CN107096233B - 一种智能娱乐机器人 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括身体、头部、手部和脚部，所述头部、手部和脚部均通过关节与身体连接，所述脚部包括底板和设置在底板的车轮，所述电路部分设置在底板上，所述电路部分包括：传感器系统，电机驱动电路，控制系统，语音识别系统，其中，控制系统内具有学习模式和工作模式。本发明的智能娱乐机器人，通过机械部分的身体、头部、手部和脚部的设置，就可以有效的构成一个人形，为跳舞打下基础，通过传感器系统、电机驱动电路、语音识别系统、控制系统的设置，就可以有效的提供机器人舞蹈的控制以及学习了，相比于现有技术的舞蹈机器人，娱乐性更强，使用范围更广。

Description

一种智能娱乐机器人

技术领域

本发明涉及一种机器人，更具体的说是涉及一种智能娱乐机器人。

背景技术

随着社会的进步和生活水平的不断提高，人们对传统的娱乐方式产生了厌倦，对娱乐也有了新的认识和更高的追求。为了满足人们的需求，人形机器人特别是会跳舞的人形机器人成为了机器人领域的研究热点之一。会跳舞的机器人它不仅可以填补老人们的空虚与无聊，更满足了青年和儿童的好奇心，同时也能激发他们对新科技的认识和再创造。

现代的人形机器人是一种智能化机器人，在机器的各活动关节配置有多达十几个伺服器，具有多个自由度，特显灵活，更能完成诸如手臂后摆90度的高难度动作。它还配以设计优良的控制系统，通过自身智能编程软件便能自动地完成整套动作。市面上或是已经研究出的人形机器人能随音乐起舞、行走、起卧、武术表演、翻跟斗等杂技以及各种奥运竞赛动作，但是上述机器人的各种动作都是事先利用程序装入到机器人内的，因而机器人在跳舞的过程中，只能够不断的重复预先装入到机器人内部的舞蹈动作，不能够实现一个学习舞蹈的效果，因而每一款机器人只能够实现跳几种舞蹈，且不能够进行改变，这样一方面大大的降低了舞蹈机器人的娱乐性，另一方面也局限了舞蹈机器人的使用。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种具有自主学习能力的智能娱乐机器人。

为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：一种智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括身体、头部、手部和脚部，所述头部、手部和脚部均通过关节与身体连接，所述脚部包括底板和设置在底板的车轮，所述车轮包括万向轮和驱动轮，所述万向轮和驱动轮均设置成两个，通过旋转轴连接，在底板下方组合成十字型，所述底板的下面固定连接有驱动电机，所述驱动电机的转轴与旋转轴通过皮带连接，所述底板的上面设有三角支板，所述三角支板设有两个，相对的设置在底板的相对两侧，所述身体与三角支板连接，所述万向轮和驱动轮均包括轮体和设置在轮体外边缘的弹跳装置，所述弹跳装置包括弹跳杆和弹跳弹簧，所述轮体的圆心开设有空腔，该轮体的一端的端面上设有与电路部分耦接的弹跳电机，所述弹跳电机的转轴与轮体同轴，其一端穿过轮体伸入到空腔内，并在其端部上固定连接有凸轮，所述轮体内开设有弹跳通道，该弹跳通道一端与空腔连通，另一端连通至轮体的外侧面，所述弹跳杆包括连接部、抵触部和与外界地面接触的接触部，所述连接部连接抵触部和接触部，所述抵触部可滑移的设置在弹跳通道内，所述弹跳弹簧套设在连接部上，所述弹跳通道的内壁上设有顶块，所述弹跳弹簧的一端与顶块相抵触，另一端与抵触部相抵触，将抵触部推向凸轮，所述凸轮上具有顶出边和缩回边，当凸轮的顶出边与抵触部相抵触的时候，抵触部压缩弹跳弹簧带动连接部和接触部向外顶出，所述电路部分包括：

传感器系统，设置在外部机器人关节的位置上，用于检测机器人关节的位置信息，其中，传感器系统包括数据处理器、发射器和接收器，所述发射器和接收器分别设置在机器人关节的两个臂上，并均与数据处理器耦接，所述发射器发射出信号，接收器接收信号，当接收器接收到发射器发射出的信号时，数据处理器输出感应信号；

电机驱动电路，耦接于外部机器人电机和弹跳电机，用以驱动机器人电机和弹跳电机运转；

控制系统，耦接于传感器系统，还耦接于电机驱动电路，用于接收数据处理器输出的感应信号，并发出电机驱动信号到电机驱动电路；

语音识别系统，耦接于控制系统，用于采集外界的声音信号，并将声音信号转换成语言信号后输入到控制系统内；

其中，控制系统内具有学习模式和工作模式，当控制系统处于学习模式时，控制系统同时接收传感器系统输出的感应信号和语音识别系统输出的语言信号，将此时刻的感应信号和语音信号打包为一组，作为电机驱动信号进行存储，将多个时刻的电机驱动信号按照时刻顺序整合，形成一段时间的舞蹈信号，当控制系统处于工作模式时，语音识别系统采集外界的声音信号转换成语音信号输入到控制系统内，控制系统根据舞蹈信号内语音信号对应的感应信号，输出驱动信号到电机驱动电路，驱动电机旋转带动机器人关节调整到感应信号对应的位置上。

作为本发明的进一步改进，所述控制系统包括：

主控电路，该主控电路包括单片机U3，该单片机U3具有复位引脚、振荡输入引脚和多个I/O引脚，所述复位引脚耦接有电阻R17后接地，还耦接有电容后耦接于电源，所述电容并联有复位按钮KB1，所述振荡输入引脚具有两个，分别耦接有电容C2和电容C3后接地，且两个振荡输入引脚之间还耦接有晶振XTAL1，所述I/O引脚用于与传感器系统、电机驱动电路和语音识别系统通信；隔离电路，该隔离电路包括输入隔离电路和输出隔离电路，所述输入隔离电路耦接于单片机U3的I/O引脚和语音识别系统之间，所述输出隔离电路耦接于单片机U3的I/O引脚和电机驱动电路之间，所述输入隔离电路和输出隔离电路均包括多个电阻、多个发光二极管和多个光耦继电器，其中，一个电阻、一个发光二极管和一个光耦继电器相互串联成一组隔离组，一组隔离组对应单片机U3的一个I/O引连接；

寄存电路，该寄存电路耦接于单片机U3的I/O引脚与输出隔离电路之间，寄存电路包括寄存器U1和寄存器U2，所述寄存器U1和寄存器U2均具有输出开放引脚、输入锁存引脚、移位清零引脚、移位时钟引脚和串型数据输入引脚，所述寄存器U1和寄存器U2的输出开放引脚均接地，所述寄存器U1的输入锁存引脚与寄存器U2的输入锁存引脚耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接，所述寄存器U1的移位清零引脚和寄存器U2的移位清零引脚均接电源，所述寄存器U1的移位时钟引脚和寄存器U2的移位时钟引脚相互耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接，所述寄存器U1的串型数据输入引脚和寄存器U2的串型数据输入引脚分别与单片机U3的两个I/O引脚耦接。

作为本发明的进一步改进，所述电机驱动电路包括：

多个正反转电路，所述多个正反转电路一一对应耦接于控制系统与外部机器人电机，该多个正反转电路均包括正转电路和反转电路，所述正转电路和反转电路均包括三极管Q1、二极管D1和继电器K1，所述三极管Q1的基极耦接于控制系统，发射极接地，集电极耦接于二极管D1的阳极，所述继电器K1包括线圈部分和开关部分，所述二极管D1与线圈部分相互并联，所述开关部分一端耦接于电源，另一端耦接于电机后接地，其中继电器K1为固态继电器，线圈部分为输入电路，开关部分为输出电路。

作为本发明的进一步改进，所述语音识别系统包括单片机、语音芯片、串行芯片、麦克风输入电路以及DAC电路，所述单片机为51单片机，其上具有多个输入输出接口，所述语音芯片上具有输入引脚和输出引脚，所述单片机上的输入输出接口与语音芯片的输出引脚和输入引脚耦接，所述串行芯片与单片机的输入输出接口耦接，所述串行芯片与控制系统通信连接，以接收控制系统发出的指令和向控制系统发送反馈指令，所述麦克风输入电路耦接于外部麦克风与语音芯片的输入引脚之间，以将语音信号滤波后输入到语音芯片内，所述DAC电路耦接于外部扬声器与语音芯片的输出引脚之间，以将语音芯片输出的数字信号转变成语音信号后输出到外部扬声器内，使扬声器发声。

作为本发明的进一步改进，所述麦克风输入电路包括滤波电容组和滤波电阻组，所述滤波电容组包括电容C1、电容C11、电容C13、电容C9和电容C6，所述滤波电阻组包括电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R6以及电阻R8，所述电容C11和电容C13的一端均与外部麦克风耦接，另一端均与语音芯片的输入引脚耦接，所述电容C1的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于电阻R1后耦接于语音芯片的输入引脚，还耦接于电阻R4后耦接于外部麦克风，所述电阻R8的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于外部麦克风，所述电容C11相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R5后耦接于语音芯片的输入引脚，所述电容C13相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R6后耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间，所述电容C9与电容C6相互并联，其并联的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间。

作为本发明的进一步改进，所述DAC电路包括运算放大器UY2和变阻器RY9，所述运算放大器UY2的同相输入端耦接有电容C23后耦接于变阻器RY9活动端，所述变阻器RY9的一端耦接于语音芯片的输出引脚，另一端耦接有电阻R10后耦接于语音芯片的输出引脚，所述变阻器RY9与语音芯片的输出引脚之间还并联有电容C25，所述运算放大器UY2的反向输入端耦接有电容C26后接电源低位端，所述运算放大器UY2的正极电源端耦接于电源，还耦接有相互并联的电容C20和电容C21后接电源低位端，所述运算放大器UY2的负极电源端接电源低位端，所述运算放大器UY2的输出端耦接于外部扬声器。

作为本发明的进一步改进，所述身体包括上半身和下半身，所述下半身固定在脚部的三角支板上，所述上半身的下端固定连接有摇杆，所述摇杆的中部通过铰接轴与下半身铰接构成弯腰关节，所述发射器设置在下半身靠近铰接点的位置上，与发射器相互对应，所述接收器设置在摇杆靠近铰接点的位置上，所述摇杆的下侧面开设有长方形槽，所述下半身上固定连接有弯腰电机，该弯腰电机与电机驱动电路耦接，所述弯腰电机的机身固定在脚部上，所述弯腰电机的转轴上固定连接有连接杆，所述连接杆一端与弯腰电机的侧面固定连接，另一端的侧面固定连接有转杆，所述转杆背向弯腰电机延伸并插入到长方形槽内，在长方形槽内来回滑移。

作为本发明的进一步改进，所述上半身的下端与摇杆的上端相连接的位置上设有旋转座，所述摇杆设置在旋转座的下方，所述旋转座的上端面上固定连接有轴承，所述旋转座与轴承的外圈相固定，所述上半身下端的位置上固定连接有转身电机，所述转身电机的转轴与轴承的内圈固定连接，机身与上半身固定连接，并与电机驱动电路耦接，所述接收器设置在旋转座上，所述发射器设置在上半身下端与接收器相对应的位置上。

作为本发明的进一步改进，所述上半身包括肩杆和腰杆，所述腰杆竖直设置，所述旋转座设置在腰杆的下端，所述肩杆水平的固定在腰杆的顶端，该肩杆的两端均固定有手臂电机，所述手部包括手臂杆，所述手臂杆一端的侧面固定在手臂电机转轴上，所述发射器固定在手臂杆靠近与手臂电机转轴固定点的位置上，所述接收器分别设置在肩杆的两端，以与发射器相对应，所述肩杆的中部固定有头部电机，所述头部电机的机身与肩杆相固定，转轴与头部固定连接。

本发明的有益效果，通过身体、头部、手部和脚部的设置，就可以构成一个基本的人形，为跳舞动作打下基础，而将脚部设置成底板、万向轮和驱动轮就可以通过驱动轮驱动整个机器人运动，通过万向轮的设置平衡整个机器人的行走稳定性，而通过驱动电机的驱动驱动轮旋转，如此便可以实现带动整个机器人运动了，机构简单，容易制造及装配；能在原地旋转以获得不同的方向，通过传感器系统的设置就可以有效的检测到机器人的各个关节的位置状态，如此便可以实现驱动机器人的关节旋转到某一个位置的效果，而通过电机驱动电路的设置，就可以有效的实现控制系统发送驱动信号的方式来驱动电机，实现电机带动机器人关节旋转，实现机器人关节旋转到指定的位置上，如此可以让机器人摆动出多个舞蹈动作了，实现了机器人跳舞的效果，通过语音识别系统的设置，就可以识别外界的声音信息，这样就可以实现语音控制机器人跳舞，以及根据某个音乐对机器人进行舞蹈训练的效果，在控制系统为学习模式的时候，可以通过语音识别系统识别外界的音乐信号，在识别外界的音乐信号的同时，人手去摆动机器人的关节，使得音乐到哪个程度的时候，机器人摆动什么样的舞蹈动作，如此便可以实现机器人的舞蹈学习作用，这样机器人就能够通过训练的方式跳出多种多样的舞蹈，相比于现有的舞蹈机器人，具备了学习能力，增强了机器人的娱乐性，也使得机器人的使用范围更加的广泛，另一方面通过控制方法的设置，可以实现能够很好的驱动控制系统和语音识别系统相互配合实现人语音控制舞蹈机器人跳舞的效果，进而增加了舞蹈机器人的娱乐性，而通过将万向轮和驱动轮均设置轮体和弹跳装置，这样在两个轮前进的过程中还会产生一定的弹跳，使得机器人在表演舞蹈的过程中，具有更多的舞蹈花样，进一步增加了舞蹈机器人的娱乐性。

附图说明

图1为本发明的智能娱乐机器人的电路部分的模块框图；

图2为图1中主控电路的电路图；

图3为图1中电机驱动电路的电路图；

图4为图1中控制系统的寄存电路的电路图；

图5为图1中输入隔离电路的电路图；

图6为图1中语音识别系统的模块框图；

图7为图6中的麦克风输入电路的电路图；

图8为图6中的DAC电路的电路图；

图9为本发明的智能娱乐机器人的机械部分整体结构图；

图10为万向轮和驱动轮的整体结构图。

具体实施方式

下面将结合附图所给出的实施例对本发明做进一步的详述。

参照图1至10所示，本实施例的一种智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，所述机械部分包括身体a1、头部a2、手部a3和脚部a4，所述头部a2、手部a3和脚部a4均通过关节与身体a1连接，所述脚部a4包括底板a41和设置在底板a41的车轮a42，所述车轮a42包括万向轮a421和驱动轮a422，所述万向轮a421和驱动轮a422均设置成两个，通过旋转轴连接，在底板a41下方组合成十字型，所述底板a41的下面固定连接有驱动电机，所述驱动电机的转轴与旋转轴通过皮带连接，所述底板a41的上面设有三角支板a412，所述三角支板a412设有两个，相对的设置在底板a41的相对两侧，所述身体a1与三角支板a412连接，所述万向轮a421和驱动轮a422均包括轮体5和设置在轮体5外边缘的弹跳装置，所述弹跳装置包括弹跳杆61和弹跳弹簧62，所述轮体5的圆心开设有空腔51，该轮体5的一端的端面上设有与电路部分耦接的弹跳电机，所述弹跳电机的转轴与轮体5同轴，其一端穿过轮体5伸入到空腔51内，并在其端部上固定连接有凸轮52，所述轮体5内开设有弹跳通道53，该弹跳通道53一端与空腔51连通，另一端连通至轮体5的外侧面，所述弹跳杆61包括连接部612、抵触部613和与外界地面接触的接触部611，所述连接部612连接抵触部613和接触部611，所述抵触部613可滑移的设置在弹跳通道53内，所述弹跳弹簧62套设在连接部612上，所述弹跳通道53的内壁上设有顶块，所述弹跳弹簧62的一端与顶块相抵触，另一端与抵触部613相抵触，将抵触部613推向凸轮52，所述凸轮52上具有顶出边和缩回边，当凸轮52的顶出边与抵触部613相抵触的时候，抵触部613压缩弹跳弹簧62带动连接部612和接触部611向外顶出，所述电路部分包括：

传感器系统1，设置在外部机器人关节的位置上，用于检测机器人关节的位置信息，其中，传感器系统1包括数据处理器13、发射器11和接收器12，所述发射器11和接收器12分别设置在机器人关节的两个臂上，并均与数据处理器13耦接，所述发射器11发射出信号，接收器12接收信号，当接收器12接收到发射器11发射出的信号时，数据处理器13输出感应信号；

电机驱动电路2，耦接于外部机器人电机，用以驱动机器人电机运转；

控制系统3，耦接于传感器系统1，还耦接于电机驱动电路2，用于接收数据处理器13输出的感应信号，并发出电机驱动信号到电机驱动电路2；

语音识别系统4，耦接于控制系统3，用于采集外界的声音信号，并将声音信号转换成语言信号后输入到控制系统3内；

其中，控制系统3内具有学习模式和工作模式，当控制系统3处于学习模式时，控制系统3同时接收传感器系统1输出的感应信号和语音识别系统4输出的语言信号，将此时刻的感应信号和语音信号打包为一组，作为电机驱动信号进行存储，将多个时刻的电机驱动信号按照时刻顺序整合，形成一段时间的舞蹈信号，当控制系统3处于工作模式时，语音识别系统4采集外界的声音信号转换成语音信号输入到控制系统3内，控制系统3根据舞蹈信号内语音信号对应的感应信号，输出驱动信号到电机驱动电路2，驱动电机旋转带动机器人关节调整到感应信号对应的位置上，在需要机器人行走的舞蹈动作中，电机驱动信号就会发送到驱动电机内，驱动电机就会带动驱动轮运动，使得机器人的行走了，由于机器人的行走的位置通过传感器系统1难以识别，因而本实施例中的机器人的行走舞蹈动作通过预先输入的方式，整合成一条舞蹈动作，相比于现有技术中的舞蹈机器人，本实施例的机器人具备了学习能力，能够实现学习舞蹈并表演出来的效果，因而大大的增加了机器人的娱乐性，使得机器人的适用范围更广，同时在机器人表演舞蹈的过程中，驱动轮a422就会带着万向轮a421转动，使得机器人在跳舞的过程中还会进行水平方向上的运动，在其运动的过程中弹跳装置就会进行弹跳，使得万向轮a421和驱动轮a422的高度不断变化，如此实现机器人在表演的过程中还进行弹跳的效果，进一步增加了机器人的娱乐性，而在弹跳装置弹跳的过程中，是通过弹跳电机的转轴旋转，进而带动凸轮52旋转，在凸轮52旋转的过程中，凸轮52上的顶出边和缩回边就会不断的交替着与抵触部613相抵触，在顶出边与抵触部613相抵触的时候，抵触部613会被顶出，进入到弹跳通道53内，并且带着连接部612和接触部611一同被顶出，当凸轮52的缩回边与抵触部613相抵触的时候，抵触部613就会因为弹跳弹簧62的作用下，被推回到空腔51内，抵触部613就会带着连接部612和接触部611缩回，如此实现了一个接触部611不断的向外顶出和缩回的效果，如此实现了一个在机器人跳舞的过程中，机器人前后运动的时候，万向轮a421和驱动轮a422不断的上下弹跳的效果，进一步增加的了机器人舞蹈动作的复杂性，增加了机器人的娱乐性。

作为改进的一种具体实施方式，所述控制系统3包括：

主控电路31，该主控电路31包括单片机U3，该单片机U3具有复位引脚、振荡输入引脚和多个I/O引脚，所述复位引脚耦接有电阻R17后接地，还耦接有电容后耦接于电源，所述电容并联有复位按钮KB1，所述振荡输入引脚具有两个，分别耦接有电容C2和电容C3后接地，且两个振荡输入引脚之间还耦接有晶振XTAL1，所述I/O引脚用于与传感器系统1、电机驱动电路2和语音识别系统4通信；

隔离电路32，该隔离电路32包括输入隔离电路321和输出隔离电路322，所述输入隔离电路321耦接于单片机U3的I/O引脚和语音识别系统4之间，所述输出隔离电路322耦接于单片机U3的I/O引脚和电机驱动电路2之间，所述输入隔离电路321和输出隔离电路322均包括多个电阻、多个发光二极管和多个光耦继电器，其中，一个电阻、一个发光二极管和一个光耦继电器相互串联成一组隔离组，一组隔离组对应单片机U3的一个I/O引连接；

寄存电路33，该寄存电路33耦接于单片机U3的I/O引脚与输出隔离电路322之间，寄存电路33包括寄存器U1和寄存器U2，所述寄存器U1和寄存器U2均具有输出开放引脚、输入锁存引脚、移位清零引脚、移位时钟引脚和串型数据输入引脚，所述寄存器U1和寄存器U2的输出开放引脚均接地，所述寄存器U1的输入锁存引脚与寄存器U2的输入锁存引脚耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接，所述寄存器U1的移位清零引脚和寄存器U2的移位清零引脚均接电源，所述寄存器U1的移位时钟引脚和寄存器U2的移位时钟引脚相互耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接，所述寄存器U1的串型数据输入引脚和寄存器U2的串型数据输入引脚分别与单片机U3的两个I/O引脚耦接，单片机U3的引脚电压一般都比较小，因而在出现干扰信号的时候单片机U3很容易出现误动作的问题，因而在本实施例中采用隔离电路32的方式将信号进行隔离，如此可以避免单片机U3误动作的问题，而通过将隔离电路设置成电阻、发光二极管和光耦继电器的设置就可以利用电阻实现滤波，发光二极管指示信号，光耦继电器实现光电隔离，如此便可以有效滤除信号上干扰信号，避免单片机U3的误动作了，而通过寄存电路33的设置，可以将单片机U3输出的驱动信号转换成多路数字信号来给电机驱动电路2了，如此便可以实现更为精确的控制电机驱动电路2驱动电机了，同时可以利用寄存电路33的锁位寄存效果，实现临时的数据保存，保证输送到电机驱动电路2内的信号的连续性，通过以上设置便能够有效的控制智能机器人的效果。

作为改进的一种具体实施方式，所述电机驱动电路2包括：

多个正反转电路21，所述多个正反转电路21一一对应耦接于控制系统3与外部机器人电机，该多个正反转电路21均包括正转电路211和反转电路212，所述正转电路211和反转电路212均包括三极管Q1、二极管D1和继电器K1，所述三极管Q1的基极耦接于控制系统3，发射极接地，集电极耦接于二极管D1的阳极，所述继电器K1包括线圈部分和开关部分，所述二极管D1与线圈部分相互并联，所述开关部分一端耦接于电源，另一端耦接于电机后接地，其中继电器K1为固态继电器，线圈部分为输入电路，开关部分为输出电路，通过正反转电路21的设置，就可以有效的控制机器人电机的正反转，而通过三极管Q1的设置，可以将控制系统3输出的信号进行放大后我输入到继电器K1内，驱动继电器K1动作，进而实现电机的正反转，而采用将继电器K1设置成固态继电器，固态继电器(SSR)与机电继电器相比，是一种没有机械运动，不含运动零件的继电器，但它具有与机电继电器本质上相同的功能。SSR是一种全部由固态电子元件组成的无触点开关元件，他利用电子元器件的点，磁和光特性来完成输入与输出的可靠隔离，利用大功率三极管，功率场效应管，单项可控硅和双向可控硅等器件的开关特性，来达到无触点，无火花地接通和断开被控电路，用在这里就可以很好的控制电机的正反转了，且消耗的电能少，适用于采用电池驱动的舞蹈机器人。

作为改进的一种具体实施方式，所述语音识别系统4包括单片机、语音芯片、串行芯片、麦克风输入电路41以及DAC电路42，所述单片机为51单片机，其上具有多个输入输出接口，所述语音芯片上具有输入引脚和输出引脚，所述单片机上的输入输出接口与语音芯片的输出引脚和输入引脚耦接，所述串行芯片与单片机的输入输出接口耦接，所述串行芯片与控制系统3通信连接，以接收控制系统3发出的指令和向控制系统3发送反馈指令，所述麦克风输入电路41耦接于外部麦克风与语音芯片的输入引脚之间，以将语音信号滤波后输入到语音芯片内，所述DAC电路42耦接于外部扬声器与语音芯片的输出引脚之间，以将语音芯片输出的数字信号转变成语音信号后输出到外部扬声器内，使扬声器发声，在语音识别的过程中，首先利用麦克风将声音的振动转变成电信号，电信号就会通过麦克风输入电路41输入到语音芯片内，语音芯片便会对该电信号进行处理，之后传输到51单片机内，通过51单片机的处理之后通过串行芯片传输到控制系统3内，而在需要自行播放音乐的时候，首先51单片机发送播放信号到语音芯片内，语音芯片就会发出播放信号到DAC电路42内，利用DAC电路42将语音芯片输出的数字信号转变成模拟信号，之后将模拟信号输入到扬声器内，扬声器就会发声，如此实现了自行播放音乐的效果，如此便可以有效的实现语音识别的和声音播放了。

作为改进的一种具体实施方式，所述麦克风输入电路41包括滤波电容组和滤波电阻组，所述滤波电容组包括电容C1、电容C11、电容C13、电容C9和电容C6，所述滤波电阻组包括电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R6以及电阻R8，所述电容C11和电容C13的一端均与外部麦克风耦接，另一端均与语音芯片的输入引脚耦接，所述电容C1的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于电阻R1后耦接于语音芯片的输入引脚，还耦接于电阻R4后耦接于外部麦克风，所述电阻R8的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于外部麦克风，所述电容C11相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R5后耦接于语音芯片的输入引脚，所述电容C13相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R6后耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间，所述电容C9与电容C6相互并联，其并联的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间，由于外部声音的不稳定性，因而麦克风转换出来的电信号内就会带有各种各样的杂波，因而在这里通过滤波电容组和滤波电阻组的滤波作用，可以滤除电信号上的杂波，避免语音芯片受到杂波信号的影响语音芯片的正常工作。

作为改进的一种具体实施方式，所述DAC电路42包括运算放大器UY2和变阻器RY9，所述运算放大器UY2的同相输入端耦接有电容C23后耦接于变阻器RY9活动端，所述变阻器RY9的一端耦接于语音芯片的输出引脚，另一端耦接有电阻R10后耦接于语音芯片的输出引脚，所述变阻器RY9与语音芯片的输出引脚之间还并联有电容C25，所述运算放大器UY2的反向输入端耦接有电容C26后接电源低位端，所述运算放大器UY2的正极电源端耦接于电源，还耦接有相互并联的电容C20和电容C21后接电源低位端，所述运算放大器UY2的负极电源端接电源低位端，所述运算放大器UY2的输出端耦接于外部扬声器，现有的扬声器的是需要输入模拟信号才能够很好的进行发声，因而本实施例采用DAC电路的设置，将语音芯片输出的数字信号转换成模拟信号，在信号转换的过程中，语音芯片输出的信号通过电电阻R10和电容C25后进入到变阻器RY9内，经过变阻器RY9以后到达运算放大器UY2内，运算放大器UY2就会对信号进行模拟运算，最后通过运算放大器UY2的输出端输出模拟信号，上述采用了运算放大器进行模拟运算的方式来实现数模转换，可以大大的简化电路结构，降低电路成本。

作为改进的一种具体实施方式，所述身体a1包括上半身a11和下半身a12，所述下半身a12固定在脚部a4的三角支板a412上，所述上半身a11的下端固定连接有摇杆a111，所述摇杆a111的中部通过铰接轴与下半身a12铰接构成弯腰关节，所述发射器11设置在下半身a12靠近铰接点的位置上，与发射器11相互对应，所述接收器12设置在摇杆a111靠近铰接点的位置上，所述摇杆a111的下侧面开设有长方形槽，所述下半身a12上固定连接有弯腰电机a121，该弯腰电机a121与电机驱动电路2耦接，所述弯腰电机a121的机身固定在脚部a4上，所述弯腰电机a121的转轴上固定连接有连接杆a122，所述连接杆a122一端与弯腰电机a121的侧面固定连接，另一端的侧面固定连接有转杆a123，所述转杆a123背向弯腰电机a121延伸并插入到长方形槽内，在长方形槽内来回滑移，将身体a1设置成上半身a11和下半身a12就可以实现上下半身之间的舞蹈动作，使得舞蹈动作更多更好看，而利用摇杆a111、弯腰电机a121、连接杆a122和转杆a123的设置，就可以形成一个连杆机构驱动上半身a11弯腰的效果，因而实现了机器人的弯腰动作，增加了机器人舞蹈动作，增加了机器人的娱乐性。

作为改进的一种具体实施方式，所述上半身a11的下端与摇杆a111的上端相连接的位置上设有旋转座a112，所述摇杆a111设置在旋转座a112的下方，所述旋转座a112的上端面上固定连接有轴承，所述旋转座a112与轴承的外圈相固定，所述上半身a11下端的位置上固定连接有转身电机a113，所述转身电机a113的转轴与轴承的内圈固定连接，机身与上半身a11固定连接，并与电机驱动电路2耦接，所述接收器12设置在旋转座a112上，所述发射器11设置在上半身a11下端与接收器12相对应的位置上，通过旋转座a112、转身电机a113和轴承的设置，就可以实现上半身a11转身的效果，且结构简单、容易实现，如此便能够很好的增加了机器人的舞蹈动作，进一步增加了机器人的娱乐性。

作为改进的一种具体实施方式，所述上半身a11包括肩杆a114和腰杆a115，所述腰杆a115竖直设置，所述旋转座a112设置在腰杆a115的下端，所述肩杆a114水平的固定在腰杆a115的顶端，该肩杆a114的两端均固定有手臂电机a116，所述手部a3包括手臂杆a31，所述手臂杆a31一端的侧面固定在手臂电机a116转轴上，所述发射器11固定在手臂杆a31靠近与手臂电机a116转轴固定点的位置上，所述接收器12分别设置在肩杆a114的两端，以与发射器11相对应，所述肩杆a114的中部固定有头部电机a117，所述头部电机a117的机身与肩杆a114相固定，转轴与头部a2固定连接，通过肩杆a114和腰杆a115的设置，可以构成一个上半身结构，而通过手臂杆a31和手臂电机a116的设置，可以实现机器人手臂灵活转动的效果，使得机器人能够做出更多的舞蹈动作，而通过头部电机a117的设置，可以有效的驱动机器人的头部a2转动，进一步增加了机器人的灵活性，使得机器人的学习能够更强，娱乐性更强。

综上所述，本发明的智能娱乐机器人，可以有效的利用语音识别系统4和控制系统3的相互配合作用，实现舞蹈机器人与外部人们的语音交互，同时还具备了学习功能，进而增加了舞蹈机器人的娱乐性，增加了舞蹈机器人的适用范围。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能娱乐机器人，包括机械部分和电路部分，其特征在于：所述机械部分包括身体(a1)、头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4)，所述头部(a2)、手部(a3)和脚部(a4)均通过关节与身体(a1)连接，所述脚部(a4)包括底板(a41)和设置在底板(a41)的车轮(a42)，所述车轮(a42)包括万向轮(a421)和驱动轮(a422)，所述万向轮(a421)和驱动轮(a422)均设置成两个，通过旋转轴连接，在底板(a41)下方组合成十字型，所述底板(a41)的下面固定连接有驱动电机，所述驱动电机的转轴与旋转轴通过皮带连接，所述底板(a41)的上面设有三角支板(a412)，所述三角支板(a412)设有两个，相对的设置在底板(a41)的相对两侧，所述身体(a1)与三角支板(a412)连接，所述万向轮(a421)和驱动轮(a422)均包括轮体(5)和设置在轮体(5)外边缘的弹跳装置，所述弹跳装置包括弹跳杆(61)和弹跳弹簧(62)，所述轮体(5)的圆心开设有空腔(51)，该轮体(5)的一端的端面上设有与电路部分耦接的弹跳电机，所述弹跳电机的转轴与轮体(5)同轴，其一端穿过轮体(5)伸入到空腔(51)内，并在其端部上固定连接有凸轮(52)，所述轮体(5)内开设有弹跳通道(53)，该弹跳通道(53)一端与空腔(51)连通，另一端连通至轮体(5)的外侧面，所述弹跳杆(61)包括连接部(612)、抵触部(613)和与外界地面接触的接触部(611)，所述连接部(612)连接抵触部(613)和接触部(611)，所述抵触部(613)可滑移的设置在弹跳通道(53)内，所述弹跳弹簧(62)套设在连接部(612)上，所述弹跳通道(53)的内壁上设有顶块，所述弹跳弹簧(62)的一端与顶块相抵触，另一端与抵触部(613)相抵触，将抵触部(613)推向凸轮(52)，所述凸轮(52)上具有顶出边和缩回边，当凸轮(52)的顶出边与抵触部(613)相抵触的时候，抵触部(613)压缩弹跳弹簧(62)带动连接部(612)和接触部(611)向外顶出，所述电路部分包括：传感器系统(1)，设置在外部机器人关节的位置上，用于检测机器人关节的位置信息，其中，传感器系统(1)包括数据处理器(13)、发射器(11)和接收器(12)，所述发射器(11)和接收器(12)分别设置在机器人关节的两个臂上，并均与数据处理器(13)耦接，所述发射器(11)发射出信号，接收器(12)接收信号，当接收器(12)接收到发射器(11)发射出的信号时，数据处理器(13)输出感应信号；

电机驱动电路(2)，耦接于外部机器人电机和弹跳电机，用以驱动机器人电机和弹跳电机运转；

控制系统(3)，耦接于传感器系统(1)，还耦接于电机驱动电路(2)，用于接收数据处理器(13)输出的感应信号，并发出电机驱动信号到电机驱动电路(2)；

语音识别系统(4)，耦接于控制系统(3)，用于采集外界的声音信号，并将声音信号转换成语言信号后输入到控制系统(3)内；

其中，控制系统(3)内具有学习模式和工作模式，当控制系统(3)处于学习模式时，控制系统(3)同时接收传感器系统(1)输出的感应信号和语音识别系统(4)输出的语言信号，将此时刻的感应信号和语音信号打包为一组，作为电机驱动信号进行存储，将多个时刻的电机驱动信号按照时刻顺序整合，形成一段时间的舞蹈信号，当控制系统(3)处于工作模式时，语音识别系统(4)采集外界的声音信号转换成语音信号输入到控制系统(3)内，控制系统(3)根据舞蹈信号内语音信号对应的感应信号，输出驱动信号到电机驱动电路(2)，驱动电机旋转带动机器人关节调整到感应信号对应的位置上。

2.根据权利要求1所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述控制系统(3)包括：

主控电路(31)，该主控电路(31)包括单片机U3，该单片机U3具有复位引脚、振荡输入引脚和多个I/O引脚，所述复位引脚耦接有电阻R17后接地，还耦接有电容后耦接于电源，所述电容并联有复位按钮KB1，所述振荡输入引脚具有两个，分别耦接有电容C2和电容C3后接地，且两个振荡输入引脚之间还耦接有晶振XTAL1，所述I/O引脚用于与传感器系统(1)、电机驱动电路(2)和语音识别系统(4)通信；

隔离电路(32)，该隔离电路(32)包括输入隔离电路(321)和输出隔离电路(322)，所述输入隔离电路(321)耦接于单片机U3的I/O引脚和语音识别系统(4)之间，所述输出隔离电路(322)耦接于单片机U3的I/O引脚和电机驱动电路(2)之间，所述输入隔离电路(321)和输出隔离电路(322)均包括多个电阻、多个发光二极管和多个光耦继电器，其中，一个电阻、一个发光二极管和一个光耦继电器相互串联成一组隔离组，一组隔离组对应单片机U3的一个I/O引连接；

寄存电路(33)，该寄存电路(33)耦接于单片机U3的I/O引脚与输出隔离电路(322)之间，寄存电路(33)包括寄存器U1和寄存器U2，所述寄存器U1和寄存器U2均具有输出开放引脚、输入锁存引脚、移位清零引脚、移位时钟引脚和串型数据输入引脚，所述寄存器U1和寄存器U2的输出开放引脚均接地，所述寄存器U1的输入锁存引脚与寄存器U2的输入锁存引脚耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接，所述寄存器U1的移位清零引脚和寄存器U2的移位清零引脚均接电源，所述寄存器U1的移位时钟引脚和寄存器U2的移位时钟引脚相互耦接后与单片机U3的一个I/O引脚耦接，所述寄存器U1的串型数据输入引脚和寄存器U2的串型数据输入引脚分别与单片机U3的两个I/0引脚耦接。

3.根据权利要求1或2所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述电机驱动电路(2)包括：

多个正反转电路(21)，所述多个正反转电路(21)一一对应耦接于控制系统(3)与外部机器人电机，该多个正反转电路(21)均包括正转电路(211)和反转电路(212)，所述正转电路(211)和反转电路(212)均包括三极管Q1、二极管D1和继电器K1，所述三极管Q1的基极耦接于控制系统(3)，发射极接地，集电极耦接于二极管D1的阳极，所述继电器K1包括线圈部分和开关部分，所述二极管D1与线圈部分相互并联，所述开关部分一端耦接于电源，另一端耦接于电机后接地，其中继电器K1为固态继电器，线圈部分为输入电路，开关部分为输出电路。

4.根据权利要求1或2所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述语音识别系统(4)包括单片机、语音芯片、串行芯片、麦克风输入电路(41)以及DAC电路(42)，所述单片机为51单片机，其上具有多个输入输出接口，所述语音芯片上具有输入引脚和输出引脚，所述单片机上的输入输出接口与语音芯片的输出引脚和输入引脚耦接，所述串行芯片与单片机的输入输出接口耦接，所述串行芯片与控制系统(3)通信连接，以接收控制系统(3)发出的指令和向控制系统(3)发送反馈指令，所述麦克风输入电路(41)耦接于外部麦克风与语音芯片的输入引脚之间，以将语音信号滤波后输入到语音芯片内，所述DAC电路(42)耦接于外部扬声器与语音芯片的输出引脚之间，以将语音芯片输出的数字信号转变成语音信号后输出到外部扬声器内，使扬声器发声。

5.根据权利要求4所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述麦克风输入电路(41)包括滤波电容组和滤波电阻组，所述滤波电容组包括电容C1、电容C11、电容C13、电容C9和电容C6，所述滤波电阻组包括电阻R1、电阻R4、电阻R5、电阻R6以及电阻R8，所述电容C11和电容C13的一端均与外部麦克风耦接，另一端均与语音芯片的输入引脚耦接，所述电容C1的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于电阻R1后耦接于语音芯片的输入引脚，还耦接于电阻R4后耦接于外部麦克风，所述电阻R8的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于外部麦克风，所述电容C11相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R5后耦接于语音芯片的输入引脚，所述电容C13相对于外部麦克风的另一端耦接于电阻R6后耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间，所述电容C9与电容C6相互并联，其并联的一端耦接于电源低位端，另一端耦接于电阻R5与语音芯片的输入引脚之间。

6.根据权利要求4所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述DAC电路(42)包括运算放大器UY2和变阻器RY9，所述运算放大器UY2的同相输入端耦接有电容C23后耦接于变阻器RY9活动端，所述变阻器RY9的一端耦接于语音芯片的输出引脚，另一端耦接有电阻R10后耦接于语音芯片的输出引脚，所述变阻器RY9与语音芯片的输出引脚之间还并联有电容C25，所述运算放大器UY2的反向输入端耦接有电容C26后接电源低位端，所述运算放大器UY2的正极电源端耦接于电源，还耦接有相互并联的电容C20和电容C21后接电源低位端，所述运算放大器UY2的负极电源端接电源低位端，所述运算放大器UY2的输出端耦接于外部扬声器。

7.根据权利要求1或2所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述身体(a1)包括上半身(a11)和下半身(a12)，所述下半身(a12)固定在脚部(a4)的三角支板(a412)上，所述上半身(a11)的下端固定连接有摇杆(a111)，所述摇杆(a111)的中部通过铰接轴与下半身(a12)铰接构成弯腰关节，所述发射器(11)设置在下半身(a12)靠近铰接点的位置上，与发射器(11)相互对应，所述接收器(12)设置在摇杆(a111)靠近铰接点的位置上，所述摇杆(a111)的下侧面开设有长方形槽，所述下半身(a12)上固定连接有弯腰电机(a121)，该弯腰电机(a121)与电机驱动电路(2)耦接，所述弯腰电机(a121)的机身固定在脚部(a4)上，所述弯腰电机(a121)的转轴上固定连接有连接杆(a122)，所述连接杆(a122)一端与弯腰电机(a121)的侧面固定连接，另一端的侧面固定连接有转杆(a123)，所述转杆(a123)背向弯腰电机(a121)延伸并插入到长方形槽内，在长方形槽内来回滑移。

8.根据权利要求7所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述上半身(a11)的下端与摇杆(a111)的上端相连接的位置上设有旋转座(a112)，所述摇杆(a111)设置在旋转座(a112)的下方，所述旋转座(a112)的上端面上固定连接有轴承，所述旋转座(a112)与轴承的外圈相固定，所述上半身(a11)下端的位置上固定连接有转身电机(a113)，所述转身电机(a113)的转轴与轴承的内圈固定连接，机身与上半身(a11)固定连接，并与电机驱动电路(2)耦接。

9.根据权利要求8所述的智能娱乐机器人，其特征在于：所述上半身(a11)包括肩杆(a114)和腰杆(a115)，所述腰杆(a115)竖直设置，所述旋转座(a112)设置在腰杆(a115)的下端，所述肩杆(a114)水平的固定在腰杆(a115)的顶端，该肩杆(a114)的两端均固定有手臂电机(a116)，所述手部(a3)包括手臂杆(a31)，所述手臂杆(a31)一端的侧面固定在手臂电机(a116)转轴上，所述肩杆(a114)的中部固定有头部电机(a117)，所述头部电机(a117)的机身与肩杆(a114)相固定，转轴与头部(a2)固定连接。