【正文】 在所有電源開啟后，系統(tǒng)即進(jìn)入給定時(shí)間倒計(jì)時(shí)狀態(tài)，而倒計(jì)時(shí)完畢之后，有時(shí)電機(jī)不能正常啟動(dòng)。 軟件調(diào)試 完成以上的檢測(cè)之后就進(jìn)行軟件的調(diào)試。調(diào)試時(shí)先不接 電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分 ，而是把光耦的輸出接到 LED 發(fā)光二極管，看 LED 是否會(huì)閃動(dòng)。 載入第一組命令 命令一 命令二 載入第二 組命令 載入第三 組命令 命令 a 命令 b ?? 命令 c 命令 c 命令三 載入第四 組命令 ?? ?? ?? （ 2） 由于單片機(jī)的工作電壓是 5V，所以先接入 5V 的電壓看硬件電路板中的發(fā)光二極管是否亮來判斷電路是否接好。 圖 多條語(yǔ)音識(shí)別流程 這種通過不同的觸發(fā)命令載入相應(yīng)的分組數(shù)據(jù)進(jìn)行識(shí)別的方法在理論上可以達(dá)到識(shí)別任意條語(yǔ)音命令，本次設(shè)計(jì)中做了 15 條語(yǔ)音命令的識(shí)別。 其中， BSR_InitRecognizer 函數(shù)用于初始化辨識(shí)器，該函數(shù)在主程序中被調(diào)用時(shí)，辨識(shí)器便打開 8K 采樣率的 FIQ_TMA 中斷并開始將采樣的語(yǔ)音數(shù)據(jù)填入辨識(shí)器的數(shù)據(jù)隊(duì)列中。 語(yǔ)音識(shí)別的程序主要用四個(gè) API 函數(shù)，分別為： (1) BSR_InitRecognizer()。 在語(yǔ)音訓(xùn)練的程序中 主要用到兩個(gè) API函數(shù)， 分別為 : (1) BSR_Train()。 } } } 語(yǔ)音輸入 特征提取 語(yǔ)音特征模型 訓(xùn)練階段 語(yǔ)音輸入 特征提取 識(shí)別階段 匹配校驗(yàn) 識(shí)別結(jié)果 編程準(zhǔn)備 由于控制機(jī)器人動(dòng)作的電機(jī)共有 7 個(gè)，將占用單片機(jī)的 14 個(gè) IO 口，控制 ISD2590的 IO 口為三個(gè)，用于重新訓(xùn)練的按鍵也占用 1 個(gè) IO 口，所以一共要用單片機(jī)的 18 個(gè)IO 口，另外還應(yīng)考慮機(jī)器人可擴(kuò)展的傳感器模塊等其它功能模塊接口，所以首先對(duì)單片機(jī) IO 口進(jìn)行分配，在分配過程中要注意以下問題： (1) 光耦電路輸入引腳為每六個(gè)腳一組，對(duì)應(yīng)三個(gè)電機(jī)，因?yàn)榕c單片機(jī) IO 口引腳為排線相連，所以應(yīng)考慮連線位置 (2) 檢測(cè)重新訓(xùn)練鍵是否按下用到單 片機(jī)的 IOA 口的 3 腳，所以 IOA 口 07 腳只作輸入的 IO 口用 (3) 控制 ISD2590 的三個(gè) IO 口也應(yīng)考慮聯(lián)線過程中不與上面兩者沖 突 所以單片機(jī) IO 口具體分配見表 ： 表 ： IO 口分配表 IOA 15 ISD2590 啟動(dòng) IOA 14 ISD2590 停止 IOA 7 ISD2590 的 EOM 輸入信號(hào) IOA 2 重新訓(xùn)練按鍵 子程序的編寫 語(yǔ)音識(shí)別程序 語(yǔ)音識(shí)別可分為特定語(yǔ)音識(shí)別和非特定語(yǔ)音識(shí)別兩種，特定語(yǔ)音識(shí)別需要使用者先進(jìn)行訓(xùn)練，非特定語(yǔ)音識(shí)別可識(shí)別任何人的聲音， 鑒于開發(fā)時(shí)間和難度，本次設(shè)計(jì)采用特定語(yǔ)音識(shí)別的方式。 start_595()。 //反轉(zhuǎn) } } /********************************************************/ //反饋信號(hào)讀入 void scan(void) { state0_B=state0_A。 temp_0amp。=0xfffe。 temp=temp_0。 OUT_595()。 _nop_() 。 SDATA_595=CY 。 temp_595=temp。 通 過外部中斷，對(duì)機(jī)器人前后左右四個(gè)方向上的碰撞做出處理，以使機(jī)器 人不會(huì)因?yàn)榕鲎灿绊懸院髣?dòng)作的執(zhí)行。主程序中，首先對(duì)單片機(jī)進(jìn)行初始化，接著調(diào)用脈寬調(diào)速函數(shù)，使相應(yīng)電機(jī)獲得應(yīng)有的速度。要設(shè)計(jì)出一套完整的舞蹈動(dòng)作，使機(jī)器人能夠像舞蹈演員那樣在舞臺(tái)上表演是相當(dāng)繁瑣的過程，需要反復(fù)調(diào)試 ，還要通過對(duì)人類動(dòng)作行為作出的細(xì)致入微的觀察，并能根據(jù)機(jī)械結(jié)構(gòu)，把人類動(dòng)作轉(zhuǎn)變成對(duì)機(jī)器人關(guān)節(jié)的控制，才能獲得完美的控制效果。 要設(shè)計(jì)舞蹈機(jī)器人的舞蹈動(dòng)作，首先需要選擇合適的曲子，然后根據(jù)曲子的節(jié)拍進(jìn) 行動(dòng)作編排。機(jī)器人開始跳舞的開關(guān)，等于 1,表示機(jī)器人開始 跳舞，否則，機(jī)器人保持原來狀態(tài)。因此，軟件設(shè)計(jì)是整個(gè)設(shè)計(jì)過程中最重要的部分之一 ， 它關(guān)系到舞蹈動(dòng)作的編輯、存儲(chǔ)和執(zhí)行，關(guān)系到舞蹈機(jī)器人舞姿的“優(yōu)美 ”與否。 另外機(jī)器人還需要一類共給數(shù)字 IC，單片機(jī)，傳感器工作的電源，通常為 +5v，約數(shù)十到數(shù)幾百 mA。 能源選取 不需要太大的輸出扭矩，必須能靈活操控，而且要求體積小，重量輕、方便檢修 ，毫無疑問是蓄電池提供的直流電源外加直流電機(jī)。 電機(jī)角速度隨時(shí)間變化的關(guān)系如圖 所示。為了更好的理解直流電機(jī)的過度過程，可 將電機(jī)電刷回路等效于圖 來進(jìn)行分析。動(dòng)態(tài)特性用 n=f（ t）表示。轉(zhuǎn)距一定時(shí)，若電機(jī)的控制電壓大于相應(yīng)的啟動(dòng)電壓，電機(jī)便能 啟 動(dòng)并達(dá)到所要求的轉(zhuǎn)速；反之，最大電磁轉(zhuǎn)距小于要求的轉(zhuǎn)距值，電機(jī)就無法啟動(dòng)。機(jī)械特性曲線與橫軸的交點(diǎn)為電機(jī)堵轉(zhuǎn)時(shí)（ n=0）的轉(zhuǎn)矩，即所謂的電機(jī)堵轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)矩 Td， Td=KtUa/Ra 在圖 中，機(jī)械特性曲線斜率 k 的絕對(duì)值為 k= tgα = n0/Td=Ra/KtKe 它表示機(jī)械特性的硬度，即電機(jī)的轉(zhuǎn)速隨轉(zhuǎn)矩 Tem的改變而變化的程度。由轉(zhuǎn)速公式可得到直流電機(jī)的機(jī)械特性，如圖 所示。圖 4 .1 是電樞控制的原理圖。 直流電機(jī)的運(yùn)行特性 對(duì)一般機(jī)器人用戶來說，驅(qū)動(dòng)的任務(wù)僅僅是在確定了機(jī)械結(jié)構(gòu)并計(jì)算出所需要的速度和驅(qū)動(dòng)力矩之后選擇合適的電機(jī)和相應(yīng)的控制方法，這就涉及到電機(jī)的運(yùn)行特性問題。 直流電機(jī)有普通直流電機(jī)和直流伺服電機(jī)之分，兩者的區(qū)別主要體現(xiàn)在性能方面。定子是固定在機(jī)身的圓桶狀部分，一般由永磁材料或能產(chǎn)生磁場(chǎng)的線圈制成。機(jī)器人比賽規(guī)則通常規(guī)定采用電池供電，即直流電。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制作是比賽機(jī)器人創(chuàng)意與實(shí)踐的重要內(nèi)容。 程序下載電路： 該電路以 74HC244 實(shí)現(xiàn)，同一般單片機(jī)下載電路，在此不再詳述。在 61 板上，已集成有麥克風(fēng)錄入電路，揚(yáng)聲器放音電路等完成語(yǔ)音功能所需的標(biāo)準(zhǔn)模塊，并且將程序下載、在線仿真、鍵喚醒等功能的電路也集成在了一塊板子上，由于 61 板的設(shè) 圖 61 單片機(jī)內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖及引腳圖 計(jì)合理，性能穩(wěn)定，單獨(dú)引出的 IO口引腳方便開發(fā)，所以，本次設(shè)計(jì)直接采用了凌陽(yáng) 61板作為語(yǔ)音功能和控制功能部分的 模塊電路使用，這樣，大大節(jié)省了硬件電路的開發(fā)時(shí)間，能將精力主要集中于實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音功能的軟件開發(fā)上，也能有更充分的時(shí)間深入了解軟硬件在現(xiàn)代相關(guān)音頻處理技術(shù)方面的一些基本原理和問題。應(yīng)用如圖二 ，數(shù)據(jù)被鎖存并出現(xiàn)在 IC1 和 IC2 的并行輸出口上顯示。即可輸出數(shù)據(jù)的 同時(shí)移入數(shù)據(jù)。 第二步：目的：將位數(shù)據(jù)逐位移入 74HC595，即數(shù)據(jù)串入 方法： 產(chǎn)生一上升沿，將 上的數(shù)據(jù)移入 74HC595 中 .從低到高。 11腳：移位時(shí)鐘接 。但輸出必須先將 3FH 逐位移入 595 移位寄 存器內(nèi) (即串入 )，再鎖存輸出 (即并出 )。 74HC595 具有一個(gè) 8 位串行輸入并行輸出的移位寄存器和一個(gè) 8 位輸出鎖存器。此外，因其輸入電阻?。s 10Ω ），對(duì)高內(nèi)阻源的噪聲相當(dāng)于被短接。輸入的電信號(hào)驅(qū)動(dòng)發(fā)光二極管（ LED），使之發(fā)出一定波長(zhǎng)的光，被光探測(cè)器光敏三極管接收而產(chǎn)生光電流，再經(jīng)過進(jìn)一步放大后輸出 ， 這就完成了電 — 光 — 電的轉(zhuǎn)換 。 常見的信號(hào)隔離方法有光電 耦合 和變壓器隔離 等，本系統(tǒng)設(shè)計(jì)采用光電耦合方式對(duì)電機(jī)控 制信號(hào)進(jìn)行隔離，以消除模擬信號(hào)對(duì)數(shù)字信號(hào)的干擾。時(shí)鐘電路給單片機(jī)系統(tǒng)提供時(shí)間基準(zhǔn)設(shè)計(jì)時(shí)采用 12MHz 晶振。 圖 控制系統(tǒng)的的電路圖 當(dāng) P0 口作為一般的 I/O 口用時(shí)我們要接上一個(gè)排阻作為上拉電阻。 P2 作為動(dòng)作電機(jī)的控制端口。按鈕開關(guān)在機(jī)器調(diào)試階段可以方 便地提供人工輸入。在帶有明暗方格的碼盤兩側(cè)分別安置發(fā)光元件和光敏元件，隨著碼盤旋轉(zhuǎn)，光敏元件接收的光通量與方格的間隔同步變化。若電機(jī)電流大，但編碼器無輸出，說明機(jī)器人撞到對(duì)方而無退讓，己方機(jī)器人就須要調(diào)整戰(zhàn)術(shù)。它是一種非標(biāo)準(zhǔn)的二進(jìn)制碼。為了減小聲的影響，在光路中要加入透鏡和談縫裝置。光源的工作溫度范圍要寬。光學(xué)編碼器通常采用照相技術(shù)和光刻技術(shù)制作。這種編碼器由光源、碼盤和光電敏感元件組成。 角度數(shù)字編碼器由敏感元件和碼盤組成。 圖 直流電機(jī)的簡(jiǎn)單雙向控制 及繼電器圖 電路原理圖如下： 圖 繼電器電路圖 光電編碼器 編碼器是一種員簡(jiǎn)單的數(shù)字式位移電感器，它能夠把角位移或線位移經(jīng)過簡(jiǎn)單的變換變成效字量。它采用兩個(gè)繼電器作為控制弱電到驅(qū)動(dòng)電機(jī)的強(qiáng)電之間的轉(zhuǎn)換器。固態(tài)繼電器 有 壽命長(zhǎng) 、 可靠性高 、 靈敏度高 、 控制功率小 、 電磁兼容性好 、 快速 轉(zhuǎn)換 、 電磁干擾 小 的優(yōu)點(diǎn) 。有些輸入控制電路還具有與 TTL/CMOS兼容，正負(fù)邏輯控制和反相等功能。 （ 4）機(jī)器人 的材料我們以鋁材為主， 4 硬件電路設(shè)計(jì) 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路 繼電器是本系統(tǒng)的執(zhí)行機(jī)構(gòu)， 本系統(tǒng) 選用 D4810型固態(tài)繼電器，固態(tài)繼電器 (SSR)與機(jī)電繼電器相比，是一種沒有機(jī)械運(yùn)動(dòng)，不含運(yùn)動(dòng)零件的繼電器，但它具有與機(jī)電繼電器本質(zhì)上相同的功能。 （ 3）單片機(jī)控制系統(tǒng)采用單機(jī)形式。電機(jī)的選取以方案（ 1）的普通直流電機(jī)為最佳選擇，其控制比較簡(jiǎn)單，功率相對(duì)機(jī)器人比賽是夠的；而步進(jìn)電機(jī)功率不夠，伺服電機(jī)太貴了；在電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的選擇上我認(rèn)為用繼電器構(gòu)成開關(guān)控制，因?yàn)閷?duì)電機(jī)的控制要求不一樣所以對(duì)不同的電機(jī)采用不同的控制方法。繼電器就有其自身的優(yōu)勝，他相當(dāng)于短接沒有壓降，能承受的電流也可以很大 ,可以把電機(jī)電樞短路，即相當(dāng)于剎車。機(jī)械開關(guān)的可靠性就更高了，他簡(jiǎn)單實(shí)用。讓單片機(jī)發(fā)出相宜的控制信號(hào)。使用光 電編碼器判斷角位移和行程位移。以確保單片機(jī)正常運(yùn)行，進(jìn)而以保證整個(gè)系統(tǒng)正常工作。 （ 1）方案 1 電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路采用 繼電器構(gòu)成橋式換向電路，繼電器和主控制電路間用光電隔離器。 綜上所述，機(jī)器人結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為空心矩形截面，由鋁材加工而成。 若比較條件改為空心矩形截面和空心圓截面型材的截面相等，且 D0＝ a，設(shè)空心圓截面壁厚 tD＝ ，可以計(jì)算出正方形空心截面的壁厚為 tF＝ 。所以選用了密度較小的鋁制作，因?yàn)殇X易于加工，質(zhì)量又輕，不會(huì)增加機(jī)器人的承載負(fù)擔(dān)。機(jī)器人本體是被用來支承、連接、固定機(jī)器人的各部分，也包括機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)部分。在進(jìn)行機(jī)器人制作時(shí)，特別要確定它自身的大小、輕重等，這就需要選擇合適的材料 來滿足要求。手臂所具有的自由度越多，動(dòng)作時(shí)活動(dòng)的空間就越大，所做的動(dòng)作就越精細(xì)，完成的任務(wù)就越復(fù)雜。 手臂 和頭部 機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì) 電機(jī) 上腰部 頭部電機(jī)手臂電機(jī)安裝方向 安裝方向固定用可擴(kuò)展到多個(gè)自由度正視圖 擴(kuò)展設(shè)想安裝方向 圖 手臂機(jī)構(gòu) 手臂 機(jī)構(gòu)的是機(jī)器人整體比較重要的環(huán)節(jié)， 手臂自由度較多，機(jī)器人的很多動(dòng)作都通過手臂體現(xiàn)出來。 正視圖安裝方向電機(jī)滾動(dòng)軸承固定裝置頂視圖軸承外圓軸承內(nèi)圓及固定孔腳腳手手 圖 轉(zhuǎn)身機(jī)構(gòu) (2)電機(jī)做轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)身機(jī)構(gòu) 圖 機(jī)器人的腰部機(jī)構(gòu) 機(jī)器人的腰部機(jī)構(gòu)用于實(shí)現(xiàn)機(jī)器人左右轉(zhuǎn)身的動(dòng)作，主要部件包括一個(gè)滾動(dòng)軸承、一個(gè)自行加工的可固定滾動(dòng)軸承內(nèi)部圓的零件，以及必備的其它固定零件。并且考慮在這個(gè)機(jī)構(gòu)上，下腰部 腿部 電機(jī) 軸手臂與頭部機(jī)構(gòu)搖桿零件可前后搖動(dòng)正視圖側(cè)視效果 固定用軸孔長(zhǎng)方形槽能夠與手臂機(jī)構(gòu)相固定。但加工比較困難，且不利于固定，造價(jià)也很高。 機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易制造及裝配；能在原地旋轉(zhuǎn)以獲得不同的方向。特別是能通過將輪向正交速度方向?qū)崿F(xiàn)急停。 底盤機(jī)構(gòu) 的 設(shè)計(jì) （ 1） 行走式 簡(jiǎn)圖如下 圖 行走機(jī)器人簡(jiǎn)圖 總體設(shè)計(jì) 機(jī)械，電氣，軟件 機(jī)械總體設(shè)計(jì) 軟件整體設(shè)計(jì) 電氣總體設(shè)計(jì) 各方案確定 材料制作 零件加工 機(jī)構(gòu)組裝 各方案確定 原理圖制作 PCB 制作 各模塊整合 了解各芯片操作 子程序編寫 程序整合 總裝整合，調(diào)試 外型包裝 行走式，能夠 在平地上、凹凸不平的地上步行，能上下臺(tái)階，其粗糙路面性能較好，好的關(guān)節(jié)，穩(wěn)定好的牽引力。軟件編程可以豐富機(jī)器人的功能，使機(jī)