本實用新型涉及是一種基于超聲測距控制的玩具機(jī)器人。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有玩具機(jī)器人配備的遙控器都是通過手柄按鍵來實現(xiàn)的，并大多還使用有線連接的方式，接線冗長而不便，還有很多玩具機(jī)器人的移動和動作是都是預(yù)先設(shè)置好的，動作就只有幾個，對于玩家來說，新鮮度、吸引力以及持續(xù)力都不夠，很容易在玩耍幾次后就被雪藏了，降低了使用率和觀賞性，而且玩家與玩具機(jī)器人之間操作比較死板，缺乏互動性，操控性差，大大降低了玩具機(jī)器人的可玩性。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種操控性好、互動性高、觀賞使用率高的基于超聲測距控制的玩具機(jī)器人及其相應(yīng)的控制方法。

一種基于超聲測距控制的玩具機(jī)器人，包括玩具機(jī)器人主體和輸出控制信號給其的超聲遙控器，玩具機(jī)器人主體與超聲遙控器之間無線通訊連接；玩具機(jī)器人主體上設(shè)置有前輪、左驅(qū)動輪和右驅(qū)動輪、控制相應(yīng)驅(qū)動輪動作和速度的驅(qū)動電機(jī)、控制驅(qū)動電機(jī)運轉(zhuǎn)的主控板、與主控板連接的無線接收模塊；超聲遙控器包括遙控器主板，遙控器主板上連接有與玩具機(jī)器人主體通訊的無線發(fā)射模塊、超聲測距模塊、電源，超聲測距模塊測量兩手與超聲遙控器之間的距離，遙控器主板根據(jù)距離信息輸出相應(yīng)的動作和速度指令給主控板或直接輸出距離信息給主控板，主控板將接收到的動作和速度指令或根據(jù)接收到的距離信息輸出相應(yīng)的動作和速度指令給驅(qū)動電機(jī)，驅(qū)動輪執(zhí)行驅(qū)動電機(jī)輸出的相應(yīng)動作和速度指令。本實用新型的玩具機(jī)器人的動作和指令是根據(jù)手與超聲遙控器之間的距離變化來控制的，可以隨心所欲變換玩具機(jī)器人的移動和速度，增加了互動性和操控性。

進(jìn)一步，前輪是一萬向輪，安裝在玩具機(jī)器人主體的中間，方便玩具機(jī)器人變換方向。

進(jìn)一步，超聲遙控器還設(shè)有對應(yīng)玩具機(jī)器人各行駛方向的指示燈，指示燈與遙控器主板連接。玩具機(jī)器人分別有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)4個行駛方向，超聲遙控器上相應(yīng)的設(shè)有分別對應(yīng)四個方向的指示燈。

進(jìn)一步，超聲遙控器設(shè)有兩個或多個超聲測距模塊，超聲測距模塊分布在兩側(cè)，超聲探測頭朝上并露出殼體外。兩側(cè)的超聲測距模塊分別用于測量探測到手到超聲探測頭的距離，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向和速度給相應(yīng)的驅(qū)動輪，比如左手對應(yīng)左驅(qū)動輪，右手對應(yīng)右驅(qū)動輪。

進(jìn)一步，玩具機(jī)器人主體的底部安裝有兩個或多個驅(qū)動電機(jī)，分布在其兩側(cè)；每個驅(qū)動輪對應(yīng)一個驅(qū)動電機(jī)。

進(jìn)一步，玩具機(jī)器人主體的主控板與遙控器主板均采用stm32為主控芯片；無線接收模塊和無線發(fā)射模塊均采用nrf24l01為無線通信芯片；驅(qū)動電機(jī)采用L298為電機(jī)驅(qū)動芯片。

本實用新型的優(yōu)點在于：玩家可以改變兩只手到超聲遙控器的距離來控制玩具機(jī)器人主體的前進(jìn)后退轉(zhuǎn)向等動作，方式新穎獨特，大大增加了玩家的互動性，提高了玩具的趣味性，并且操控性好、可觀賞性高。

附圖說明

圖1是本實用新型的超聲遙控器內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的超聲遙控器的正面結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本實用新型玩具機(jī)器人的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖4是本實用新型的電路結(jié)構(gòu)示意圖。

圖5是本實用新型的算法流程圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方法做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。

參照圖1-4，一種基于超聲測距控制的玩具機(jī)器人，包括玩具機(jī)器人主體和輸出控制信號給其的超聲遙控器，玩具機(jī)器人主體與超聲遙控器之間無線通訊連接；玩具機(jī)器人主體上設(shè)置有前輪10、左驅(qū)動輪11和右驅(qū)動輪12、控制相應(yīng)驅(qū)動輪動作和速度的驅(qū)動電機(jī)7、控制驅(qū)動電機(jī)7運轉(zhuǎn)的主控板6、與主控板6連接的無線接收模塊9；超聲遙控器包括殼體4，殼體4內(nèi)設(shè)置有遙控器主板2、玩具機(jī)器人主體通訊的無線發(fā)射模塊8、兩個或多個超聲測距模塊1、電源，遙控器主板2分別與無線發(fā)射模塊8、超聲測距模塊1、電源連接，超聲測距模塊1分布在兩側(cè)，超聲探測頭朝上并露出殼體4外，兩側(cè)的超聲測距模塊1分別用于測量探測到手到超聲探測頭的距離，輸出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向和速度給相應(yīng)的驅(qū)動輪，比如左手對應(yīng)左驅(qū)動輪，右手對應(yīng)右驅(qū)動輪，遙控器主板2輸出根據(jù)距離信息輸出相應(yīng)的動作和速度指令給主控板或直接輸出距離信息給主控板6，主控板6將接收到的動作和速度指令或根據(jù)接收到的距離信息輸出相應(yīng)的動作和速度指令給驅(qū)動電機(jī)7，驅(qū)動輪執(zhí)行驅(qū)動電機(jī)7輸出的相應(yīng)動作和速度指令。本實用新型的玩具機(jī)器人的動作和指令是根據(jù)手與超聲遙控器之間的距離變化來控制的，可以隨心所欲變換玩具機(jī)器人的移動和速度，增加了互動性和操控性，提高提高可觀賞性。

本實施例前輪10是一萬向輪，安裝在玩具機(jī)器人主體的中間，方便玩具機(jī)器人變換方向。

本實施例超聲遙控器還設(shè)有對應(yīng)玩具機(jī)器人各行駛方向的指示燈5，指示燈5與遙控器主板2連接。玩具機(jī)器人分別有前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)4個行駛方向，超聲遙控器上相應(yīng)的設(shè)有分別對應(yīng)四個方向的指示燈5。

本實施例玩具機(jī)器人主體的底部安裝有兩個或多個驅(qū)動電機(jī)7，分布在其兩側(cè)；每個驅(qū)動輪對應(yīng)一個驅(qū)動電機(jī)7。

本實施例玩具機(jī)器人主體的主控板6與遙控器主板2均采用stm32為主控芯片；無線接收模塊9和無線發(fā)射模塊8均采用nrf24l01為無線通信芯片；驅(qū)動電機(jī)7采用L298為電機(jī)驅(qū)動芯片。

本實用新型使用時超聲遙控器由玩家操作，玩具機(jī)器人主體置于地面上用于被操作，先通過超聲測距模塊1測量得到玩家兩只手分別與超聲遙控器的距離（超聲遙控器不是用手拿著），遙控器主板2通過無線模塊將測距結(jié)果或直接輸出控制指令發(fā)送給玩具機(jī)器人主體，測得的距離信息通過一定的算法實現(xiàn)對玩具機(jī)器人的兩個驅(qū)動輪的運動速度和運動方向的控制，最終實現(xiàn)玩具機(jī)器人的動作，并將方向控制信息傳遞到指示燈5，指示燈5相應(yīng)方向亮起。

參照圖5，本實用新型的具體控制方法，其步驟如下：

（1）超聲遙控器的超聲測距模塊1分別測量兩手離超聲遙控器的距離D1、D2；

（2）遙控器主板2或玩具機(jī)器人主體的主控板6判斷距離D1、D2是否有效，如有效則執(zhí)行步驟（3），如無效則返回至步驟（1）；

（3）遙控器主板2或玩具機(jī)器人主體6將距離D1、D2與預(yù)設(shè)的平衡距離Ds比較，若D1、D2是大于Ds，則相應(yīng)的驅(qū)動輪是正轉(zhuǎn)前進(jìn)，若D1、D2是等于Ds，則相應(yīng)的驅(qū)動輪是停轉(zhuǎn)，若D1、D2是小于Ds，則相應(yīng)的驅(qū)動輪是反轉(zhuǎn)后退，同時根據(jù)D1、D2偏離Ds的大小計算得出相應(yīng)驅(qū)動輪的速度，并根據(jù)速度的不同來實現(xiàn)機(jī)器人主體的轉(zhuǎn)向；

（4）玩具機(jī)器人主體6將遙控器主板2輸出的動作和速度指令或自己計算得出的動作和速度指令輸出給驅(qū)動電機(jī)7，驅(qū)動輪執(zhí)行驅(qū)動電機(jī)7輸出的相應(yīng)動作和速度指令，實現(xiàn)玩具機(jī)器人的前進(jìn)后退轉(zhuǎn)向。

本實施例步驟（3）前對有效的距離D1、D2進(jìn)行濾波處理，去除噪聲干擾。

本實施例步驟（1）中的超聲測距模塊1每次測量結(jié)束后停頓固定時間t再進(jìn)行下一次測量，固定時間t的范圍在2-12ms之間，優(yōu)選8ms。

本實用新型將超聲測距模塊1測量到的兩個距離信息，與提前設(shè)定一個平衡距離比較，若高于平衡距離時輪子正轉(zhuǎn)，低于平衡距離時輪子反轉(zhuǎn)，處于平衡距離時輪子靜止不動，離開平衡距離的距離越大玩具機(jī)器人驅(qū)動輪的速度越大。通過兩個距離信息來控制玩具機(jī)器人兩個驅(qū)動輪的轉(zhuǎn)動速度和方向，若玩家保持兩個手與超聲遙控器距離相同，且高于平衡距離，則玩具機(jī)器人主體向前直行，超聲遙控器上前方向指示燈相應(yīng)亮起；其他情況依此類推，總而言之，即玩家分別控制兩只手與超聲遙控器之間的距離，通過這兩個距離獨立控制玩具機(jī)器人主體上兩個驅(qū)動輪，從而實現(xiàn)玩具機(jī)器人的前進(jìn)后退轉(zhuǎn)向等。

本說明書實施例所述的內(nèi)容僅僅是對發(fā)明構(gòu)思的實現(xiàn)形式的列舉，本實用新型的保護(hù)范圍不應(yīng)當(dāng)被視為僅限于實施例所陳述的具體形式，本實用新型的保護(hù)范圍也及于本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本實用新型構(gòu)思所能夠想到的等同技術(shù)手段。