一種“導(dǎo)游”智能機(jī)器人設(shè)計(jì)

（浙江廣播電視大學(xué)永嘉學(xué)院，浙江 溫州 325100）

1 引言

隨著智能科技的飛速發(fā)展，人們生活質(zhì)量不斷提高。由于現(xiàn)有的“導(dǎo)游”智能機(jī)器人在使用時(shí)往往只能實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航道路的功能，功能比較單一，且現(xiàn)有的“導(dǎo)游”智能機(jī)器人不能夠指引游客，且不能夠達(dá)到提醒的效果，不能夠警示游客注意安全，同時(shí)現(xiàn)有的“導(dǎo)游”智能機(jī)器人只能通過蓄電池來提供電力，需要時(shí)時(shí)刻刻地進(jìn)行充電。所以針對(duì)這些問題，設(shè)計(jì)了一種“導(dǎo)游”智能機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)循跡、定點(diǎn)播報(bào)、太陽(yáng)能充電等智能導(dǎo)游功能。

2 設(shè)計(jì)方案

2.1 總體設(shè)計(jì)框架

系統(tǒng)設(shè)計(jì)是由核心控制器件ATmega16 單片機(jī)、RFID讀寫模塊、12 V 直流電池、調(diào)壓模塊、繼電器切換電路、語(yǔ)音模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)L298N、直流減速電機(jī)、舵機(jī)、太陽(yáng)能充電板、光電傳感器模塊等組成。

總體設(shè)計(jì)框架如圖1 所示。

圖1 總體設(shè)計(jì)框架

2.2 硬件設(shè)計(jì)

“導(dǎo)游”智能機(jī)器人外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2 所示，包括導(dǎo)游車主體、探路儀、太陽(yáng)能板、顯示屏、揚(yáng)聲器、滑輪、USB接口、散熱孔、機(jī)箱等。

圖2 外觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.3 工作原理

首先，將該“導(dǎo)游”智能機(jī)器人安裝好，當(dāng)導(dǎo)游車主體通過滑輪進(jìn)行移動(dòng)時(shí)，在行駛道路途中會(huì)遇到人或障礙物，可以通過探路儀來提前探查道路的基本情況，從而做出最正確的選擇；通過ATmega16 單片機(jī)來進(jìn)行控制，使用RFID讀寫模塊進(jìn)行接收和傳輸?shù)淖饔?，發(fā)送指令，使得各部分的零件進(jìn)行工作，使用光電傳感器來檢測(cè)探路儀在觀察道路時(shí)，被灰塵遮擋住視線，執(zhí)行錯(cuò)誤指令，可以通過光電傳感器的輸出強(qiáng)弱來反映灰塵造成的危害變化，且使用語(yǔ)音模塊來提醒游客，還可以使用語(yǔ)音模塊來與游客進(jìn)行簡(jiǎn)單的對(duì)話交流；當(dāng)智能機(jī)器人整體的電壓不穩(wěn)定時(shí)，會(huì)損壞內(nèi)部的大多數(shù)零件，可以通過ATmega16 單片機(jī)來保護(hù)導(dǎo)游車主體的整體運(yùn)作，且ATmega16 單片機(jī)處理功能強(qiáng)大，運(yùn)行速度快，還可以充當(dāng)整個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)中樞的作用，從而控制調(diào)壓模塊及時(shí)地進(jìn)行調(diào)節(jié)導(dǎo)游車主體的內(nèi)部電壓，防止零件應(yīng)電壓過大造成損壞；通過USB 接口把數(shù)據(jù)傳輸?shù)綄?dǎo)游車主體內(nèi)，使得導(dǎo)游車主體可以對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行整理和存儲(chǔ)的效果；當(dāng)太陽(yáng)光照射到太陽(yáng)能板上時(shí)，太陽(yáng)能板會(huì)把太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，為導(dǎo)游車主體提供大量的電力，且通過凸透鏡來達(dá)到增強(qiáng)聚光的效果，使得太陽(yáng)能基板更充分地吸收太陽(yáng)光，同時(shí)，聚光涂層能夠進(jìn)一步提高太陽(yáng)能板吸收太陽(yáng)光的效率，且太陽(yáng)能基板還可以存儲(chǔ)一部分的電能，防止在陰天或下雨時(shí)沒有太陽(yáng)光而使導(dǎo)游車主體不能使用。

2.4 通信程序

單片機(jī)與RFID 讀寫模塊的通信程序如下：

3 功能介紹

3.1 功能描述

能在地面循著黑線前進(jìn)（循跡），能在特定的地點(diǎn)檢測(cè)到RFID 播報(bào)語(yǔ)音信息（語(yǔ)音介紹），太陽(yáng)能充電與傳統(tǒng)充電可以同時(shí)進(jìn)行（多種方式充電），太陽(yáng)能板能自動(dòng)調(diào)整位置找到光線最足的位置（自主調(diào)整太陽(yáng)能最優(yōu)充電位置）。

3.2 功能特點(diǎn)

主體的頂部一側(cè)嵌套連接有探路儀，體現(xiàn)了導(dǎo)游車主體的智能性；機(jī)箱的正前方頂部一側(cè)嵌入連接有USB 接口，避免導(dǎo)游車主體發(fā)生錯(cuò)誤，導(dǎo)致信息損失，提高了導(dǎo)游車的安全性；主體的正前方嵌入連接有散熱孔，防止導(dǎo)游車主體在進(jìn)行長(zhǎng)時(shí)間工作時(shí)ATmega16 單片機(jī)不能及時(shí)反應(yīng)，提高了導(dǎo)游車主體的散熱性；ATmega16 單片機(jī)的底部另一側(cè)固定連接有調(diào)壓模塊，控制調(diào)壓模塊及時(shí)地調(diào)節(jié)導(dǎo)游車主體的內(nèi)部電壓，防止零件應(yīng)電壓過大造成損壞，提高了導(dǎo)游車主體的穩(wěn)定性；太陽(yáng)能板提高了太陽(yáng)能板的發(fā)電效率，體現(xiàn)了導(dǎo)游車主體的實(shí)用性和高效性。

4 結(jié)束語(yǔ)

本文提出了“導(dǎo)游”智能機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案，利用ATmega16 單片機(jī)技術(shù)和電子技術(shù)搭建了系統(tǒng)的硬件平臺(tái)，通過RFID 讀寫模塊的通信程序設(shè)計(jì)融入導(dǎo)游詞，實(shí)現(xiàn)智能“導(dǎo)游”功能，系統(tǒng)整體具有智能性、節(jié)能性、實(shí)用性、系統(tǒng)穩(wěn)定等特點(diǎn)，適用于室內(nèi)可行走的平面空間場(chǎng)合。本方案的提出對(duì)智能控制系統(tǒng)研究有積極的推動(dòng)作用。