CN106168804A - 一种基于激光自动寻径的智能小车控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基于激光自动寻径的智能小车控制系统，智能小车控制系统包括MCU最小系统模块、传感器模块、电源模块、电机舵机驱动模块、键盘/LCD模块；控制系统采用单片机微控制器作为所述MCU最小系统模块的核心控制单元，使用激光传感器作为传感器模块并用于采集信号，将信号传到MCU最小系统模块进行判别处理并发出PWM信号，分别对舵机和电机进行控制，完成智能小车的方向控制和速度控制。实现小车高速地、智能地在给定的区域内沿着轨迹自动进行行进，避免了视觉传感需要实时校正摄像头、计算复杂等问题。
Description
技术领域
本发明涉及智能小车控制系统，具体涉及一种基于激光自动寻径的智能小车控制系统。
背景技术
随着企业生产技术不断提高，自动化技术不断加深，电子智能控制在汽车工业上的应用越来越普遍的大环境下，实现对车辆的智能控制已经越来越成熟。智能小车的研究是移动机器人的一个分支，是一项涉及到计算机技术、传感技术、通讯技术、自动控制技术、人工智能技术等相关技术的综合系统。当今的智能小车技术的发展主要有两个特点：第一，应用的领域不断扩大；第二，智能化程度越来越高。它的主要功能是能够自动识别路径、自动控制车速、自动转向等。智能小车是一个具有环境感知能力、规划决策能力和多级辅助驾驶能力的综合体，其主要特点是在复杂的道路情况下，能自动的驾驶车辆并沿着预定道路行驶，特别适用于在人类无法工作的环境中工作。在焊接、医疗应用、在日常生活、帮助残疾人、水下、太空及远程操作已经有了相应的应用，既提高了工作效率，又可以有效避免有害物质对人体的伤害。
目前智能小车分成三种类别：
第一种是可编程的示教再现型智能小车，由于其不具有传感器，所以不能接收外界信息，在行驶过程中不能根据外界环境的变化而调整自身，所以其应用范围非常狭窄；
第二种是具有一定感觉功能和自适应能力的离线编程型智能小车，此种小车配备了简单的外部传感器，可以确定自身位置和方向，通过事先编排好的算法在运行过程对自身进行调整；
第三种是能感知外界环境与对象物的智能小车，该智能小车能够对复杂的路面信息进行准确处理，有能力对自己的行为做出自主决策的智能小车。这类智能小车一般配备多个传感器，可以有效适应环境。
目前的智能小车主要使用视觉传感作为感知手段，然而视觉传感器传输时间长、信息量大，存在计算滞后，此外，在车上承载摄像头，还存在着运动过程抖动、需要实时校正等困难，使得基于视觉传感的智能小车运行速度、自感知能力受到限制。
发明内容
本发明目的在于克服现有技术的不足，尤其解决现有的基于视觉传感的智能小车传输时间长、信息量大，存在计算滞后、运动过程抖动、需要实时校正等问题。
为解决上述技术问题，本发明采用如下的技术方案：
一种基于激光自动寻径的智能小车控制系统，包括MCU最小系统模块、传感器模块、电源模块、电机舵机驱动模块、键盘/LCD模块，所述的MCU最小系统模块依次与传感器模块、电源模块、电机舵机驱动模块、键盘/LCD模块相连；其中：
所述MCU最小系统模块由PWM模块和通用I/O组成；所述电机舵机驱动模块由舵机驱动模块和电机驱动模块组成，其中所述舵机驱动模块由转向舵机控制和舵机PWM控制组成；
所述传感器模块使用激光传感器作为道路探测传感器，将收集到的路面信息反馈给MCU最小系统模块，计算确定小车的速度以及是否转向；
所述电源模块用于根据速度反馈信息，使用一个稳压芯片来提供电机的运转、加速、减速和停止；
所述电机舵机驱动模块根据传感器反馈信息，经过所述最小MCU系统模块调用控制算法进行计算得到转向PWM信号和电机驱动PWM信号，从而准确地控制舵机的转角使小车实现转弯以及小车速度的驱动；
所述键盘/LCD模块用于小车开发调试的工作，一方面可以显示小车控制电路的各种信息以及工作参数，另一方面可以现场修改工作参数。
本发明的有益效果在于，本发明方案使用激光传感，采用与白色地面颜色有较大差别的黑色线条作引导，结合路面检测和电机驱动两个部分控制，实现小车高速地、智能地在给定的区域内沿着轨迹自动进行行进，解决了视觉传感需要实时校正摄像头、计算复杂等问题。
附图说明
图1是本发明的一个具体实施例的结构示意图。
图2为本发明的一个具体实施方式中传感器模块的激光发射器电路图。
图3为本发明的一个具体实施方式中传感器模块的激光接收器电路图。
图4为本发明的一个具体实施方式中舵机驱动模块及外围电路的原理图。
图5为本发明的一个具体实施方式中电机驱动模块及外围电路的原理图。
图6为本发明的一个具体实施方式中键盘/LCD模块设计原理图。
具体实施方式
下面结合附图及具体实施例对本发明进行更加详细与完整的说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。
参见图1，一种基于激光自动寻径的智能小车控制系统，包括MCU最小系统模块1、传感器模块2、电源模块3、电机舵机驱动模块4、键盘/LCD模块5，所述的MCU最小系统模块1依次与传感器模块2、电源模块3、电机舵机驱动模块4、键盘/LCD模块5相连；其中：
所述MCU最小系统模块1由PWM模块1-1和通用I/O1-2组成；所述电机舵机驱动模块4由舵机驱动模块4-1和电机驱动模块4-2组成，其中所述舵机驱动模块4-1由转向舵机控制4-1-1和舵机PWM控制4-1-2组成。
所述传感器模块2、电源模块3、电机舵机驱动模块4以及键盘/LCD模块5的设计及外围电路如图2-6所示：
(1)传感器模块2及外围电路设计如下：
智能小车的传感器采用激光传感器，它是一种利用激光技术进行测量的传感器。它由激光发射器和激光接收器两个部分组成。激光发射器电路图如图2所示，其中，调制管的作用是将激光发射器的发光频率固定在180KHZ，由激光头发射信号，并由图3所示的接收器接收信号。
激光传感器工作时，先由激光发射器对智能小车运行轨道发射激光脉冲。经白色轨道反射后激光向各方向散射。有一部分反射后的散射光被传感器的接收器接收，被光学系统接收后成像到雪崩光电二极管上。雪崩光电二极管是一种光学传感器，并具有内部放大功能，因此极其微弱的光信号它也能检测到，并将其转化为相应的电信号。本智能小车所使用的激光传感器是市场上常见的激光测距传感器，它通过记录从发射激光脉冲到接收散射信号所消耗的时间来计算出目标和传感器的距离。
利用激光传感器判断小车位置的工作原理是：当接收电路接收到激光信号时，输出一个低电平；接收不到时，输出高电平。因此，当激光照在白色的板子上时，在合适的角度和高度的情况下，由于漫反射的作用，激光接收器将接收到激光信号；而照射在黑、色(或深色)的界面上时，由于深色的吸收作用，激光接收器将接收不到激光信号。因此可以用激光接收器产生的高低电平信号来判断小车相对于黑线的位置。
(2)电源模块3设计如下：
为了保证单片机的稳定运行，需要单独给其提供一个稳压芯片LM2940供电，电源电压采用5V。
(3)舵机驱动模块4-1及外围电路设计如下：
参见图4舵机驱动模块及外围电路的原理图，舵机是控制智能小车转向的模块。在硬件使用连接上，电源线和地线提供舵机所需要的能源，控制输入端来控制舵机内部的直流电动机，使智能小车转向。单个舵机正常工作时将消耗1A的电流，而LM2596开关稳压芯片能提供3A的驱动电流，能同时驱动2个舵机，所以可以用一片LM2596来给舵机供电。舵机主要靠输入的PWM信号控制其运作。
(4)电机驱动模块4-2及外围电路设计如下：
选用英飞凌公司的BTS7960全桥驱动芯片作为电机驱动芯片，BTS7960全桥驱动芯片的内部为一个半桥。INH引脚为高电平，IN引脚用于确定哪个MOSFET导通。IN＝1且INH＝1时，高边MOSFET导通，OUT引脚输出高电平；IN＝0且INH＝1时，低边MOSFET导通，OUT引脚输出低电平。SR引脚外接电阻的大小，可以调节MOS管导通和关断的时间，具有防电磁干扰的功能。
如图5示，电机驱动电路引出两个管脚供单片机控制，其中N9管脚接收来自单片机的占空比信号，当其为高电平时，OUT相应输出VCC_7.2的电压。N7管脚可以控制芯片的使能，当N7为低电平时，输出高阻。
(5)键盘/LCD模块及外围电路设计如下：
参见图6的键盘/LCD模块设计原理图，键盘采用扫描式行列4＊4，而LCD显示为了节省通用I/O口，采用了SPI总线接口的64＊128点阵液晶显示。
上述为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述内容的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种基于激光自动寻径的智能小车控制系统，包括MCU最小系统模块、传感器模块、电源模块、电机舵机驱动模块、键盘/LCD模块，所述的MCU最小系统模块依次与传感器模块、电源模块、电机舵机驱动模块、键盘/LCD模块相连；其中：
所述MCU最小系统模块由PWM模块和通用I/O组成；所述电机舵机驱动模块由舵机驱动模块和电机驱动模块组成，其中所述舵机驱动模块由转向舵机控制和舵机PWM控制组成。
2.根据权利要求1所述的基于激光自动寻径的智能小车控制系统，所述传感器模块使用激光传感器作为道路探测传感器。
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Cited By (3)
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| WO2020119781A1 (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 一种车辆直行导航方法以及车辆直行导航装置 |
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|---|---|---|---|---|
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| CN106959693B (zh) * | 2017-04-13 | 2023-08-29 | 无锡职业技术学院 | Agv智能车磁导移动和激光制导系统 |
| WO2020119781A1 (zh) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | 合肥泰禾光电科技股份有限公司 | 一种车辆直行导航方法以及车辆直行导航装置 |
| CN111813006A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 上海艾默优科技有限公司 | 一种智能小车驱动控制系统 |
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