利技术是提.供一种能够输出恒流源型编码信号的遥控装置，至于用户如何使用该装置去控制 动物，则由用户根据实际需要确定，比如，放于动物体上的哪一部位、用何种方式放置、采 用何种形式的电极(平板式或针式等)等，均由用户决定。参照图3，其中恒流源3为压控型恒流源，采用由型号为LM324的运算放大器构成，其 输出范围为10-2000uA。多路模拟开关4采用型号为SN74CBT3253的芯片。在本专利技术编码信号发生器其他的实施例中，恒流源3也可以采用其他型号的运算放大器 构成，多路模拟电子开关4也可以采用其他型号。下面对主要电路进行说明。参照图2和图3,由微处理器输出的数字量经D/A变换器后变成为模拟量Vin, Vin作 为控制信号施加于恒流源电路的输入端，选取R3=R1, R2=R4，有Iset-R2XVin/ (R1XR5)， 由于当电阻Rl, R2和R5的阻值一定时，恒流源电路的输出电流Iset的大小只取决于Vin， 所以图3所示的电路是一压控型恒流源。Iset与多路模拟开关相连接，选定多路模拟开关的 哪个通道，将由微处理器发出的指令确定；被选通的多路模拟开关的通断状态由微处理器产 生的编码电信号控制，因而被选通的通道的输出电信号的波形与编码信号波形相同、但其脉 冲幅值却为Iset，这就保证输出信号为恒电流型编码信号。输出通本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种用于机器人动物控制的编码信号发生器，其特征在于：包括微处理器（１）、Ｄ／Ａ变换器（２）、恒流源（３）和多路模拟开关（４），微处理器（１）经Ｄ／Ａ变换器（２）输出模拟电压信号至恒流源（３）的输入端；微处理器（１）输出的编码信号和恒流源（３）输出的恒流信号分别接至多路模拟开关（４）的输入端，多路模拟开关（４）被选通的开关通道输出恒电流型编码信号。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：苏学成，杨俊卿，槐瑞托，刘小峰，
申请(专利权)人：山东科技大学，
类型：发明
国别省市：95[]
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