CN102799182A - 全方位视频传输避障小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全方位视频传输避障小车，属于避障小车技术领域。它包括车体，自动避障系统，还包括视频传输系统，所述的车体包括底盘、两个前轮、两个后轮和两个伸缩轮；所述的自动避障系统包括驱动模块、第一微处理器、超声波感应器、红外避障传感器和电路板；所述的视频传输系统包括第二微处理器、路由器、第一舵机、第二舵机、摄像头支架和USB摄像头。本发明能实现小车智能前进，通过控制第一舵机和第二舵机的运动，达到全方位、多角度的视频采集功能，具备较强的在崎岖的路面行走和爬坡的能力，能适应各种地形环境，可以应用到各种矿洞、岩洞和隧道等洞穴进行探测。

Description

全方位视频传输避障小车

技术领域

本发明涉及避障小车领域，更具体地说，尤其涉及一种能够通过微处理控制其前行，实现全方位视频监控并进行视频传输的全方位视频传输避障小车。

背景技术

避障小车现在应用的越来越普遍，小到学生的电子试验和电子比赛，大到抢险救灾和地质探测，都有避障小车的身影，虽然现在的大部分避障小车可以实现智能行走，但缺少视频传输，不能实时采集并传输画面而导致其不能满足各种工作需要，尤其是不能实现全方位的信息采集，这些都限制了避障小车在抢险救灾和地质探测等领域的应用。

中国专利号：201020685737.9，公开日2011年09月28日，公开了发明名称为一种重力势能驱动自动避障小车的专利文件，属于自动避障小车转向系统的设计领域，其主要特征在于转向机构的两个凸轮呈180°对称分布，并始终与侧轮保持接触，传动轮固定在凸轮轴上，由后轮轴驱动，还包括能量转换装置，重块的重力势能为整车提供能量。该实用新型的优点在于提供一种转向平稳、结构简单、能量利用率高、成本低、节能环保的重力势能驱动自动避障小车。但是该实用新型的避障小车不能在崎岖的路面行走，无爬坡能力，缺少再次开发的价值。虽然能够实现避障，但没有视频采集处理系统，不能将小车周围的环境以画面的形式展现在操作者面前，缺少实用性，无法满足大众需求。

中国专利号201120013466.7，公开日2011年08月17日，公开了名称为一种循迹智能小车的功能性模块的专利文件，涉及高校劳技教具技术领域，其特征在于：包括主芯片控制模块、循迹模块、通信模块、语音模块、红外遥控模块、电机LM298驱动模块、外接电源及电机模块，所述的主芯片控制模块，红外遥控模块、电机LM298驱动模块集成在主控制板上，主芯片控制模块左侧通过4脚插针连接通信模块，主芯片控制模块右侧通过16脚排座连接语音模块，主芯片控制模块上侧通过P1口连接4路循迹模块，所述的电机LM298驱动模块下方外连接有外接电源及电机模块。该实用新型功能齐全、模块设计合理，设置有功能拓展接口，可拆卸，适合高校劳技教学中使用。但是该实用新型不适用崎岖路面行走，缺少爬坡能力，行走路线比较局限，最重要的是没有视频处理系统，虽然小车自己能识别一定的障碍物，但是不能判断障碍物的种类以及是否能通过此障碍物，一旦操作者不在小车旁边，则不能观察到小车周边的环境，对于小车的操作不利。

现在也有一些避障小车生产者是在避障小车的上面安装一个视频监控设备，来实现视频监控，但是这种视频监控设备无法实现全方位的观测。也有的厂家希望通过全方位的监控摄像头来实现全方位监控，例如专利号200710070382.5，公开日2008年01月09日，名称为基于全方位视觉的水下视频检测装置的专利，就是通过改变摄像头实现全方位监控，但是视频观测的范围还是比较小；也有是通过复眼结构原理的摄像头，但是这些全方位监控的摄像头的生产工艺复杂，成本较高，而且操作不方便，信号处理起来比较复杂、时间长，对硬件要求高，观测的范围还是比较小，达不到360°观测，观测效果也不好。

发明内容

要解决的问题

针对现有避障小车没有视频传输，不能实时、全方位地采集和传输画面而导致操作者不能很好的操控，影响了避障小车的应用的问题，本发明提供一种全方位视频传输避障小车，其前行中能够实时传输视频，该小车可以避障前行，同时还能够全方位采集视频并将其传输到上位机，供操作者观察。

技术方案  

为了解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：

一种全方位视频传输避障小车，包括车体，自动避障系统，还包括视频传输系统：

所述的车体包括底盘、两个前轮、两个后轮和两个伸缩轮，所述的伸缩轮位于前轮与后轮之间，伸缩轮的高度低于前轮和后轮的高度，即前轮、后轮和伸缩轮的中心连线构成一个三角形；所述的伸缩轮位于车体的前半部分，即伸缩轮与前轮之间的水平距离小于伸缩轮与后轮的水平距离；所述的前轮、后轮和伸缩轮之间通过履带传动。

所述的自动避障系统包括驱动模块、第一微处理器、超声波感应器、红外避障传感器和电路板，所述的电路板固定在车体的上表面；所述的驱动模块、第一微处理器、超声波感应器和红外避障传感器固定在电路板上；所述的超声波感应器、红外避障传感器的信号传输给第一微处理器处理，第一微处理器根据采集的信号传输给驱动模块控制车体的运动；所述的电路板上还固定有支撑架。 

所述的视频传输系统包括第二微处理器、路由器、第一舵机、第二舵机、摄像头支架和USB摄像头；所述的第二微处理器、路由器和第一舵机固定在支撑架上；所述的第二舵机固定在第一舵机上；所述的摄像头支架固定在第二舵机上；所述的USB摄像头固定在摄像头支架上；所述的第一舵机在水平面上旋转，第二舵机的旋转面垂直于第一舵机的旋转面，即第二舵机的旋转面垂直于水平面，第一舵机、第二舵机的运动都由第二微处理器控制；所述的USB摄像头采集的视频信息传输给第二微处理器；所述的第二微处理器将USB摄像头采集的视频信息处理后传送给路由器，然后由路由器发送给接收终端，接收终端发送的控制信号也通过路由器传送给第二微处理器。

操作者的控制信号通过路由器传送给第二微处理器，第二微处理器根据操作者的控制信号对第一舵机和第二舵机的运动进行控制。

进一步地，所述的后轮为驱动轮，前轮和伸缩轮为从动轮。

进一步地，所述的驱动模块为LM298驱动模块。

更进一步地，所述的第二微处理器采用的是ARM9开发板。

更进一步地，所述的自动避障系统还包括液晶显示屏，第一微处理器接收的来自超声波感应器、红外避障传感器的信号传送到液晶显示屏显示。

更进一步地，所述的第一舵机在水平面上旋转的角度为360°，第二舵机的旋转角度为360°。

进一步地，还包括电池，所述的电池固定在车体上。

更进一步地，所述的自动避障系统还包括降压模块，所述的降压模块为LM2940降压模块，降压模块与电池连接，自动避障系统的驱动模块、第一微处理器、超声波感应器和红外避障传感器通过降压模块供电。

所述的接收终端由电脑和遥控器组成。

有益效果

相比于现有技术，本发明的有益效果为：

（1）本发明车体包括底盘、两个前轮、两个后轮和两个伸缩轮，伸缩轮位于前轮与后轮之间，伸缩轮的高度低于前轮和后轮的高度，即前轮、后轮和伸缩轮的中心连线构成一个三角形，伸缩轮位于车体的前半部分，即伸缩轮与前轮之间的水平距离小于伸缩轮与后轮的水平距离，前轮、后轮和伸缩轮之间通过履带传动，车体的爬坡能力强，本全方位视频传输避障小车的应用途径大大增加，不但可以用于一般的视频采集，还可以用于矿洞、隧道等地形复杂的洞穴；

（2）本发明还包括视频传输系统，视频传输系统包括第二微处理器、路由器、第一舵机、第二舵机、摄像头支架和USB摄像头，第一舵机在水平面上旋转，第二舵机的旋转面垂直于第一舵机的旋转面，即第二舵机的旋转面垂直于水平面，第一舵机、第二舵机的运动都由第二微处理器控制，USB摄像头采集的视频信息传输给第二微处理器，第二微处理器将USB摄像头采集的视频信息处理后传送给路由器，然后由路由器发送给接收终端，操作者可以随时根据USB摄像头采集的视频信息观察和判断小车周围的环境，一方面有利于小车的行驶，另一方面给小车应用于矿洞、隧道等无人区的探测提供了视频资料；

（3）本发明的第一舵机在水平面上旋转的角度为360°，第二舵机的旋转角度为360°操作者不仅能看到视频信息，而且通过接收终端将控制信号传送给第二微处理器从而控制第一舵机和第二舵机的运动，可以调节视频观测的角度，达到全方位、多角度的视频采集；

（4）本发明后轮为驱动轮，前轮和伸缩轮为从动轮，伸缩轮与前轮之间的水平距离小于伸缩轮与后轮的水平距离，前轮、后轮和伸缩轮之间通过履带传动，这样的设计，可以使小车的爬坡和过凹坑的能力更强，减少小车的打滑现象；

（5）本发明的自动避障系统还包括液晶显示屏，第一微处理器接收的来自超声波感应器、红外避障传感器的信号传送到液晶显示屏显示，这样方便对小车的红外超声波感应器、红外避障传感器是否工作正常及灵敏度的测量更加的方便、直观；

（6）本发明的降压模块为LM2940降压模块，自动避障系统的驱动模块、第一微处理器、超声波感应器和红外避障传感器的电源通过降压模块与电池连接，可以有效地保护驱动模块、第一微处理器、超声波感应器和红外避障传感器不受电压波动的干扰；

（7）本发明的第二微处理器采用的是ARM9开发板，可以预留一定的接口供二次开发。

附图说明

图1是本发明的主视图。

图中：1、降压模块  2、第一微处理器  3、超声波感应器  4、红外避障传感器  5、前轮  6、伸缩轮  7、履带  8、后轮  9、底盘  10、电路板  11、支撑架  12、第二微处理器  13、路由器  14、第一舵机  15、第二舵机  16、摄像头支架  17、USB摄像头。

具体实施方式

下面结合具体附图对本发明进行详细描述。

如图1所示，一种全方位视频传输避障小车，包括车体，自动避障系统，还包括视频传输系统：

车体包括底盘9、两个前轮5、两个后轮8和两个伸缩轮6，伸缩轮6位于前轮5与后轮8之间，伸缩轮6的高度低于前轮5和后轮8的高度，即前轮5、后轮8和伸缩轮6的中心连线构成一个三角形；伸缩轮6位于车体的前半部分，即伸缩轮6与前轮5之间的水平距离小于伸缩轮6与后轮8的水平距离；优选的，本实施例选择伸缩轮6与前轮5之间的水平距离等于伸缩轮6与后轮8的水平距离的一半，前轮5、后轮8和伸缩轮6之间通过履带7传动；后轮8为驱动轮，前轮5和伸缩轮6为从动轮。

本全方位视频传输避障小车还包括电池，电池固定在车体上。车体的各个电子部件的电能都靠电池提供。

自动避障系统包括驱动模块、第一微处理器2、超声波感应器3、红外避障传感器4和电路板10，电路板10固定在车体的上表面；自动避障系统还包括降压模块1；降压模块1、驱动模块、第一微处理器2、超声波感应器3和红外避障传感器4固定在电路板10上；超声波感应器3、红外避障传感器4的信号传输给第一微处理器2处理，第一微处理器2根据采集的信号传输给驱动模块控制车体的运动；电路板10上还固定有支撑架11；降压模块1为LM2940降压模块，降压模块1与电池连接，自动避障系统的驱动模块、第一微处理器2、超声波感应器3和红外避障传感器4通过降压模块1供电。自动避障系统还包括液晶显示屏，第一微处理器2将接收的来自超声波感应器3、红外避障传感器4的信号传送到液晶显示屏显示。本发明的全方位视频传输避障小车在前进的过程中，会自动根据超声波感应器3、红外避障传感器4感应的信号自动作出判断，自动改变运动方向，躲避障碍物。

视频传输系统包括第二微处理器12、路由器13、第一舵机14、第二舵机15、摄像头支架16和USB摄像头17；第二微处理器12、路由器13和第一舵机14固定在支撑架11上；第二舵机15固定在第一舵机14上；摄像头支架16固定在第二舵机15上；USB摄像头17固定在摄像头支架16上；第一舵机14在水平面上旋转，第二舵机15的旋转面垂直于第一舵机14的旋转面，即第二舵机15的旋转面垂直于水平面，第一舵机14在水平面上旋转的角度为360°，第二舵机15的旋转角度为360°。第一舵机14、第二舵机15的运动都由第二微处理器12控制；USB摄像头17采集的视频信息传输给第二微处理器12；第二微处理器12采用的是ARM9开发板，第二微处理器12将USB摄像头17采集的视频信息处理后传送给路由器13，然后由路由器13将信息发送给接收终端。接收终端由电脑和遥控器组成，接收终端由操作者控制。操作者根据路由器13传送的信息进行判断，确定小车的具体操作，然后操作者将控制信号通过接收终端发射出去，控制信号由路由器13接收并传送给第二微处理器12，第二微处理器12根据操作者的控制信号对第一舵机14和第二舵机15的运动进行控制。第二微处理器12与路由器13的信息传输采用socket协议。

第一微处理器2也与路由器13连接，操作者的指令也可以通过路由器13传送给第一微处理器2，控制小车的运动。第一微处理器2与路由器13信息传输也通过socket协议进行传输。

使用时，前轮5、后轮8和伸缩轮6的设计，使得本全方位视频传输避障小车具备较强的在崎岖的路面行走和爬坡的能力，能适应各种地形环境，可以应用到各种矿洞、岩洞和隧道等洞穴进行无人探测。第二微处理器12将USB摄像头17采集的视频信息处理后传送给路由器13，然后由路由器13发送给接收终端。同时，操作者可以看到USB摄像头17传输的视频信息，同时，操作者可以通过路由器13将操作指令发送给第二微处理器12，第二微处理器12将信息处理后再给第一舵机14和第二舵机15发送指令，控制第一舵机14和第二舵机15的运动，达到全方位、多角度的视频采集功能。小车前进时，首先是根据超声波感应器3、红外避障传感器4感应的信号作出判断，自动改变运动方向，当需要探测特殊的路径或者需要人工干预时，再由操作者通过路由器13将指令传送给第一微处理器2，控制小车的运动。

本实施例给出的为优选方案，示意性的对本发明及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，例如也可以不需要接收终端将控制信号通过路由器13传送给第二微处理器12，直接在第二微处理器12中设定一定的程序，使第一舵机14和第二舵机15按照预定的程序运动，也可以达到全方位的视频监控的效果，不过这种设计在小车运动时，万一有突发情况，不能及时改变第一舵机14和第二舵机15的运动方向，可操作性较差。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本发明创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种全方位视频传输避障小车，包括车体，自动避障系统，其特征在于，还包括视频传输系统：

所述的车体包括底盘（9）、两个前轮（5）、两个后轮（8）和两个伸缩轮（6），所述的伸缩轮（6）位于前轮（5）与后轮（8）之间，伸缩轮（6）的高度低于前轮（5）和后轮（8）的高度，即前轮（5）、后轮（8）和伸缩轮（6）的中心连线构成一个三角形；所述的伸缩轮（6）位于车体的前半部分，即伸缩轮（6）与前轮（5）之间的水平距离小于伸缩轮（6）与后轮（8）的水平距离；所述的前轮（5）、后轮（8）和伸缩轮（6）之间通过履带（7）传动； 

所述的自动避障系统包括驱动模块、第一微处理器（2）、超声波感应器（3）、红外避障传感器（4）和电路板（10），所述的电路板（10）固定在车体的上表面；所述的驱动模块、第一微处理器（2）、超声波感应器（3）和红外避障传感器（4）固定在电路板（10）上；所述的超声波感应器（3）、红外避障传感器（4）的信号传输给第一微处理器（2）处理，第一微处理器（2）根据采集的信号传输给驱动模块控制车体的运动；所述的电路板（10）上还固定有支撑架（11）； 

所述的视频传输系统包括第二微处理器（12）、路由器（13）、第一舵机（14）、第二舵机（15）、摄像头支架（16）和USB摄像头（17）；所述的第二微处理器（12）、路由器（13）和第一舵机（14）固定在支撑架（11）上；所述的第二舵机（15）固定在第一舵机（14）上；所述的摄像头支架（16）固定在第二舵机（15）上；所述的USB摄像头（17）固定在摄像头支架（16）上；所述的第一舵机（14）在水平面上旋转，第二舵机（15）的旋转面垂直于第一舵机（14）的旋转面，即第二舵机（15）的旋转面垂直于水平面，第一舵机（14）、第二舵机（15）的运动都由第二微处理器（12）控制；所述的USB摄像头（17）采集的视频信息传输给第二微处理器（12）；所述的第二微处理器（12）将USB摄像头（17）采集的视频信息处理后传送给路由器（13），然后由路由器（13）发送给接收终端，接收终端发送的控制信号通过路由器（13）传送给第二微处理器（12）。

2.根据权利要求1所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，所述的后轮（8）为驱动轮，前轮（5）和伸缩轮（6）为从动轮。

3.根据权利要求1所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，所述的驱动模块为LM298驱动模块。

4.根据权利要求3所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，所述的第二微处理器（12）采用的是ARM9开发板。

5.根据权利要求4所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，所述的自动避障系统还包括液晶显示屏，第一微处理器（2）接收的来自超声波感应器（3）、红外避障传感器（4）的信号传送到液晶显示屏显示。

6.根据权利要求5所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，所述的第一舵机（14）在水平面上旋转的角度为360°，第二舵机（15）的旋转角度为360°。

7.根据权利要求1所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，还包括电池，所述的电池固定在车体上。

8.根据权利要求7所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，所述的自动避障系统还包括降压模块（1），所述的降压模块（1）为LM2940降压模块，降压模块（1）与电池连接，自动避障系统的驱动模块、第一微处理器（2）、超声波感应器（3）和红外避障传感器（4）通过降压模块（1）供电。

9.根据权利要求1所述的全方位视频传输避障小车，其特征在于，所述的接收终端由电脑和遥控器组成。