基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，包括單片機、尋跡模塊、測量模塊、電源管理模塊、測速模塊、電機驅(qū)動模塊、舵機轉(zhuǎn)向模塊、以及顯示模塊，單片機的輸入端連接尋跡模塊、測量模塊、電源管理模塊、測速模塊；電機驅(qū)動模塊、舵機轉(zhuǎn)向模塊、顯示模塊與單片機的輸出端相連。其有益效果是，它可以按照既定賽道行走，無需人為操作，且自動測量賽道周圍擺放的樹木個數(shù)、隧道個數(shù)與各段隧道長度，并在走完全程后顯示測量結(jié)果，實現(xiàn)了行駛速度與測量精度的最優(yōu)化。
【專利說明】
基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型屬于電子控制技術(shù)領(lǐng)域，涉及一種基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車。
【背景技術(shù)】
[0002]智能移動測量小車涉及許多先進技術(shù)，集中地運用到機械、傳感器技術(shù)、計算機、自動控制等多個學(xué)科，是典型的高新技術(shù)綜合體。
[0003]本申請是以智能車競賽為背景，以單片機作為核心控制單元，以紅外對管作為路徑識別傳感器，以漫反射式激光傳感器作為測量裝置并用LCD顯示測量結(jié)果，以直流電機作為小車的驅(qū)動裝置，以光電編碼器反饋小車當前速度，以舵機控制小車轉(zhuǎn)向。競賽的賽道是一條以綠色為底，中間貼有3cm寬的白色導(dǎo)航帶的“8”字形賽道，賽道周圍隨機設(shè)置一定數(shù)量硬質(zhì)薄板制作的隧道和紅色中華鉛筆代表的樹木。要求從指定點出發(fā)，沿賽道走完全程，并記錄沿途所經(jīng)過的隧道個數(shù)、各段隧道長度以及路邊樹木個數(shù)。在行駛過程中，單片機通過紅外對管獲取前方賽道的信息，并且通過光電編碼器實時獲得智能車的速度，控制直流電機與舵機進行加減速與轉(zhuǎn)向動作，在保證不出賽道的前提下獲得最大速度。同時，將漫反射式激光傳感器沿途接收到的數(shù)據(jù)，經(jīng)單片機處理得到隧道個數(shù)、各段隧道長度以及樹木個數(shù)。
[0004]本實用新型采用軟硬件結(jié)合的方式，使小車可以自主識別路線，自主選擇行進方向與行進速度，保證了小車行駛過程中不超出賽道，并且擁有較高的行駛速度與測量精度。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本實用新型要解決的技術(shù)問題是:提供一種尋跡準確、行駛速度快、測量精度高、適用于比賽的智能小車系統(tǒng)。
[0006]本實用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是:一種基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，包括:單片機、尋跡模塊、測量模塊、電源管理模塊、測速模塊、電機驅(qū)動模塊、舵機轉(zhuǎn)向模塊、以及顯示模塊，單片機的輸入端分別與尋跡模塊的輸出端、測量模塊的輸出端、電源管理模塊的輸出端、測速模塊的輸出端相連接;單片機的輸出端分別與電機驅(qū)動模塊的輸入端、舵機轉(zhuǎn)向模塊的輸入端、顯不模塊的輸入端相連。
[0007]作為優(yōu)選方案，所述單片機采用飛思卡爾16位單片機MC9S12XS128。
[0008]作為優(yōu)選方案，所述尋跡模塊由紅外對管結(jié)合比較電路組成。
[0009]作為優(yōu)選方案，所述測量模塊選擇漫反射式激光傳感器。
[0010]作為優(yōu)選方案，所述測速模塊選擇歐姆龍500線雙相編碼器E6A2-CW3C。
[0011 ]作為優(yōu)選方案，所述電機驅(qū)動模塊選擇H橋驅(qū)動電路。
[0012]本實用新型的有益效果是:該智能小車在比賽環(huán)境下能夠準確尋跡、并且實現(xiàn)了行駛速度和測量精度的最優(yōu)化。
【附圖說明】
[0013]圖1為本實用新型的結(jié)構(gòu)框圖。
[0014]圖2為本實用新型的尋跡模塊的比較電路圖。
[0015]圖3為本實用新型的紅外對管排列示意圖。
[0016]圖4為本實用新型的測量鉛筆程序流程圖。
[0017]圖5為本實用新型的測量隧道程序流程圖。
[0018]圖6為本實用新型的H橋驅(qū)動電路圖。
【具體實施方式】
[0019]以下結(jié)合附圖與具體實施例對本實用新型作進一步詳細的說明。
[0020]參見圖1，本實施例給出一種基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，包括:單片機、尋跡模塊、測量模塊、電源管理模塊、測速模塊、電機驅(qū)動模塊、舵機轉(zhuǎn)向模塊、以及顯示模塊，單片機的輸入端分別與尋跡模塊的輸出端、測量模塊的輸出端、電源管理模塊的輸出端、測速模塊的輸出端相連接;單片機的輸出端分別與電機驅(qū)動模塊的輸入端、舵機轉(zhuǎn)向模塊的輸入端、顯示模塊的輸入端相連。
[0021]尋跡模塊由紅外對管結(jié)合比較電路組成，賽道是以綠色為底，中間貼有3cm寬的白色導(dǎo)航膠帶，本申請利用紅外光在綠色和白色發(fā)射率相差大的特性識別白線。若紅外接收管正對綠色路面，則輸出電壓較低，若正對白色導(dǎo)航帶，則輸出電壓較高。圖2為紅外接收管所連接的比較電路，通過調(diào)節(jié)電位器阻值設(shè)定閾值IN1-，將紅外接收管上的電壓INl+與閾值電壓INl-—起送入運算放大器LM432中，輸出OUTl為經(jīng)過比較放大后的高低電平，11對紅外對管有11個數(shù)據(jù)，將其送入單片機I/O口檢測。在程序設(shè)計中，對可能出現(xiàn)的每種情況都規(guī)定了相應(yīng)的偏轉(zhuǎn)角度與行駛速度。同時，為了區(qū)別直角和X形賽道，本申請采用圖3所示的紅外對管排列方式，在傳統(tǒng)一字排開的基礎(chǔ)上增加三對紅外對管，可確保小車在行駛過程中不出賽道。并且為了提高前瞻，探測板傾斜地安裝在車頭。
[0022]測量模塊選擇漫反射式激光傳感器，在小車左右兩邊各安裝一個傳感器，用于探測賽道兩旁的鉛筆，另外一個發(fā)射方向朝上的激光傳感器對隧道頂部長度進行測量。將三個傳感器的輸出端分別連接單片機的三個輸入捕捉中斷源。當左右兩邊的傳感器發(fā)出的激光遇到鉛筆，激光反射回去被傳感器接收，觸發(fā)輸入捕捉中斷，則樹木數(shù)量加I。測量鉛筆的流程圖如圖4所示。隧道長度的檢測需要用到脈沖編碼器，記錄小車經(jīng)過隧道時脈沖編碼器所采集到的脈沖數(shù)，乘以每個脈沖值對應(yīng)的前行長度，即可得到隧道長度。當小車開始進入隧道時，測量隧道的激光傳感器發(fā)出的激光被反射回來，電平由低變?yōu)楦?，產(chǎn)生上跳沿，觸發(fā)輸入捕捉中斷，此時記錄脈沖編碼器的值，并且將隧道數(shù)量加I。當隧道傳感器未接收到反射回來的激光，說明此時小車已出隧道，此時產(chǎn)生一個下降沿，也將觸發(fā)輸入捕捉中斷，記錄下脈沖編碼器的值后與進隧道時的脈沖數(shù)相減，將所得差與每個脈沖值對應(yīng)的前行長度相乘，即可得到隧道長度，測量隧道的流程圖如圖5所示。
[0023]電機驅(qū)動模塊選擇自主設(shè)計分離式MOS管H橋驅(qū)動直流電機，實現(xiàn)電機正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)、和轉(zhuǎn)速的控制。如圖6所示，IR2104為半橋驅(qū)動器，HO與LO輸出反相。當PWMINO為高電平，PWMINl為低電平時，Dll、D22導(dǎo)通，D12、D21不導(dǎo)通，電機正轉(zhuǎn)；反之，當P麗INO為低電平，P麗INl為高電平時，電機反轉(zhuǎn);通過軟件調(diào)節(jié)P麗占空比，可以控制小車速度，占空比越大，小車速度越快。
[0024]測速模塊使用歐姆龍500線雙相編碼器E6A2-CW3C，將其安裝于車體的后部與后輪車軸差速器嚙合，其返回脈沖值用于小車閉環(huán)控速?？紤]到速度太快過直角彎容易出賽道，本申請采用模糊測長減速轉(zhuǎn)彎方式，利用編碼器的脈沖返回值計算小車距直角彎的距離，讓其在指定范圍內(nèi)進行減速行駛，增加過彎的穩(wěn)定性。
【主權(quán)項】
1.一種基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，其特征在于，該智能移動測量小車包括單片機、尋跡模塊、測量模塊、電源管理模塊、測速模塊、電機驅(qū)動模塊、舵機轉(zhuǎn)向模塊、以及顯示模塊，單片機的輸入端分別與尋跡模塊的輸出端、測量模塊的輸出端、電源管理模塊的輸出端、測速模塊的輸出端相連接;單片機的輸出端分別與電機驅(qū)動模塊的輸入端、舵機轉(zhuǎn)向模塊的輸入端、顯不模塊的輸入端相連。2.如權(quán)利要求1所述的基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，其特征在于，所述單片機采用飛思卡爾16位單片機MC9S12XS128。3.如權(quán)利要求1所述的基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，其特征在于，所述尋跡模塊由紅外對管結(jié)合比較電路組成。4.如權(quán)利要求1所述的基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，其特征在于，所述測量模塊選擇漫反射式激光傳感器。5.如權(quán)利要求1所述的基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，其特征在于，所述測速模塊選擇歐姆龍500線雙相編碼器E6A2-CW3C。6.如權(quán)利要求1所述的基于光電導(dǎo)航的智能移動測量小車，其特征在于，所述電機驅(qū)動模塊選擇H橋驅(qū)動電路。
【文檔編號】G05D1/02GK205656498SQ201620228618
【公開日】2016年10月19日
【申請日】2016年3月24日 公開號201620228618.8, CN 201620228618, CN 205656498 U, CN 205656498U, CN-U-205656498, CN201620228618, CN201620228618.8, CN205656498 U, CN205656498U
【發(fā)明人】程方遠
【申請人】程方遠