本發(fā)明屬于車(chē)控制系統(tǒng)的，涉及了一種集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)；具體的，是涉及了一種關(guān)于智能小車(chē)在指定區(qū)域內(nèi)實(shí)現(xiàn)循跡的同時(shí)滿足避障、尋火滅火為一體的控制系統(tǒng)，可以運(yùn)用在小型火災(zāi)等危險(xiǎn)地區(qū)。

背景技術(shù)：

1、目前，循跡小車(chē)作為一種備受矚目的智能車(chē)輛研究焦點(diǎn)，其核心功能在于能按預(yù)設(shè)路徑實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航，對(duì)于構(gòu)建智能交通體系具有不可或缺的地位。同時(shí)，在工業(yè)機(jī)器人的領(lǐng)域中，也占據(jù)著關(guān)鍵的研究位置；循跡小車(chē)的應(yīng)用可以提高工作效率、降低人力成本，同時(shí)還可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、智能化和高效化等的運(yùn)輸和管理。此外，智能小車(chē)具備自主按預(yù)設(shè)路徑追蹤的能力，適用于多種復(fù)雜情境，如地震、洪災(zāi)等災(zāi)害后的緊急救援任務(wù)，以及應(yīng)對(duì)核輻射或化學(xué)污染等高風(fēng)險(xiǎn)環(huán)境的探測(cè)與清理作業(yè)。

2、但是，目前關(guān)于循跡小車(chē)的控制系統(tǒng)大多是單一功能，有的循跡小車(chē)僅僅具有循跡功能，有的循跡小車(chē)具有循跡和避障的功能，但是針對(duì)在一些特殊場(chǎng)合除了循跡還需要尋火滅火功能，因此，需要設(shè)計(jì)一套集循跡、尋火滅火和避障為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)；在循跡的基礎(chǔ)上引入了避障功能，同時(shí)在循跡的過(guò)程中進(jìn)行檢測(cè)火源并進(jìn)行滅火的功能。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對(duì)上述問(wèn)題，本發(fā)明目的是提出了一種集循跡、尋火滅火和避障為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)。

2、本發(fā)明的技術(shù)方案是：本發(fā)明所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，包括相互連接的芯片模塊、四路循跡模塊、四個(gè)避障模塊、五路火焰?zhèn)鞲心K、電源電路、l298n驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊、l9110驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)1及電機(jī)2；

3、其中，所述電源電路包括5v直流電源及12v直流電源；

4、所述四路循跡模塊、四個(gè)避障模塊、五路火焰?zhèn)鞲心K及5v直流電源的一端分別通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接在芯片模塊的輸入端處，所述芯片模塊的輸出端處通過(guò)無(wú)線信號(hào)分別連接在l298n驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊及l(fā)9110驅(qū)動(dòng)模塊的輸入端處。

5、進(jìn)一步的，所述12v直流電源的輸入端通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接在l298n驅(qū)動(dòng)模塊上、所述l298n驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接在電機(jī)1上；

6、所述l9110驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接在電機(jī)2上。

7、進(jìn)一步的，所述芯片模塊采用的是stc89c52rc型號(hào)的單片機(jī)，是一種基于8051架構(gòu)的單片機(jī)芯片，由相互連接的cpu核心、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和定時(shí)器、串口及中斷系統(tǒng)共同組成。

8、進(jìn)一步的，所述四路循跡模塊包括四路紅外循跡傳感器電路，由lm339芯片、發(fā)射器、接收器及其他基本電路共同構(gòu)成；其采用雙列直插14腳塑封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安置有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器、且共用一組電源；

9、所述四個(gè)避障模塊采用tcrt5000反射式光電開(kāi)關(guān)傳感器，該傳感器由一個(gè)紅外發(fā)射器和一個(gè)3.5mm引腳封裝的光電晶體管構(gòu)成；

10、所述五路火焰?zhèn)鞲心K包括五路火焰?zhèn)鞲衅?，其?nèi)部包含一個(gè)紅外接收管，這所述紅外接收管內(nèi)部帶有一個(gè)具有紅外光敏感特征的pn結(jié)，屬于光敏二極管、且夠探測(cè)火焰發(fā)出的波段范圍為700—1100nm的短波近紅外線。

11、進(jìn)一步的，所述五路火焰?zhèn)鞲衅骶哂袃煞N工作方式，第一種能輸出數(shù)字信號(hào)，即：高低電平；

12、第二種能輸出模擬信號(hào)，即電壓信號(hào)。

13、進(jìn)一步的，所述電源電路采用了電源轉(zhuǎn)換芯片lm1117mp三段線性穩(wěn)壓電路。

14、進(jìn)一步的，所述舵機(jī)模塊采用sg90舵機(jī)，在所述舵機(jī)模塊的內(nèi)部包含一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)、一套減速裝置和一個(gè)位置反饋系統(tǒng)；

15、所述l9110驅(qū)動(dòng)模塊為滅火驅(qū)動(dòng)電路，是一種雙路直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片，用于控制直流電機(jī)的轉(zhuǎn)動(dòng)方向和速度；

16、所述l298n驅(qū)動(dòng)模塊為全橋式驅(qū)動(dòng)器l298n模塊，該元器件采用內(nèi)部模擬量的轉(zhuǎn)換標(biāo)準(zhǔn)，是把數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)化為模擬信號(hào)輸出的驅(qū)動(dòng)模塊。

17、進(jìn)一步的，所述該系統(tǒng)還安置有78m05穩(wěn)壓芯片，該芯片是線性穩(wěn)壓器；用于將輸入電壓調(diào)節(jié)為5v的輸出電壓，且在輸入電壓變化或負(fù)載變化時(shí)保持穩(wěn)定。

18、進(jìn)一步的，所述該系統(tǒng)還連接有報(bào)警系統(tǒng)，所述報(bào)警系統(tǒng)包括一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)1k的電阻及一個(gè)pnp型的三極管。

19、進(jìn)一步的，所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，其操作步驟如下：

20、步驟(1)：系統(tǒng)的每個(gè)模塊和單片機(jī)供電后，單片機(jī)及連接的傳感器將進(jìn)行初始化；

21、步驟(2)：初始化過(guò)程完成后，舵機(jī)模塊，四路循跡模塊開(kāi)始檢測(cè)路面上的黑線；

22、步驟(3)：當(dāng)檢測(cè)到導(dǎo)航標(biāo)記時(shí)，系統(tǒng)激活循跡子程序，小車(chē)沿著預(yù)定路徑行駛；

23、步驟(4)：隨著小車(chē)的移動(dòng)，如四個(gè)避障模塊探測(cè)到障礙物，系統(tǒng)會(huì)切換至避障子程序，此時(shí)，循跡子程序被暫停，確保小車(chē)能識(shí)別到障礙物；

24、步驟(5)：如五路火焰?zhèn)鞲心K在執(zhí)行循跡任務(wù)期間偵測(cè)到火情，滅火子程序?qū)⒈患せ?，同時(shí)，小車(chē)的循跡操作會(huì)被中斷，以專(zhuān)注于滅火行動(dòng)。

25、本發(fā)明的有益效果是：1、靈活性高：智能循跡小車(chē)可以在各種環(huán)境中工作，適應(yīng)能力強(qiáng)；2、節(jié)省人力成本：智能循跡小車(chē)可以替代人工進(jìn)行滅火工作，提高工作效率，降低人力成本；3、安全可靠：智能循跡小車(chē)具有安全保護(hù)功能，如避障、緊急停止等，確保在執(zhí)行相關(guān)任務(wù)不會(huì)對(duì)人員和設(shè)備造成傷害；4、節(jié)能環(huán)保：智能循跡小車(chē)通常采用電池供電，無(wú)尾氣排放，對(duì)環(huán)境友好；5、可擴(kuò)展性強(qiáng)：智能循跡小車(chē)可以根據(jù)需要搭載不同的設(shè)備，如攝像頭、機(jī)械臂等，實(shí)現(xiàn)多種功能；6、易于維護(hù)：智能循跡小車(chē)的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，維護(hù)方便，降低了維修成本；7、精確度高：通過(guò)先進(jìn)的傳感器和控制系統(tǒng)，智能循跡小車(chē)可以精確地沿著預(yù)定路徑行駛，減少誤差。

技術(shù)特征：

1.集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，包括相互連接的芯片模塊、四路循跡模塊、四個(gè)避障模塊、五路火焰?zhèn)鞲心K、電源電路、l298n驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊、l9110驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)1及電機(jī)2；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述12v直流電源的輸入端通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接在l298n驅(qū)動(dòng)模塊上、所述l298n驅(qū)動(dòng)模塊的輸出端通過(guò)無(wú)線信號(hào)連接在電機(jī)1上；

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述芯片模塊采用的是stc89c52rc型號(hào)的單片機(jī)，是一種基于8051架構(gòu)的單片機(jī)芯片，由相互連接的cpu核心、存儲(chǔ)器、時(shí)鐘和定時(shí)器、串口及中斷系統(tǒng)共同組成。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述四路循跡模塊包括四路紅外循跡傳感器電路，由lm339芯片、發(fā)射器、接收器及其他基本電路共同構(gòu)成；其采用雙列直插14腳塑封結(jié)構(gòu)，內(nèi)部安置有四個(gè)獨(dú)立的電壓比較器、且共用一組電源；

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述五路火焰?zhèn)鞲衅骶哂袃煞N工作方式，第一種能輸出數(shù)字信號(hào)，即：高低電平；

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述電源電路采用了電源轉(zhuǎn)換芯片lm1117mp三段線性穩(wěn)壓電路。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述舵機(jī)模塊采用sg90舵機(jī)，在所述舵機(jī)模塊的內(nèi)部包含一個(gè)直流電動(dòng)機(jī)、一套減速裝置和一個(gè)位置反饋系統(tǒng)；

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述該系統(tǒng)還安置有78m05穩(wěn)壓芯片，該芯片是線性穩(wěn)壓器；用于將輸入電壓調(diào)節(jié)為5v的輸出電壓，且在輸入電壓變化或負(fù)載變化時(shí)保持穩(wěn)定。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)，其特征在于，所述該系統(tǒng)還連接有報(bào)警系統(tǒng)，所述報(bào)警系統(tǒng)包括一個(gè)蜂鳴器、一個(gè)1k的電阻及一個(gè)pnp型的三極管。

10.如權(quán)利要求1-9任意一項(xiàng)所述的集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)的操作方法，其特征在于，其操作步驟如下：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開(kāi)了一種集循跡、尋火滅火和避障功能為一體的小車(chē)控制系統(tǒng)；屬于車(chē)控制系統(tǒng)技術(shù)領(lǐng)域，包括相互連接的芯片模塊、四路循跡模塊、四個(gè)避障模塊、五路火焰?zhèn)鞲心K、電源電路、L298N驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)模塊、L9110驅(qū)動(dòng)模塊、電機(jī)1及電機(jī)2；本發(fā)明公開(kāi)了一套以單片機(jī)為核心的循跡小車(chē)控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)的目的在于實(shí)現(xiàn)智能小車(chē)在指定的范圍中實(shí)現(xiàn)各種突發(fā)情況自我處理的能力的一個(gè)控制系統(tǒng)；具有靈活性高、節(jié)省人力成本、安全可靠、節(jié)能環(huán)保、可擴(kuò)展性強(qiáng)、易于維護(hù)及精確度高等特點(diǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：黃艷,宋冬秀
受保護(hù)的技術(shù)使用者：江蘇師范大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6