机器狗(猫)实训

机器狗简介
机器狗产品如右图所示， 它具有机、电、声、光、 磁结合的特点，当外界发 出拍手声、或者用磁铁靠 近猫的尾部、或者用手电 筒照射狗的眼睛，机器狗 均会自动行走一段距离， 然后自动停下，当再次有 声、光、电触发时又会重 复上述过程。
电路原理图
工作原理
上图为机器猫的电路图，它是声控、光控、 磁控机电一体化电动玩具。主要工作原理： 利用555构成的单稳态触发器，在三种不同的 控制方法下，均给以低电平触发，促使电机 转动，从而达到了机器猫停—走的目的。即： 拍手即走、光照即走、磁铁靠近即走，但都 只是持续一段时间后就停会下，再满足其中 一条件时将继续行走。
伴随着计算机的发展，机器人工业也进入了迅 猛的发展期。如今，机器人已经在工业、起居、战争 和护理方面得到广泛应用。据美国电气和电子工程师 协会（IEEE）统计，至2008年底，世界各地已经部署 了100万台各种工业机器人。其中，日本机器人数量 居世界首位，排在其后的分别是新加坡和韩国。根据 科学家的预测，到2050年，地球将真正进入机器人的 时代。
简易机器人(狗)的 制作
背景介绍

美国是机器人的诞生地，早在1962年就研制 出世界上第一台工业机器人，比起号称"机器 人王国"的日本起步至少要早五六年。经过30 多年的发展，美国现已成为世界上的机器人 强国之一，基础雄厚，技术先进。
进入90年代以来,智能机器人获得 较为迅速的发展。
美国
80年代中后期，开始生产带有视觉、力觉的并很 快占领了美国60％的机器人市场。 美国的机器人技术在国际上仍一直处于领先 地位。
RD=0 SD=1
Q=0 t
Q=1
Q=1
Q=0
T截止 C充电
uO
暂稳态
t t
因此暂稳态的长短 取决于RC时间常数
tp tp =RC ln3=1.1RC
例1：单稳态触发器构成定时检测 ui
ui uA
uB
t &
uo uB
t
uA t uo t
例2：单稳态触发器构成短时用照明灯 +UCC R
7 6 4 8 3 1 5
ui
t uo t
uO
ui
S
2
C
若S未按下, 则 ui = 1 若S按下, 则 ui = 0
tp
+UCC R
7 6 4
8
3
uO D1
D2
KT
ui
S C
2
1
5
~
KT
按钮 S 未按 按一下
uO KT的线圈 KT 的触点 0 1
灯
灭
不通电
通电
断开 闭合
亮
灯亮的时间为：tp = 1.1 R C
工作原理分析：
4.2机器猫印制板设计图，电路原理及 仿真图
机器猫印制板图
焊接工艺
手工焊接的六项基本操作：
其中元件 的插放主要有 卧式和立式两 种方式：
加热焊接推荐的是五步焊接法，实际熟练 之后可不必完全遵循。
焊接结束后检查焊点缺陷：
焊接出现错误时，需要用到拆焊技术， 拆焊的主要步骤：
焊接技巧和注意事项： 焊接顺序：按照先难后易，先低后高，先贴 片后插装的顺序进行焊接。 板面布局：焊接时尽量使元件贴合板子表面， 同类元件高度尽量一致，使之美观。
ui
(>1/3UCC)
t
4
3
ui
uO u C
t
uC
uO
t 保持“0” 态
上升到2/3 UCC
RD=0 SD=1
Q=0 Q=1
T导通，C 通过T放 电,uC 0
RD=1 SD=1
+UCC R 0.01 μF . . 5 8 6 4 3
ui
ui
uC RD=1 SD=0
C
2 7 1
uO
2/3UCC
uC
1.K1断开时：Q2截止→2端高电平→3端低电平→电机不转
2.K1闭合时： Q2截止→2端高电平→3端低电平→电机转
K1闭合
高电平 导通
未加声音前呈高阻
2.上电一段时间后： C1开路→ Q1截止、 C3开路→ Q2截止
K1闭合
截止 截止
低电平
未加声音前呈高阻
信号耦合到Q1基极→ Q1导通→耦合到Q2基极 3. 加声音信号后： → Q2导通→ 2端低→ 3端高→ 电机转 K1闭合
0 1 1 0
<2/3 UCC <1/3 UCC 1 >2/3 UCC >1/3 UCC 0 SD <2/3 UCC >1/3 UCC 1 >2/3 UCC <1/3 UCC 0
不允许
5K Ω
2 VB 5K Ω
1/3 UCC
+
C2 +

RD Q
SD Q
RD 输出 1
SD 0
Q 1
T 截止
T
0
1
1
1 Q 1 0
由555定时器组成的单稳态触发器
+UCC R1 5 6 ui
1 接通电源
UCC 8
4 (复位端)
稳定状态 RD Q SD Q 1
5K Ω
VA
5KΩ
1 + 0
C1+
2
VB uc 7 5KΩ
T 导通
+ +1 C2

0
u 3 O
Q=0
>2/3 UCC
(地 )
1
接通电源 +UCC
R
0.01 μF . . C 5 8 6 2 7 1
0
0
0.8 1 U4
0

仿真过程中分别用开关K1、K2、光耦合器模 拟仿真声控、磁控和光控；灯泡代替电动机。 每当按下其中一个开关时，灯泡即发光，一 段时间后自动熄灭。可通过调整C5、C6各自 的数值的大小改变电动机工作时间的长短。
仿真结果
单稳态触发器电路平时即触发信号未来时，
处于稳定状态。在外来触发信号的作用下，它 翻转成新的状态。但这种状态只能维持一定时 间－暂态。 暂态结束，电路回到原来状态，形成一个矩形脉 冲。只有一种稳态－单稳态 暂稳态时间由RC决定。T =1.1RC
高电平 基极电位高
加声音信号呈低阻
3端为高的同时：D2导通→ Q3导通→Q2截止→ 2端高→ 3端低→ 电机不转 K1闭合
低电平 高电平 截止
加声音信号呈低阻
机器猫原理及仿真电路图
R1 4.7k C1 1u 2 U2 0.5 1 R4 150k Q2SC945 CM AX Q1 Q2SC945 Q2 CM AX 470U C3 Q2SC945 0.01u Q3 R2 1000k R3 4.7k CM AX 1U C2 R5 1000k R6 10k R7 10k 7 U1 8 4 VCC RESET DISCHARGE 2 TRIGGER 6 THRESH OLD 5
▲日本保安机器人保安机器人“T-34”的用户可 通过该机器人看到图像，并可利用手机控制。 体温和声音可对“T-34”产生影响，促使它发射网。
▲美国“水下龙虾”机器人仿生水下机器人“水下龙 虾”(Robolobswenku.baidu.comer) 于2007年制作。它可查看海水变化，定位并排除水雷。
美国宇航局太空机器人可帮助宇航员检修太空设备。在图中 正在一个望远镜模型片段上忙活
0
导通
保持 保持 T 截止 导通
综上所述，555功能表为： V6 V2 <2/3 UCC <1/3 UCC >2/3 UCC >1/3 UCC
<2/3 UCC >1/3 UCC 保持 保持
定时器电路的应用
由555定时器组成的单稳态触发器 单稳态触发器只有一个稳定状态。在未加触发 脉冲前，电路处于稳定状态；在触发脉冲作用下， 电路由稳定状态翻转为暂稳定状态，停留一段时 间后，电路又自动返回稳定状态。 暂稳定状态的长短，取决于电路的参数，与 触发脉冲无关。
日本
它在解决劳动力不足、提高生产率、改进产品质量和 降低生产成本方面，发挥着显著的作用。 日本在汽车、电子行业大量使用机器人生产，使 日本汽车及电子产品产量猛增，质量日益提高，而制 造成本则大为降低。
我国
已在“七五”计划中拨巨款在沈阳建立了全国第一 个机器人研究示范工程.
十几年来，相继研制出搬运、点焊、弧焊、喷漆、 装配等门类齐全的工业机器人及水下作业、军用和 特种机器人。
555定时器及其应用
555定时器是一种将模拟电路和数字电路集成于 一体的电子器件。用它可以构成单稳态触发器、多 谐振荡器和施密特触发器等多种电路。 555定时器 在工业控制、定时、检测、报警等方面有广泛应用。 555定时器的结构及工作原理 1. 分压器：由三个等值电阻构成
2. 比较器：由电压比较器C1和C2构成 3. R-S触发器 4. 放电开关管T


烙铁使用：烙铁使用前应上锡；焊接时间不 宜过长，否则容易烫坏元件，必要时可用镊 子夹住管脚帮助散热。
注意事项：
注意电烙铁的正确使用，尤其避免烫坏导线 发生触电事故。 焊接时间不可太长，不可用力使覆铜拱起。 注意区分有极性元器件的极性。 尽量避免重复焊接。

V CON TROL 3 GND OUTPU T 555alt C7 1
CM AX 220u C4
D1 D1N4001
R8 I 20
0
V
R9
Q4
V2 4.5 Q2SC945 Q5
V
100 D1N4148
D2 CM AX 47u C5
0
R13 4.7k
R14 1.5k
R12 150k
Q2N2222A
2 U3 0.5 2 1
UCC 8
电压 5 控制端 高电平 6 触发端
4 复位端
5kΩ
VA
5kΩ VB 5kΩ
+ + C1 RD Q +

低电平 2 触发端

C2
+
SD Q
3 输出端
放电端 7
放电管
调转
T
1 地 分压器 比较器 R-S触发器
2/3 UCC
UCC
5K Ω
比较结果
5
6
. V
A
+
C1 +

RD
V6
V2
RD SD
▲瑞士“达· 芬奇”手术机器人2008年起，瑞士日内瓦医学 院开始利用“达· 芬奇(da Vinci)”机器人进行手术。 该院每年要利用该机器人进行50到80例手术。
美军爆炸物处理机器人2006年10月21日，美军特种作 战部队成员在非洲进行一场实战演习。演习过程中，爆炸 物处理机器人把一个爆炸装置放置在一个可疑的包裹旁边。