專利名稱：一種玩具機器人的制作方法
技術領域：
本實用新型屬于一種玩具機器人。
背景技術：
目前，市場上所出現智能玩具主要有第一類，動作性強的，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力量的重點放在伺服系統上。主要的特點是機器狗的腿部關節多，動作花樣多。但是他們的語音系統、通訊系統簡單，在說話方面和人機界面上較差。
第二類，語音功能強的，它的代表是廣州制造的機器貝貝。這種電子寵物外觀是長毛絨玩具型，可愛，誘人。它可以說上百句中國話，但是寵物間不能進行對話，它的最大缺點是不能行走運動。
綜上所述，現市場上的玩具多為非智能玩具，相對來說結構簡單，功能單一，科技含量低。許多現有玩具的系統設計不能將有限的電池電能發揮至最大，造成電池的浪費。

發明內容
本實用新型的目的在于提供一種結構緊湊、功能較齊全的玩具機器人，其多采用最新的MOS管集成電路芯片，將電氣系統的啟動工作電壓降至最低，以延長電池有效工作時間。
為實現上述目的，本實用新型采取以下設計方案這種玩具機器人，由仿人體結構體及控制電路構成，所述的仿人體結構體的頭部受控于一驅動其上升、下降的電機及一驅動其左、右旋轉的電機；所述仿人體結構體的雙臂與下半身軀干活性連接，一減速電機通過連軸器帶動雙臂轉動；腿和腳通過滑軌連接，滑軌兩端有擋塊，腳底部安有行進機構；各驅動電機由控制電路微處理器實施控制。
所述腳底部安有行進機構，由一電動機帶動腳心區域安置的履帶輪構成。
本實用新型的優點1、有效的利用能源；2、抗電磁干擾；3、專用開發的JS-OS操作系統，集多功能于一體，便于操作；4、功能性強。


圖1 為本實用新型結構示意圖圖2 為本實用新型結構示意圖(局部剖視)圖3 為雙臂與下半身軀干連接部分結構示意圖圖4 為腳與腿的連接結構示意圖圖5 為無線數碼遙控/通訊發射器原理框圖圖6 為無線數碼遙控/通訊發射器電路原理圖圖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 為主控制電路語音輸出單元電路的電路原理圖圖12 為主控制電路電機放大驅動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施方式
如圖1所示，本實用新型玩具機器人仿人體結構體由頭部1、軀干2、雙臂3、雙腿4、雙腳5組合構成。
參見圖2，本實用新型玩具機器人頭部上半殼體1與下半殼體軀干2的連接包括使頭實現上升/下降及左轉/右轉兩功能結構一用于使頭上升/下降的電機101固定在下半身與頭部的連接板6上，電機101的輸出軸緊固絲杠102，該絲杠的轉動推動一滑塊104沿滑軌103上下移動，通過電機101的控制達到驅動頭上升、下降的目的。其上再置一用于使頭左轉/右轉的電機105，該電機緊固頭連接板106，頭連接板106帶動置于其上的頭外殼左右旋轉，通過電機105的控制達到驅動頭左、右旋轉的目的。
上述采用的兩個電機為直流減速電動機，分別通過放大器，受控于ATMEL89C51微處理器。
使頭實現上、下及左、右轉兩功能的結構單元相互位置關系可隨實際要求調整，只要能滿足使頭實現上升/下降及左轉/右轉兩功能即可。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流行趨勢設計出不同的外形，如本實施例中的蛋殼形，以迪斯尼的動畫造型及形似月球車的太空機器人形象等。
參見圖3，本實用新型玩具機器人雙臂3與下半身軀干2的連接在軀干內適當對應位置處固定一對電動機301，該電動機301通過連軸器302帶動雙臂3轉動。由于雙臂3與連軸器302是活性連接，即可隨電動機301轉動，又可靠手動調節使雙臂3左右擺。電動機經控制電路中的AT89C51微處理器通過放大器控制轉動。
參見圖4，本實用新型玩具機器人的腿與軀干為緊固連接，為使其實現行走，并更接近于人的步態，對玩具機器人腳部的結構及其與腿的連接做了特殊設計腳底部安有行進機構，該行進機構由一電動機501帶動腳心區域安置的履帶輪502轉動，最終通過履帶503帶動腳部向前或倒退運動；在腳5上開設滑軌，兩端有擋塊，腿4和腳5靠滑軌連接，保證腿腳間可以滑動，不直接帶動上身行走，直到端點位置通過擋塊將前進力傳至上身，上身跟隨前進一段；兩腳獨立、分開，各自帶一個減速電機。電機帶動腳心里的履帶轉動。扭矩適當，帶動全身向前運動。左、右兩只腳可由控制電路控制實現交替前行或單只行進，若單只腳前行，另一只腳不動，可將上身帶動旋轉。該電動機501由控制電路ATMEL89C51微處理器實施控制。
本實用新型的控制電路由無線數碼遙控/通訊發射器和主控電路板兩部分構成。
圖5、圖6所示的是無線數碼遙控/通訊發射器原理框圖及具體電路圖。
該系統由電源電路、按鍵電路、按鍵編址編碼電路、發射信號調制電路、發射信號放大驅動、信號發射電路組成。
其中按鍵電路中采用了15個按鍵，且每個按鍵代表不同的邏輯意義，參見下按鍵邏輯意義表

本單元采用了兩片編碼器芯片74LS148(8-3編碼器)、一個四與非門芯片74ALS00構成的16-4編碼輸出遙控器、光電耦合器TPL521-4、發射模塊ZYJ P-OUT。
遙控器特性編碼0000-1111，共16個；按鍵按下為接地輸入，輸出為正電壓；帶大小優先權輸入，同時按兩鍵或兩鍵以上時輸出取決于按鍵編碼最大的，并行信號經過光電耦合器送至發射頭，轉換成電磁波發射至空中。
其中無按鍵按下時為18mA，有按鍵按下為23mA，省電性能較好。
主控制電路包括無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、電機放大驅動單元電路、語音存儲單元電路、主控單元電路(ATMEL89C51微處理器主控電路)及電源系統單元電路7部分，如圖7所示，無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、語音輸出電路的語音存儲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給電機放大驅動單元電路及語音輸出電路的發聲電路。
所述的無線接收解碼電路用于接收來自無線數據遙控/通訊器發出的電磁波信號，將電磁波信號解碼并傳送至ATMEL89C51微處理器主控制器。具體實施如圖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，在經過“與門”7408芯片進行抗干擾和邏輯處理，通過數據線D0，D1，D2，D3并行輸入至中央微處理器進行處理，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電子眼睛E0、E1、E2、E3(由光電傳感器構成，本實施例中采用光電陣列式眼-4D)完成，光電傳感器將四位數字信號電子信息直接傳送至ATMEL89C51微處理器進行邏輯處理。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通過麥克風轉變成電信號，經過音頻放大器LM386將其放大至微處理器能夠接收并處理的電壓，送至微處理器進行處理。如圖10。
所述的語音輸出電路，機器人按如下方式進行語音交流機器人把將要講的語言事先存放于ISD25120語音芯片中，并將其按邏輯意義分配地址。機器人若需說話，便通過中央處理器將其地址選通，然后發出控制指令，激活當前地址，放出語音信號，再經過音頻放大器LM386芯片進行放大，通過喇叭輸出。詳細電路見圖11，其中ISD25120為音頻存儲器。
所述的電機放大驅動單元電路詳見圖12，玩具機器人由中央處理器發出電信號，送至由與門7408和非門7404構成的邏輯保護電路，再經晶體管放大電路將其放大至可驅動電動機。本實用新型整個系統中使用了6臺電動機，電路相仿。
所述的供電電路如圖13所示，電池的電能經兩個三端穩壓器7805芯片穩壓至5V，并有濾雜波電容。
本實用新型玩具機器人有著自身很大的特點。通過嵌入式計算機控制電路使得玩具機器人具備很強的溝通能力，機器人與操作者之間可互動通過遙控器，計算機操作系統的外部輸入設備，如電子眼，電子耳朵。即便是用戶只購買一個機器人，他也會和您進行溝通。溝通可以通過手持遙控器來進行也可以通過語音進行溝通。比如，當您啟動機器人后他會問您選擇何種模式，您可以通過按遙控器上的按鍵來發命令。您可以選擇自動模式，機器人會自動活動，當您想和他再次交流時，您也可以按呼叫鍵，他會說“主人，我在這兒，有何吩咐？”。玩具機器人，而且有感情色彩。機器人之間可能會和睦相處，也可能會打架。這是本實用新型玩具機器人和其他產品相比的最大優點。
本實用新型玩具機器人可制作成身下有兩條履帶，有一個轉塔式頭，身體呈蛋殼型，兩支手臂，閃光眼睛。該機器人可以和人交談，可以自己唱歌跳舞，可以聽外界音樂跳舞。
本實施例中的玩具機器人的主軀干有上下兩部分，分別為兩個半橢圓。我們要求機器人可以將上半殼體(設為頭部)伸起，上半殼體伸出后可以左右轉動，代表機器人左右觀望。機器人的左右兩臂可以做360度大回環。機器人體內總共有六個電機，一塊主電路板及捆綁式電池組。可以將電池均分成兩組分別放在兩腳中，由于電池較沉最好下放，以便重心下移。
本實用新型的電子智能機器人將最新的人工智能技術(也稱AI)應用其中，專用(自己開發)的JS-OS操作系統(J代表JOY-玩具，S代表SOUND-聲音，OS代表操作系統)，集多功能于一體，便于操作；本實用新型的設計中采用了將操作系統的控制信號輸入端一部分外掛的方案。由于采用無線數據傳輸與計算機系統的并存，電磁干擾較為嚴重，為此本實用新型采用軟、硬件共同抗干擾技術。
權利要求1.一種玩具機器人，由仿人體結構體及控制電路構成，其特征在于所述的仿人體結構體的頭部受控于一驅動其上升、下降的電機及一驅動其左、右旋轉的電機；所述仿人體結構體的雙臂與下半身軀干活性連接，一減速電機通過連軸器帶動雙臂轉動；腿和腳通過滑軌連接，滑軌兩端有擋塊腳底部安有行進機構；各驅動電機由控制電路微處理器實施控制。
2.根據權利要求1所述的玩具機器人，其特征在于所述頭部安有驅動其自由上升下降、左右旋轉的絲杠升降結構，腳底部安有的行進機構是由一電動機帶動腳心區域安置的履帶輪構成。
專利摘要本實用新型公開了一種玩具機器人，由仿人體結構體及控制電路構成，所述的仿人體結構體的頭部受控于一驅動其上升、下降的電機及一驅動其左、右旋轉的電機；所述仿人體結構體的雙臂與下半身軀干活性連接，一減速電機通過連軸器帶動雙臂轉動；腿和腳通過滑軌連接，滑軌兩端有擋塊，腳底部安有行進機構；各驅動電機由控制電路微處理器實施控制；所述腳底部安有行進機構，由一電動機帶動腳心區域安置的履帶輪構成。本實用新型的優點能有效的利用能源；裝有高級的計算機操作系統；抗電磁干擾；功能性強。
文檔編號A63H11/00GK2626568SQ03263500
公開日2004年7月21日 申請日期2003年5月28日 優先權日2003年5月28日
發明者陳小森 申請人:馬春虎