一種智能循跡避障小車的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型屬于智能小車控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能循跡避障小車，其包括單片機(jī)、為系統(tǒng)供電的電源模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、紅外循跡模塊和超聲波測距模塊，紅外循跡模塊和超聲波測距模塊與單片機(jī)通信連接，單片機(jī)的輸入端連接溫度補(bǔ)償模塊和用于檢測小車當(dāng)前速度的速度檢測模塊，單片機(jī)的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動模塊，還包括設(shè)置在小車正上方的可旋轉(zhuǎn)模塊，超聲波測距模塊安裝在可旋轉(zhuǎn)模塊上用于檢測障礙物大小，可旋轉(zhuǎn)模塊由步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動，步進(jìn)電機(jī)的輸入端與單片機(jī)的輸出端連接。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單能夠準(zhǔn)確測出障礙物距離、障礙物大小從而選擇最佳避障路徑。
【專利說明】
一種智能循跡避障zj、車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實(shí)用新型屬于智能小車控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種智能循跡避障小車。
【背景技術(shù)】
[0002]智能小車，即輪式機(jī)器人，是移動機(jī)器人的一種，其內(nèi)容涵蓋機(jī)械、汽車、電子、自動控制、計(jì)算機(jī)、傳感器等多個科學(xué)的知識領(lǐng)域，作為一門新興的綜合技術(shù)，可廣泛應(yīng)用于工廠自動料車、固定場地搬運(yùn)車等技術(shù)領(lǐng)域，也可應(yīng)用于復(fù)雜惡劣的工作環(huán)境，具有良好的應(yīng)用前景?，F(xiàn)有的智能小車存在以下不足:1、障礙物測距不精確，不能準(zhǔn)確測出障礙物大小，從而無法選擇最佳避障路徑;2、現(xiàn)有的智能小車不能進(jìn)行遠(yuǎn)程控制。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0003]本實(shí)用新型新的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、能夠準(zhǔn)確測出障礙物距離以及障礙物大小從而選擇最佳避障路徑的智能循跡避障小車。
[0004]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案:一種智能循跡避障小車，包括單片機(jī)、為系統(tǒng)供電的電源模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、紅外循跡模塊和超聲波測距模塊，所述紅外循跡模塊和超聲波測距模塊與單片機(jī)通信連接，所述單片機(jī)的輸入端連接溫度補(bǔ)償模塊和用于檢測小車當(dāng)前速度的速度檢測模塊，單片機(jī)的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動模塊，還包括設(shè)置在小車正上方的可旋轉(zhuǎn)模塊，所述超聲波測距模塊安裝在可旋轉(zhuǎn)模塊上用于檢測障礙物大小，所述可旋轉(zhuǎn)模塊包括步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸入端與單片機(jī)的輸出端連接。
[0005]所述紅外循跡模塊包括兩個黑白線檢測傳感器，所述兩個黑白線檢測傳感器分別安裝在小車底部的左邊和右邊，小車行駛面設(shè)為白底，則用黑色膠帶在白底上設(shè)置小車行駛軌跡;小車行駛面設(shè)為黑底，則用白色膠帶在白底上設(shè)置小車行駛軌跡。
[0006]所述速度檢測模塊包括霍爾傳感器和與霍爾傳感器配套使用的磁鋼。
[0007]所述單片機(jī)還與紅外遙控模塊通信連接，所述紅外遙控模塊包括紅外接收器和用于遠(yuǎn)程控制小車停止、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的遙控器。
[0008]所述單片機(jī)的輸出端連接報警模塊，報警模塊采用蜂鳴器報警。
[0009]所述單片機(jī)的輸出端連接顯示模塊，顯示模塊采用LED液晶顯示屏。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果為:
[0011]1、本實(shí)用新型中的超聲波測距模塊安裝在可旋轉(zhuǎn)模塊上，當(dāng)超聲波測距模塊檢測到距其正前方的障礙物距離小于等于事先設(shè)定的安全距離時，單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動模塊發(fā)生信號，使小車停止，避免小車損壞;單片機(jī)同時向可旋轉(zhuǎn)模塊發(fā)送信號，控制步進(jìn)電機(jī)動作，對障礙物進(jìn)行左右掃描，檢測障礙物的大小，并選擇最優(yōu)避障路徑。工作原理:首先步進(jìn)電機(jī)按事先設(shè)定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)模塊轉(zhuǎn)動從而帶動其上超聲波測距模塊正轉(zhuǎn)，檢測小車右方障礙物情況，步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一個設(shè)定角度超聲波測距模塊測一次距離，當(dāng)一直掃描到有障礙物時，超聲波測距模塊測到的距離不會有太大變化，當(dāng)超聲波測距模塊測到的距離突然增大時，此時步進(jìn)電機(jī)向右轉(zhuǎn)過的角度即為小車向右轉(zhuǎn)彎的角度，此時，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)回復(fù)初始位置，然后反轉(zhuǎn)，檢測小車左方障礙物情況，同理，當(dāng)一直掃描到有障礙物時，超聲波測距模塊測到的距離不會有太大變化，當(dāng)超聲波測距模塊測到的距離突然增大時，此時步進(jìn)電機(jī)向左轉(zhuǎn)過的角度即為小車向左轉(zhuǎn)彎的角度，單片機(jī)對右彎角度與左轉(zhuǎn)彎角度進(jìn)行對比分析，向電機(jī)驅(qū)動模塊發(fā)送信號控制小車從轉(zhuǎn)彎角度較小的一邊繞過障礙物進(jìn)行避障，避障路徑最佳；
[0012]2、本實(shí)用新型中的兩個黑白線檢測傳感器分別安裝在小車底部的左邊和右邊，使用時，小車行駛面用白底，在上面用黑色膠帶預(yù)設(shè)小車行駛軌跡，根據(jù)黑白檢測傳感器檢測原理，白底和黑色膠帶對紅外光的吸收情況不同，確保小車沿黑色膠帶軌跡線循跡行駛；
[0013]3、本實(shí)用新型中的速度檢測模塊包括霍爾傳感器和與霍爾傳感器配套使用的磁鋼，將一塊磁鋼固定在小車的輪轂上，在小車車體上安裝一個霍爾傳感器，隨著小車輪子的轉(zhuǎn)動，磁鋼也隨著輪子同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)動一周時，霍爾傳感器能感應(yīng)到固定在車輪上磁鋼發(fā)出的信號，霍爾傳感器產(chǎn)生一個脈沖信號發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)分析計(jì)算處理后，將小車行駛速度與行駛里程信息在顯示模塊上顯示出來，方便人們得知小車運(yùn)行狀況，霍爾傳感器具有結(jié)構(gòu)簡單、體積小、重量輕、安裝方便等優(yōu)點(diǎn)；
[0014]4、本實(shí)用新型中的紅外遙控單元包括紅外接收器和用于遠(yuǎn)程控制小車停止、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的遙控器，可根據(jù)需要對小車行駛狀態(tài)進(jìn)行遠(yuǎn)程控制，控制快捷方便；
[0015]5、本實(shí)用新型中的單片機(jī)連接報警模塊，當(dāng)小車距離障礙物的距離小于設(shè)定的安全距離時，單片機(jī)控制報警模塊開始報警，提醒人們注意小車目前運(yùn)行環(huán)境，同時，單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動模塊發(fā)送信號，使小車停止，避免小車損壞。
【附圖說明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型的控制原理框圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]本實(shí)用新型公開了一種智能循跡避障小車，如圖1所示，其包括單片機(jī)、為系統(tǒng)供電的電源模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、紅外循跡模塊、超聲波測距模塊和紅外遙控模塊，紅外循跡模塊、超聲波測距模塊和紅外遙控模塊與單片機(jī)通信連接，單片機(jī)的輸入端連接溫度補(bǔ)償模塊和用于檢測小車當(dāng)前速度的速度檢測模塊，單片機(jī)的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動模塊，還包括設(shè)置在小車正上方的可旋轉(zhuǎn)模塊，超聲波測距模塊安裝在可旋轉(zhuǎn)模塊上用于檢測障礙物大小，可旋轉(zhuǎn)模塊包括步進(jìn)電機(jī)，單片機(jī)的輸出端連接步進(jìn)電機(jī)、報警模塊和顯示模塊。紅外循跡模塊包括兩個黑白線檢測傳感器，兩個黑白線檢測傳感器分別安裝在小車底部的左邊和右邊，小車行駛面設(shè)為白底，在上面用黑色膠帶預(yù)設(shè)小車行駛軌跡，單條黑色膠帶軌跡線在小車左右黑白線檢測傳感器的中間，通過兩個黑白線檢測傳感器的輸出來確定小車的運(yùn)行狀態(tài)，根據(jù)黑白線檢測傳感器工作原理，黑色和白色對紅外光的吸收情況不同，在小車運(yùn)行過程中檢測是否有黑色膠帶，并將檢測結(jié)果發(fā)給單片機(jī)，單片機(jī)對接收的信號進(jìn)行分析處理并通過控制電機(jī)驅(qū)動模塊控制小車運(yùn)行狀態(tài)。比如:當(dāng)兩個黑白線檢測傳感器均未檢測到黑色膠帶時，說明小車行駛狀態(tài)正常，小車直行；當(dāng)右邊的黑白線檢測傳感器檢測到黑色膠帶時，說明小車左偏，小車需右轉(zhuǎn)；當(dāng)左邊的黑白線檢測傳感器檢測到黑色膠帶時，說明小車右偏，小車需左轉(zhuǎn)，紅外循跡模塊確保小車沿黑色膠帶軌跡線循跡行駛。
[0018]超聲波測距模塊用于檢測障礙物距離，并將檢測到的障礙物距在顯示模塊上顯示出來，顯示模塊采用LED液晶顯示屏。當(dāng)小車距離障礙物的距離小于設(shè)定的安全距離時，單片機(jī)控制報警模塊開始報警，報警模塊采用蜂鳴器報警，提醒人們注意小車目前運(yùn)行環(huán)境，同時，單片機(jī)向電機(jī)驅(qū)動模塊發(fā)送信號，控制小車停止，避免小車損壞。
[0019]同時，單片機(jī)向可旋轉(zhuǎn)模塊發(fā)送信號，控制步進(jìn)電機(jī)動作，對障礙物進(jìn)行左右掃描，檢測障礙物的大小，并選擇最優(yōu)避障路徑。工作原理:首先步進(jìn)電機(jī)按事先設(shè)定轉(zhuǎn)速正轉(zhuǎn)，可旋轉(zhuǎn)模塊轉(zhuǎn)動從而帶動其上超聲波測距模塊正轉(zhuǎn)，檢測小車右方障礙物情況，步進(jìn)電機(jī)每轉(zhuǎn)一個設(shè)定角度超聲波測距模塊測一次距離，當(dāng)一直掃描到有障礙物時，超聲波測距模塊測到的距離不會有太大變化，當(dāng)超聲波測距模塊測到的距離突然增大時，說明已經(jīng)檢測到了障礙物的右邊界，此時步進(jìn)電機(jī)向右轉(zhuǎn)過的角度即為小車向右轉(zhuǎn)彎的角度；當(dāng)超聲波測距模塊測到的距離突然增大的同時，單片機(jī)控制步進(jìn)電機(jī)恢復(fù)初始位置，然后反轉(zhuǎn)，檢測小車左方障礙物情況，同理，當(dāng)一直掃描到有障礙物時，超聲波測距模塊測到的距離不會有太大變化，當(dāng)超聲波測距模塊測到的距離突然增大時，說明已經(jīng)檢測到了障礙物的左邊界，此時步進(jìn)電機(jī)向左轉(zhuǎn)過的角度即為小車向左轉(zhuǎn)彎的角度，單片機(jī)對右彎的角度與左轉(zhuǎn)彎的角度進(jìn)行對比分析，根據(jù)分析結(jié)果向電機(jī)驅(qū)動模塊發(fā)送相應(yīng)的信號，控制小車從轉(zhuǎn)彎角度較小的一邊繞過障礙物進(jìn)行避障。
[0020]單片機(jī)的輸入端連接溫度補(bǔ)償模塊，由于超聲波在傳播過程中的傳播速度與溫度有很大的關(guān)系，故采用溫度補(bǔ)償模塊對超聲波在環(huán)境中的傳播速度進(jìn)行修正，溫度補(bǔ)償模塊為成熟的現(xiàn)有技術(shù)，溫度補(bǔ)償模塊將檢測到的小車運(yùn)行環(huán)境的當(dāng)前溫度發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)接收到的信號后根據(jù)其內(nèi)部存儲的不同溫度下的超聲波速信息，分析出與此刻溫度最為匹配超聲波速，最后計(jì)算出距離，并將障礙物距離顯示在顯示模塊上，進(jìn)而保證測距精確。
[0021]速度檢測模塊包括霍爾傳感器和與霍爾傳感器配套使用的磁鋼，將一塊磁鋼固定在小車的輪轂上，在小車車體上安裝一個霍爾傳感器，隨著小車輪子的轉(zhuǎn)動，磁鋼也隨著輪子同步轉(zhuǎn)動，當(dāng)車輪每轉(zhuǎn)動一周時，霍爾傳感器能感應(yīng)到固定在車輪上磁鋼發(fā)出的信號，霍爾傳感器產(chǎn)生一個脈沖信號發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)分析計(jì)算處理后，將小車行駛速度與行駛里程信息在顯示模塊上顯示出來。
[0022]單片機(jī)還與紅外遙控模塊通信連接，紅外遙控模塊包括紅外接收器和用于遠(yuǎn)程控制小車停止、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的遙控器。本實(shí)用新型結(jié)構(gòu)簡單、能夠遠(yuǎn)程控制，能夠準(zhǔn)確測出障礙物距離、障礙物大小從而選擇最佳避障路徑。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能循跡避障小車，包括單片機(jī)、為系統(tǒng)供電的電源模塊、電機(jī)驅(qū)動模塊、紅外循跡模塊和超聲波測距模塊，所述紅外循跡模塊和超聲波測距模塊與單片機(jī)通信連接，所述單片機(jī)的輸入端連接溫度補(bǔ)償模塊和用于檢測小車當(dāng)前速度的速度檢測模塊，單片機(jī)的輸出端連接電機(jī)驅(qū)動模塊，其特征在于:還包括設(shè)置在小車正上方的可旋轉(zhuǎn)模塊，所述超聲波測距模塊安裝在可旋轉(zhuǎn)模塊上用于檢測障礙物大小，所述可旋轉(zhuǎn)模塊包括步進(jìn)電機(jī)，所述步進(jìn)電機(jī)的輸入端與單片機(jī)的輸出端連接。2.如權(quán)利要求1所述的智能循跡避障小車，其特征在于:所述紅外循跡模塊包括兩個黑白線檢測傳感器，所述兩個黑白線檢測傳感器分別安裝在小車底部的左邊和右邊，小車行駛面設(shè)為白底，則用黑色膠帶在白底上設(shè)置小車行駛軌跡;小車行駛面設(shè)為黑底，則用白色膠帶在白底上設(shè)置小車行駛軌跡。3.如權(quán)利要求1所述的智能循跡避障小車，其特征在于:所述速度檢測模塊包括霍爾傳感器和與霍爾傳感器配套使用的磁鋼。4.如權(quán)利要求1所述的智能循跡避障小車，其特征在于:所述單片機(jī)與紅外遙控模塊通信連接，所述紅外遙控模塊包括紅外接收器和用于遠(yuǎn)程控制小車停止、前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)的遙控器。5.如權(quán)利要求1-4任一所述的智能循跡避障小車，其特征在于:所述單片機(jī)的輸出端連接報警模塊，報警模塊采用蜂鳴器報警。6.如權(quán)利要求5所述的智能循跡避障小車，其特征在于:所述單片機(jī)的輸出端連接顯示模塊，顯示模塊采用LED液晶顯示屏。
【文檔編號】G05D1/02GK205450779SQ201620251849
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年3月30日
【發(fā)明人】王金鵬, 劉奇明, 楊振坤
【申請人】河南城建學(xué)院