智能互动玩具机器人的研究与设计(硬件设计)或
内容本课题设计一款基于STM32微控制器的智能互动玩具机器人。系统由STM32最小系统模块、电源模块、蓝牙通信模块、语音识别模块、触摸模块、舵机模块、按键控制模块、OLED显示模块等组成。智能互动玩具机器人有两种工作模式，单机模式和移动互联模式。在单机模式下，可以与机器人通过语音交互，感知交互让机器人完成相应动作或回答，对人体的触摸有一定的感知，并做出相应的舞蹈动作和回应语句，可以显示表情及连接状态。在移动互联模式下，其主要功能是Android手机端与机器人通过蓝牙进行配对连接，给手机安装软件让手机操控玩具机器人，完成前进、后退、向左、向右移动等一系列动作，可以切换表情及舞蹈动作，实现人机交互。
目录
一、绪论 1
（一）本课题的研究背景和意义 1
（二）智能互动玩具机器人的硬件结构和工作原理 2
（三）智能互动玩具机器人的主要技术指标 9
（四）本设计的主要工作 10
二、总体方案设计 11
（一）智能互动玩具机器人控制系统总体设计要求 11
（二）智能互动玩具机器人微控制系统的总体设计框图 11
（三）智能互动玩具机器人的硬件设计分析 12
三、硬件电路设计 14
（一）7.4V6.6V5V供电系统电路模块 14
（二）5V3.6V供电系统电路模块 14
（三）5V3.3V供电系统电路模块 14
（四）按键控制电路模块 15
（五）JTAG在线烧录电路模块 15
（六）蓝牙通信电路模块 16
（七）触摸电路模块 17
（八）语音识别电路模块 18
（九）OLED显示接口电路模块 19
（十）舵机接口电路模块 19
（十一）整体原理图 20
四、PCB设计与制作 22
五、电路调试与实现 26
（一）硬件电路调试 26
（二）智能互动玩具机器人的实现 32
六、总结 34
致谢 35
参考文献 36
附录一 原理图 37
附录二 实物图 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
8
附录三 材料清单 39
附录四 学生获奖 40
一、绪论
（一）本课题的研究背景和意义
在人工智能进入人类生活以来，智能机器人以其灵活和便携显然成为了各大领域研究应用的典型产品。伴随着这些技术的发展，无疑于推动了机器人概念的延伸。追溯到80年代初，人们开始将具有感知、决策、独立思考及有动作能力的系统定义为智能机器人，这是一个笼统、含义深远的概念。这一概念不仅在某种程度上指导了智能机器人在技术上的研究和应用，而且赋予了智能机器人技术向更大空间发展的能力 ，并对人类现代生活具有划时代的意义。正因人类开始将智能机器人的技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域的背景之下，各种用途的机器人也相继问世，这无疑推动人类生活往更高的水平发展，这也让人类曾经自以为不可实现的梦想成为了现实。而智能玩具机器人就是其中之一。
跨入信息时代以来,国内开始掀起一股智能机器人的热风。为了响应这一趋势,玩具市场也积极推出了各式各样让人眼花缭乱的儿童机器人。然而,即便许多智能机器人都给自己贴上了“儿童玩具”的称号,然而所谓纯粹的玩具机器人却几乎不可多见,那些所见的大部分儿童机器人价格高昂 ,形态臃肿,?戴着所谓"玩具"的帽子,其本质却没有专注在孩子的休闲和娱乐之上,它们只是在不断地满足、符合家长心理需求，因此也称之为专为家长设计的早教机产品,这些产品主要以教育性为主,赋予产品的功能都是以学习为第一要素而设计。 有的还具备较多的智能电子游戏设计，在孩子不太成熟的心智之下很快让孩子对游戏产生迷恋，极大地损害了儿童的身心发展。
在此基础之上，本课题设计了一款基于STM32微控制器的智能互动玩具机器人。系统主要由STM32微控制器的最小系统模块、电源模块、蓝牙通信模块、语音识别模块、触摸模块、舵机模块、按键控制模块、OLED显示模块等组成。智能互动玩具机器人具有两种工作模式，单机模式和移动互联模式。在单机模式下，可以与机器人通过语音交互，其感知功能还可让机器人完成相应的动作或回答，并做出相应的舞蹈动作和回复语句，单机模式下还可以显示表情及连接状态。
在移动互联模式下，其主要功能是Android手机端与机器人通过蓝牙进行配对连接，手机安装后可直接触屏操控玩具机器人完成前进、后退、向左、向右移动等一系列动作，还可以切换表情及舞蹈动作，实现人机交互。
本课题设计的智能互动玩具机器人的优势。
（1）实现人机交互，注重休闲和娱乐。
（2）采用嵌入式系统架构降低了成本，增强了稳定性和抗干扰能力。
（3）采用手机APP控制替代传统手柄控制。
（4）多种功能选择，语音互动功能、感知交互功能、表情切换功能、舞蹈功能等。
（5）多种工作模式，单机模式，移动互联模式可在多种终端上使用，例如平板电脑、手机、PC等。
本设计采用嵌入式系统，成本底、互动性强、体积小、灵活性好等具有很高的实用价值。
（二）智能互动玩具机器人的硬件结构和工作原理
1．软件介绍
其机械外壳是我运用Auto CAD这款软件设计的，Auto CAD制图软件是Autodesk公司在上世纪60年代开发的一款计算机辅助设计软件，可以用作电子工业、工程制图、工业制图、服装加工等领域。Auto CAD制图软件是现在计算机辅助设计领域比较流行的CAD软件之一，其软件有以下几个特点：
具有非常完善的图形绘制功能。
拥有强大的图形编辑功能。
支持多种方式进行用户定制或二次开发。
支持多种图形格式之间的任意转换，具有强大的数据交换功能。
支持多种平台的操作。
具有易用性、通用性。
2．智能互动玩具机器人的硬件结构
目录
一、绪论 1
（一）本课题的研究背景和意义 1
（二）智能互动玩具机器人的硬件结构和工作原理 2
（三）智能互动玩具机器人的主要技术指标 9
（四）本设计的主要工作 10
二、总体方案设计 11
（一）智能互动玩具机器人控制系统总体设计要求 11
（二）智能互动玩具机器人微控制系统的总体设计框图 11
（三）智能互动玩具机器人的硬件设计分析 12
三、硬件电路设计 14
（一）7.4V6.6V5V供电系统电路模块 14
（二）5V3.6V供电系统电路模块 14
（三）5V3.3V供电系统电路模块 14
（四）按键控制电路模块 15
（五）JTAG在线烧录电路模块 15
（六）蓝牙通信电路模块 16
（七）触摸电路模块 17
（八）语音识别电路模块 18
（九）OLED显示接口电路模块 19
（十）舵机接口电路模块 19
（十一）整体原理图 20
四、PCB设计与制作 22
五、电路调试与实现 26
（一）硬件电路调试 26
（二）智能互动玩具机器人的实现 32
六、总结 34
致谢 35
参考文献 36
附录一 原理图 37
附录二 实物图 3 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072*
8
附录三 材料清单 39
附录四 学生获奖 40
一、绪论
（一）本课题的研究背景和意义
在人工智能进入人类生活以来，智能机器人以其灵活和便携显然成为了各大领域研究应用的典型产品。伴随着这些技术的发展，无疑于推动了机器人概念的延伸。追溯到80年代初，人们开始将具有感知、决策、独立思考及有动作能力的系统定义为智能机器人，这是一个笼统、含义深远的概念。这一概念不仅在某种程度上指导了智能机器人在技术上的研究和应用，而且赋予了智能机器人技术向更大空间发展的能力 ，并对人类现代生活具有划时代的意义。正因人类开始将智能机器人的技术（如传感技术、智能技术、控制技术等）扩散和渗透到各个领域的背景之下，各种用途的机器人也相继问世，这无疑推动人类生活往更高的水平发展，这也让人类曾经自以为不可实现的梦想成为了现实。而智能玩具机器人就是其中之一。
跨入信息时代以来,国内开始掀起一股智能机器人的热风。为了响应这一趋势,玩具市场也积极推出了各式各样让人眼花缭乱的儿童机器人。然而,即便许多智能机器人都给自己贴上了“儿童玩具”的称号,然而所谓纯粹的玩具机器人却几乎不可多见,那些所见的大部分儿童机器人价格高昂 ,形态臃肿,?戴着所谓"玩具"的帽子,其本质却没有专注在孩子的休闲和娱乐之上,它们只是在不断地满足、符合家长心理需求，因此也称之为专为家长设计的早教机产品,这些产品主要以教育性为主,赋予产品的功能都是以学习为第一要素而设计。 有的还具备较多的智能电子游戏设计，在孩子不太成熟的心智之下很快让孩子对游戏产生迷恋，极大地损害了儿童的身心发展。
在此基础之上，本课题设计了一款基于STM32微控制器的智能互动玩具机器人。系统主要由STM32微控制器的最小系统模块、电源模块、蓝牙通信模块、语音识别模块、触摸模块、舵机模块、按键控制模块、OLED显示模块等组成。智能互动玩具机器人具有两种工作模式，单机模式和移动互联模式。在单机模式下，可以与机器人通过语音交互，其感知功能还可让机器人完成相应的动作或回答，并做出相应的舞蹈动作和回复语句，单机模式下还可以显示表情及连接状态。
在移动互联模式下，其主要功能是Android手机端与机器人通过蓝牙进行配对连接，手机安装后可直接触屏操控玩具机器人完成前进、后退、向左、向右移动等一系列动作，还可以切换表情及舞蹈动作，实现人机交互。
本课题设计的智能互动玩具机器人的优势。
（1）实现人机交互，注重休闲和娱乐。
（2）采用嵌入式系统架构降低了成本，增强了稳定性和抗干扰能力。
（3）采用手机APP控制替代传统手柄控制。
（4）多种功能选择，语音互动功能、感知交互功能、表情切换功能、舞蹈功能等。
（5）多种工作模式，单机模式，移动互联模式可在多种终端上使用，例如平板电脑、手机、PC等。
本设计采用嵌入式系统，成本底、互动性强、体积小、灵活性好等具有很高的实用价值。
（二）智能互动玩具机器人的硬件结构和工作原理
1．软件介绍
其机械外壳是我运用Auto CAD这款软件设计的，Auto CAD制图软件是Autodesk公司在上世纪60年代开发的一款计算机辅助设计软件，可以用作电子工业、工程制图、工业制图、服装加工等领域。Auto CAD制图软件是现在计算机辅助设计领域比较流行的CAD软件之一，其软件有以下几个特点：
具有非常完善的图形绘制功能。
拥有强大的图形编辑功能。
支持多种方式进行用户定制或二次开发。
支持多种图形格式之间的任意转换，具有强大的数据交换功能。
支持多种平台的操作。
具有易用性、通用性。
2．智能互动玩具机器人的硬件结构
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