在内蒙古自治区青少年科技作品展览会上，一台声控机器人听到哨音后，就眨眼、行队礼、摇头、念解说词，挥动讲棍、作手势。它的精彩表演，吸引着广大观众。机器人的这一系列动作都是受“电脑”控制的，下面对这台机器人作一简单介绍。
电路原理
机器人的“电脑”由声控开关电路、程序控制电路等组成。声控开关电路相当于机器人的“听觉”，是用以分辨哨音指令信号的；程序控制电路用来控制机器人完成各种动作；音频放大电路连同录音机组成机器人的“语言系统”，负责说话。“电脑”电路见图1。
声控开关电路我们采用频率为1700Hz左右的普通金属哨的哨音作为声控信号。当话筒（用喇叭代替）接收到哨音信号后就变成相应的电信号送至由BG\(_{1}\)、BG2组成的音频放大级放大。放大后的音频哨音信号送到L\(_{1}\)、C7选频网路。由于L\(_{1}\)、C7组成并联谐振电路，谐振频率为1700赫，所以只有哨音信号才能通过选频网路送到下一级，而其它频率的干扰信号则被有效地抑制，以免引起机器人的误动作。
选出的哨音信号经二极管D\(_{2}\)半波整流后，加在由BG3、BG\(_{4}\)组成的射极输出直流放大器的输入端。稳压管DW1主要起箝位作用，以进一步提高放大器的输入电压、使射极输出级电压有一个有效的动态范围，可靠地触发可控硅导通。
可控硅导通后，J\(_{1}\)绕组里有电流；它的常开触点J1-1、J\(_{1}\)-2闭合，接通程序控制电路、音频放大电路的电源；它的常开触点J1-3闭合，接通了中间继电器ZJ1绕组的电源，中间继电器吸动，其触点ZJ\(_{1－1}\)接通了摇头用的电机的电源，电机运转，通过机械传动机构，带动机器人摇头。
程序控制电路 它是由自激多谐振荡器、启动级、长延时单稳态电路组成。
BG\(_{5}\)、BG6组成自激多谐振荡器。J\(_{1}\)-1、J1-2接通电源后，多谐振荡器便开始工作，BG\(_{5}\)、BG6轮番导通与截止。当BG\(_{6}\)导通时，继电器J2绕组里有电流，继电器J\(_{2}\)吸动，它的触点J2-1闭合，接通小灯泡ZD\(_{1}\)、ZD2的电源，灯泡亮。小灯泡就是机器人的“眼睛”。由于BG\(_{6}\)的导通与截止是间断的，所以小灯泡时亮时灭，就像机器人会眨眼似的。眨眼时间的长短取决于R12、R\(_{13}\)、C9、C\(_{1}\)0的数值。
BG\(_{7}\)等组成启动级。当继电器的触点把电源接通后，电源通过电阻R15给电容C\(_{12}\)充电，当 C12充电到一定程度时，BG\(_{7}\)导通。BG7从截止到导通，它的集电极输出一个阶跃信号，经微分电路C\(_{14}\)、R19微分后，变为一个负脉冲，该负脉冲作为触发信号加到下一级单稳电路。
单稳电路共有7组（BG\(_{8}\)～BG21），各单稳电路的作用示于图2中。单稳态电路的工作原理本文不再赘述，我们主要谈谈这部分电路的程序控制过程及机器人的动作。
第1个单稳电路主要用来得到约15秒的延时时间，在这段时间里机器人作眨眼、摇头动作。延时15秒后，单稳态1输出一个触发信号触发第2个单稳电路,于是继电器J\(_{3}\)吸动，其触点接通中间继电器JZ2的电源，JZ2吸动，它的触点又接通线圈LA的电源，L\(_{A}\)里有电流通过，吸动对应的电磁铁，见图3中所示，电磁铁向下，通过钢丝、滑轮带动机器人的右臂举起，当举到接近头顶时，由于重力作用，右手就以活动关节为轴，小臂自然下落，成行队礼姿势。这个动作持续5秒，单稳态电路2复原，又输出触发脉冲分别加到第3、第6个单稳态电路。
第3个单稳电路被触发后，J\(_{4}\)吸动，通过中间继电器JZ3接通录音机电路，录音机放解说词，解说词约放2分钟。第6个单稳电路主要起延时作用，取得约5秒的延时时间后，输出的触发脉冲去触发第7个单稳电路。第7个单稳电路被触发后，J7吸动，通过中间继电器，又使线圈L\(_{B}\)中有电流通过，电磁铁被拉下，通过钢丝、滑轮使机器人左手臂举起。由于此时还在放解说词，就好象机器人一边讲话，一边挥动讲棍。单稳态7延时100秒后，电路复原，机器人左手臂放下。
放完录音，单稳态电路3复原，输出脉冲触发第4个单稳电路，这时J\(_{5}\)吸动，通过中间继电器左手臂又再一次举起，像作再见的手势。单稳4只延时5秒，又复原，左手臂放下。输出的脉冲触发第5个单稳态电路，J6吸动，它的触点J\(_{6}\)-1断开电路电源，程序控制电路便停止工作，机器人至此完成了一套受程序控制的动作。
元器件的选择与制作
晶体管的要求见表。阻容元件见图中所标注的数值。程序控制电路中的电容C\(_{15}\)、C18、C\(_{21}\)、C24、C\(_{27}\)、C29、C\(_{32}\)容值要准确。
B\(_{1}\)用晶体管收音机输出变压器。L1选用MX—2000．φ10×φ6×5规格的磁环，用直径为0.07mm高强度漆包线穿绕550圈左右，测得电感量180mH。如果没有测电感的仪器，可在550圈左右位置多留出几个抽头，以便调试时用来改变电感量。配上电容C\(_{7}\)后，回路谐振在1700Hz频率上。
继电器J\(_{1}\)～J7选用JR—3型继电器，也可以选用内阻为1KΩ左右、吸合电流小于25mA的其他小型继电器。为确保电路中先接通-6V电源，用尖咀钳夹住J\(_{1}\)-2接片的中间部位稍弯一下，这样J1吸动时，J\(_{1}\)-2比J1-1就先接通。中间继电器JZ1～JZ4可根据各执行机构的用电情况自行选取电源用有6V、18V两组输出的稳压电源。
机器人摇头用的是雨刷器结构，当雨刷电机转动时，带动其上的涡杆转动，涡杆又带动涡轮，涡轮上的曲柄通过连杆、摇臂使机器人摇头。
为了使机器人手臂动作可靠，一是选用电磁铁的拉力要大于15公斤；二是机器人的两臂要选用轻质材料制作，我们用的是铝质材料，周围用泡沫塑料裹住，外面再用银色涤纶纸包上作装饰，手掌选用硬泡沫塑料。
为了防止电磁干扰，电路部分与继电器之间要用薄铜片隔离屏蔽。元器件焊在印制板上，并把印制板、继电器等装在金属盒里，金属盒接地。
机器人的大小可以自己选取。我们把电路与机器人分开放置。以防电磁干扰和机械振动对电路产生影响。机器人的安装见图3。
调试
声控开关电路的调试。先断开J\(_{1—1}\)、J1—2，调R\(_{4}\)，使BG1、BG\(_{2}\)的集电极电压分别为3.7V、8.2V。用万用电表10V档跨接在C2与W\(_{1}\)的连接点B点与A点之间，当吹哨时，表针应摆至5V左右，哨音一停，表针应迅速摆回至零点。然后在继电器J1两端并联三只串接的6.3V小灯泡作为假负载，接通电源后，BG\(_{3}\)、BG4两管的发射极电压应分别为5.1V和4.4V左右。调W\(_{1}\)至中间位置，调W2使可控硅控制极电压低于0.2V，可控硅控制极电压上升至2.5V左右时导通，小灯泡亮。如果此时控制极电压大于2.5V,应加大R\(_{1}\)0的阻值使它维持在2.5左右。最后检查声控灵敏度，离开3～5米吹哨，可控硅导通，灯泡亮。若大声说话时，可控硅也导通，应将W1适当增大；如吹哨子后，可控硅不导通，可减小W\(_{1}\)，若W1减到最小，可控硅仍不导通，可适当调换L\(_{1}\)的抽头或改变C7，调准谐振频率为1700Hz。
调程序控制电路时，先接通18V电源，再调多谐振荡器。用万用表测量BG\(_{5}\)或BG6的集电极电压，若集电极电压随着振荡周期的变化时而为0.7V，时而为18V，说明电路工作正常。选取R\(_{13}\)=56KΩ,R12=75KΩ，大约每4.5秒机器人眨眼一次。
启动级电路一般不用调整都能正常工作。
单稳态电路基本相同，我们以单稳1为例来说明电路的调试。在稳态时，BG\(_{8}\)截止、BG9导通，用万用表测量BG\(_{8}\)的集电极电压接近18V，BG9集电极电压接近OV。然后用正表笔接地、负表笔接在BG\(_{8}\)的基极，表针指示应约为3.8V。如果超过4.2V,应调整R25使BG\(_{8}\)的基极为3.8伏，以保证触发信号来时，电路翻转。由于单稳态电路的暂态持续时间即机器人作动作的时间由R22来控制，由计算得出，R\(_{22}\)每增加11KΩ，暂态持续时间就延长约1秒钟。根据这个规律，通过选取合适的电阻数值，就可决定机器人的各动作持续时间。
当暂态持续时间超过1分钟时，电路就不很容易翻转，为此，在带继电器的晶体管的发射极处接一只10Ω电阻，以提高发射极电位，促使电路翻转。
各电路的稳态调好以后，接通启动级输出，按图2的设计要求，检查各程序电路的控制情况。以上调试是在不接负载情况下进行的。
关于音频放大电路本文就不再介绍了。
各部分电路调好后，就可以进行综合调试。调整时先将声控电路断开，接通程序控制电路的电源，机器人应能按着设计要求动作。如果动作不协调，可调控制暂态持续时间的电阻。如果有误动作，可能屏蔽差。最后接上声控电路，调整一下声控灵敏度。
为了使录音机准确地受程序电路的控制，且尽量减少手工操作（如倒磁带），我们将1分钟的解说词在同一磁带上录制20余遍，两遍间间隔为20秒，这样只要将单稳3的暂态持续时间调到80秒，就可以使录音带连续放20遍解说词。为了使程序控制电路的控制时间与每遍录音磁带放音时间同步，可在磁带第一遍解说词前空出一段磁带（约10秒钟），并作上记号，使用时将磁带调到作记号处，就基本同步了。（苏和）