基于Labview的多功能六爪避障玩具車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開一種基于Labview的多功能六爪避障玩具車，包括控制臺(tái)系統(tǒng)和車載系統(tǒng)，所述控制臺(tái)系統(tǒng)由微控制器、通訊模塊、上位機(jī)和方向控制模塊構(gòu)成，所述上位機(jī)通過Labview控制，所述微控制器分別與通訊模塊、上位機(jī)以及方向控制模塊連接，所述微控制器上設(shè)有模式選擇模塊，所述模式選擇模塊包括四輪行使、六爪行使和自主行使，所述方向控制模塊通過陀螺儀控制，所述車載系統(tǒng)由微控制器控制，包括四輪行駛模塊、電機(jī)控制模塊、電源模塊、自動(dòng)行駛模塊和傳感器模塊，所述傳感器模塊包括超聲波測(cè)距模塊、攝像頭模塊、光柵測(cè)速模塊和溫度采集模塊。
【專利說明】
基于Labv i ew的多功能六爪避障玩具車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型涉及單片機(jī)技術(shù)、傳感器技術(shù)、無線技術(shù)以及Iabview技術(shù)設(shè)計(jì)，具體涉及一種基于Labview的多功能六爪避障玩具車。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，在企業(yè)生產(chǎn)技術(shù)不斷提高、對(duì)自動(dòng)化技術(shù)要求不斷加深的環(huán)境下，智能車輛以及在智能車輛基礎(chǔ)上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動(dòng)化物流運(yùn)輸、柔性生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備。世界上許多國(guó)家都在積極進(jìn)行智能車輛的研究和開發(fā)設(shè)計(jì)。移動(dòng)機(jī)器人是機(jī)器人學(xué)中的一個(gè)重要分支，出現(xiàn)于20世紀(jì)06年代。當(dāng)時(shí)斯坦福研究院(SRI)的Ni I s Ni I ssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移動(dòng)機(jī)器人，目的是將人工智能技術(shù)應(yīng)用在復(fù)雜環(huán)境下，完成機(jī)器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。從此，移動(dòng)機(jī)器人從無到有，數(shù)量不斷增多，智能車輛作為移動(dòng)機(jī)器人的一個(gè)重要分支也得到越來越多的關(guān)注。
[0003]玩具小車，是一個(gè)集環(huán)境感知、規(guī)劃決策，自動(dòng)行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中地運(yùn)用了計(jì)算機(jī)、傳感、信息、通信及自動(dòng)控制等技術(shù)，是典型的高新技術(shù)綜合體，具有道路障礙自動(dòng)識(shí)別、自動(dòng)報(bào)警、自動(dòng)制動(dòng)、自動(dòng)保持安全距離、車速和巡航控制等功能?，F(xiàn)有技術(shù)中，玩具小車在復(fù)雜的道路情況下，不能操縱和駕駛車輛繞開障礙物并沿著預(yù)定的道路(軌跡)行進(jìn)。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004]針對(duì)上述問題，本實(shí)用新型提供了一種多功能六爪避障玩具車，其目的在于:針對(duì)于小孩子的智力開發(fā)，以手動(dòng)控制模塊和自動(dòng)控制模塊，制作一種可以自主選擇控制方式的玩具小車，用以開發(fā)小孩子的大腦。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)解決方案:
[0006]基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:包括控制臺(tái)系統(tǒng)和車載系統(tǒng)，所述控制臺(tái)系統(tǒng)由微控制器、通訊模塊、上位機(jī)和方向控制模塊構(gòu)成，所述上位機(jī)通過Labview控制，所述微控制器分別與通訊模塊、上位機(jī)以及方向控制模塊連接，所述微控制器上設(shè)有模式選擇模塊，所述模式選擇模塊包括四輪行使、六爪行使和自主行使，所述方向控制模塊通過陀螺儀控制，所述車載系統(tǒng)由微控制器控制，包括四輪行駛模塊、電機(jī)控制模塊、電源模塊、自動(dòng)行駛模塊和傳感器模塊，所述傳感器模塊包括超聲波測(cè)距模塊、攝像頭模塊、光柵測(cè)速模塊和溫度采集模塊。
[0007 ] 所述微控制器的型號(hào)為MC9S12XS128。
[0008]所述上位機(jī)通過IXD1602模塊顯示。
[0009]所述通訊模塊為nRF24L01無線收發(fā)模塊。
[0010]所述超聲波測(cè)距模塊由至少2個(gè)超聲波傳感器構(gòu)成。
[0011 ]所述車載系統(tǒng)還包括避障系統(tǒng)，所述避障系統(tǒng)由超聲波測(cè)距模塊和六爪行駛模塊構(gòu)成，利用六爪蜘蛛腳狀的支撐，活動(dòng)的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，當(dāng)小車遇到可越過障礙時(shí)，采用六爪行駛模式，將六爪蜘蛛腳狀的支撐打開，使其可以在不改變方向的基礎(chǔ)上，自動(dòng)支撐玩具小車越過障礙，當(dāng)小車無障礙時(shí)，采用四輪行走的形式。
[0012]所述車載系統(tǒng)還包括模式判別模塊，分為手動(dòng)行使模式和自主行使模式，手動(dòng)行駛模式采用陀螺儀的方式或者Iabview控制方式，并通過按鍵選擇的方式，選擇是四輪行使還是六爪行使，當(dāng)采用陀螺儀的時(shí)候根據(jù)xy軸的數(shù)據(jù)變化判斷方向的旋轉(zhuǎn)，根據(jù)數(shù)據(jù)的正負(fù)(當(dāng)前Xy數(shù)據(jù)的值與數(shù)據(jù)范圍的中間值比較)控制方向。數(shù)據(jù)的大小控制某一方向的運(yùn)動(dòng)速度；自主行使模式的時(shí)候根據(jù)是根據(jù)單片機(jī)程序設(shè)定，根據(jù)多超聲波傳感器(通過布置多傳感器實(shí)現(xiàn)無死角)傳來的數(shù)據(jù)，經(jīng)過數(shù)據(jù)處理后進(jìn)行判斷(也可以通過電機(jī)旋轉(zhuǎn)他，這樣360度無障礙掃除障礙)，當(dāng)無障礙物時(shí)采用四輪行走模式，當(dāng)有障礙物的時(shí)候根據(jù)障礙物的大小，若能夠邁過去即采用六爪爬行的模式跨過去，當(dāng)通過后再轉(zhuǎn)變?yōu)樗妮喰旭?；?dāng)判斷前方障礙物不足以邁過去時(shí)判斷左側(cè)是否有障礙物，無左轉(zhuǎn)，否則判斷右側(cè)有無障礙物，無則右轉(zhuǎn)，然后前進(jìn)。并在終點(diǎn)處設(shè)置無線紅外線裝置，當(dāng)小車穿過紅外線傳感器時(shí)候，單片機(jī)接收到信號(hào)，小車停車。
[0013]所述車載系統(tǒng)還包括自動(dòng)倒車系統(tǒng)，自動(dòng)倒車系統(tǒng)是根據(jù)預(yù)先設(shè)定好的庫(kù)，然后根據(jù)距離和車速，車速可以通過光電感應(yīng)控制，計(jì)算倒車時(shí)間然后轉(zhuǎn)彎實(shí)現(xiàn)倒車入庫(kù)，并可根據(jù)庫(kù)的間距大小，實(shí)現(xiàn)任意庫(kù)間的倒車入庫(kù)功能。
[0014]本實(shí)用新型的有益效果:
[0015]本實(shí)用新型的活動(dòng)關(guān)節(jié)，全新設(shè)計(jì)，六爪蜘蛛，活動(dòng)的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，將六爪蜘蛛腳和傳統(tǒng)玩具車綁定在一起，平時(shí)收于底部，當(dāng)有障礙物時(shí)伸展六腳，采用六爪行走方式越過障礙物，然后再次轉(zhuǎn)化為汽車四輪行走，從小孩子的智力開發(fā)做起，可以自主選擇避障礙的形式，增加了新型的自動(dòng)控制方式，多選擇更高科技的多方面創(chuàng)新的智能玩具小車，并加入了倒車入庫(kù)的游戲方式。
【附圖說明】
[0016]圖1:本實(shí)用新型控制臺(tái)系統(tǒng)不意圖；
[0017]圖2:本實(shí)用新型車載系統(tǒng)示意圖。
[0018]其中:1控制臺(tái)系統(tǒng)2模式選擇模塊2-1四輪行駛2-2六爪行駛2_3自主行駛3上位機(jī)4陀螺儀5通訊模塊6車載系統(tǒng)7模式識(shí)別模塊8四輪行駛模塊9自動(dòng)行駛模塊10傳感器模塊10-1超聲波測(cè)距模塊10-2攝像頭模塊10-3溫度采集模塊10-4光柵測(cè)速模塊11六爪行駛模塊12電機(jī)控制模塊13電源模塊14無線接收模塊。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例來對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述:
[0020]如圖1至2所示，基于Labview的多功能六爪避障玩具車，包括控制臺(tái)系統(tǒng)I和車載系統(tǒng)6，所述控制臺(tái)系統(tǒng)I由微控制器、通訊模塊5、上位機(jī)3和方向控制模塊構(gòu)成，所述微控制器分別與通訊模塊、上位機(jī)以及方向控制模塊連接，所述微控制器上設(shè)有模式選擇模塊2，所述模式選擇模塊包括四輪行使2-1、六爪行使2-2和自主行使2-3，所述方向控制模塊通過陀螺儀4控制，所述車載系統(tǒng)6由微控制器控制，包括四輪行駛模塊8、電機(jī)控制模塊12、電源模塊13、自動(dòng)行駛模塊9和傳感器模塊10，所述傳感器模塊10包括超聲波測(cè)距模塊10-1、攝像頭模塊10-2、溫度采集模塊10-3和光柵測(cè)速模塊10-4。
[0021]其中，微控制器的型號(hào)為MC9S12XS128，上位機(jī)3為L(zhǎng)ABVIEW界面；或者用通過IXD1602模塊顯示(注意當(dāng)用陀螺儀的時(shí)候再上面價(jià)格顯示模塊，顯示溫度等傳感器信息)，通訊模塊5為nRF24L01無線收發(fā)模塊，超聲波測(cè)距模塊10-1由至少2個(gè)超聲波傳感器構(gòu)成。
[0022]所述避障系統(tǒng)由超聲波測(cè)距模塊10-1和六爪行駛模塊構(gòu)成，利用六爪蜘蛛腳狀的支撐，活動(dòng)的關(guān)節(jié)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)，當(dāng)小車遇到可越過障礙時(shí)，將六爪蜘蛛腳狀的支撐打開，使其可以在不改變方向的基礎(chǔ)上，自動(dòng)支撐玩具小車越過障礙。
[0023]圖1控制臺(tái)系統(tǒng)中無線收發(fā)模塊nRF24L01首先處于發(fā)射狀態(tài)，當(dāng)無線收發(fā)模塊接收到小車開動(dòng)指令信息時(shí)，發(fā)射到車載系統(tǒng)6的無線收發(fā)模塊，并通過微控制器MC9S12XS128控制L298N電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊驅(qū)動(dòng)電機(jī)，在此時(shí)DS18B20數(shù)字溫度采集模塊10-3、US-015超聲波測(cè)距模塊10-1和攝像頭模塊10-2將溫度信息、聲波和處理過的圖像發(fā)送給微控制器MC9S12XS128，經(jīng)過微控制器MC9S12XS128的處理信息通過LCD1602模塊在控制臺(tái)系統(tǒng)I上顯示，緊接著微控制器MC9S12XS128也將信息傳送給nRF24L01無線收發(fā)模塊，nRF24L01無線收發(fā)模塊將從微控制器MC9S12XS128接收到信息發(fā)送出去通過Iabview上位機(jī)3顯示。這樣車載系統(tǒng)就完成了一次周期循環(huán)狀態(tài)。
[0024]車載系統(tǒng)如圖2所示，四輪行駛遠(yuǎn)程控制車輪的前進(jìn)、后退以及拐彎?？刂婆_(tái)nRF24L01收發(fā)模塊初始狀態(tài)也是接收狀態(tài)，當(dāng)有按鍵按下時(shí)，微控制器MC9S12XS128讀取到獨(dú)立按鍵信息，則微控制器MC9S12XS128使nRF24L01無線收發(fā)模塊轉(zhuǎn)換到發(fā)射模塊，將指令信息發(fā)送到車載控制系統(tǒng)，車載系統(tǒng)端接收到指令后，執(zhí)行指令后同時(shí)會(huì)將環(huán)境信息發(fā)送出去，當(dāng)結(jié)束按鍵的時(shí)候控制臺(tái)自動(dòng)跳轉(zhuǎn)到一次接收狀態(tài)，控制臺(tái)將此時(shí)接收的環(huán)境信息通過LCD1602液晶顯示模塊顯示出來，這樣就能通過控制臺(tái)監(jiān)測(cè)車載系統(tǒng)端的環(huán)境信息，這個(gè)過程就是完成了控制臺(tái)系統(tǒng)的一個(gè)周期的運(yùn)轉(zhuǎn)。還可以通過獨(dú)立按鍵選擇攝像機(jī)圖像處理模塊，就將自動(dòng)識(shí)別路徑，并通過微控制器MC9S12XS128傳送命令，控制車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)，通過光柵測(cè)速模塊10-4控制車速穩(wěn)定車子行駛，以及六爪蜘蛛支架的收放，及一步步的行走。分別對(duì)車載系統(tǒng)端和控制臺(tái)系統(tǒng)的微控制器MC9S12XS128的編程即可協(xié)調(diào)整個(gè)系統(tǒng)的正常運(yùn)轉(zhuǎn)。
[0025]綜上，本實(shí)用新型達(dá)到預(yù)期目的。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:包括控制臺(tái)系統(tǒng)和車載系統(tǒng)，所述控制臺(tái)系統(tǒng)由微控制器、通訊模塊、上位機(jī)和方向控制模塊構(gòu)成，所述上位機(jī)通過Labview控制，所述微控制器分別與通訊模塊、上位機(jī)以及方向控制模塊連接，所述微控制器上設(shè)有模式選擇模塊，所述模式選擇模塊包括四輪行使、六爪行使和自主行使，所述方向控制模塊通過陀螺儀控制，所述車載系統(tǒng)由微控制器控制，包括四輪行駛模塊、電機(jī)控制模塊、電源模塊、自動(dòng)行駛模塊和傳感器模塊，所述傳感器模塊包括超聲波測(cè)距模塊、攝像頭模塊、光柵測(cè)速模塊和溫度采集模塊。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:所述微控制器的型號(hào)為MC9S12XS128。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:所述上位機(jī)通過IXD1602模塊顯示。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:所述通訊模塊為nRF24L01無線收發(fā)模塊。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:所述超聲波測(cè)距模塊由至少2個(gè)超聲波傳感器構(gòu)成。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:所述車載系統(tǒng)還包括避障系統(tǒng)，所述避障系統(tǒng)由超聲波測(cè)距模塊和六爪行駛模塊構(gòu)成。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:所述車載系統(tǒng)還包括模式判別模塊，分為手動(dòng)行使模式和自主行使模式。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具車，其特征在于:所述車載系統(tǒng)還包括自動(dòng)倒車系統(tǒng)。
【文檔編號(hào)】A63H17/39GK205460984SQ201620098047
【公開日】2016年8月17日
【申請(qǐng)日】2016年2月1日
【發(fā)明人】史洪瑋, 吳瓊, 賀廣琰, 楊帆, 王憶冉, 戴舒雅, 韓學(xué)波, 孫晨旭, 徐志穎, 章志亮, 季倩倩
【申請(qǐng)人】宿遷學(xué)院