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用AVR单片机创造机器生命

发布时间:2020-06-30 20:25:32 阅读: 来源:凉垫厂家

1 什么是机器生命

机器生命就是一个能自主生存的机器,一个自动为生存下去而奋斗的机器。对于机器生命来说,生存的含义就是不断电,继续运行。机器生命具有完全自主决策、自主行动、活动于未知世界、不需人类参与就能持续运行并且自我维护等特征。影片《终结者》中的天网就是超级机器生命。《霹雳5号》描述了一个机器人从无生命到有生命的过程。

N.维纳(Norbert Wiener,1894~1964)写《控制论》时创造出第一个机器生命Wiener龟,这个机器龟仅有2个电子管组成的模拟计算机,但它却能实现真正的乌龟觅食、睡觉、探索、逃避等行为,其表现如同一个有生命的生物一样。机器龟上面有太阳能电池,当自身电池快用完前,机器龟乐于寻找一个光线充足的地方充电,充满电后可能找个地方睡懒觉,或者探索未知世界,它有避免碰撞和避免到倾斜地方的趋向,我们无法预知它的行踪,因为它不是按照程序运行的,就如同我们自己一样。后来维纳在他的机器龟上又加了一个电子管,三个电子管连接成简单的神经网络,通过对机器龟训练,维纳通过摇铃可控制机器龟的行为。正如有生物学家训练狗使得狗听到摇铃声后就流口水。

2 我们可以自己动手做一个机器宠物

我们今天有先进的单片机,制作一个更好的机器生命其实不难。机器生命远比按固定程序运行的机器人好玩,就如同宠物狗比玩具狗好玩一样。我们设想的机器生命可以是一个小型履带式机器人,带有太阳能板,能感受光线强弱,障碍物距离和碰撞,为了实现人机互动,该机器生命具有语音识别功能。试想你学习一天,回到寝室,叫一声TONY,你的机器宠物转身飞快跑向你,那种感觉只有宠物的创造者才能体会……

3 如何实现?如何设计电路?如何设计结构?

这个机器生命方案采用ATmega16单片机做控制器,单片机的8路AD通道和其余24个IO接口都被使用。AVR单片机AD转换频率高于音频,可以用来进行简单的语音采集。机器生命的程序较复杂,而AVR单片机适合进行快速复杂运算。本设计的电路板上除了ATmega16单片机外,还有2个LG9110电机驱动芯片、2个LM386音频功放芯片,和LM393电压比较器芯片,再加上少量电阻电容和三极管,电路简洁,适合初学者和中级爱好者动手制作。

LCD采用通用1602模块,支持3位控制线4位数据线,如果你采用IO口复用技术,可用6条线控制LCD模块。

此方案涉及光电检测、自动充电、语音识别、超声波测距、键盘(4个碰撞开关)、LCD液晶显示、电机驱动等技术,这些都是动手做简单机器人的基本技术,如果爱好者能把这个机器生命做好,那么你的电路设计、调试经验和编程能力都会有很大的提高。

这个机器生命的技术含量相当于20世纪70年代国际机器人领域的先进水平。当时已经有很多非常精密和复杂的工业机器人被应用,但这种简单的机器人怎么能称作先进呢?因为技术的复杂和技术的先进不是一个概念,复杂+精密不一定等于先进。先进的东西不一定复杂和精密。

A 寻光

我们可以用光电二极管来检测光线强弱。当然也可以用光敏电阻。将光敏电阻和一个固定电阻串联接在电源正负极之间,光敏电阻*近正极一侧。从光敏电阻和固定电阻连接点引出导线接到ATmega16的AD转换输入口。当强光照在光敏电阻时,光敏电阻阻值变小,因此其压降变小,而固定电阻分压增多,引出的AD检测电位升高,被单片机转化为数字量后判断光线增强。机器生命有5个光电传感器,其中4个面向机器人前后左右四个方向,另一个指向太阳能板所面对的方向。通过编程可以让机器人自主移动到光线最强的地方。

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