CN109646965B - 一种智能玩具车的自动巡线方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能玩具车的自动巡线方法，包括以下步骤：接收四组传感器在玩具车起步前或巡线中采集到的四组路面信息模拟信号，并将每一组模拟信号通过数模转换为对应的数字信号；其中，四组传感器安装在玩具车的底部；将每一数字信号分别与预设的颜色跳变阈值进行比对，得到每一组传感器对应位置的路径变化信息；根据每一组路径变化信息得到玩具车相对于轨迹线的姿态偏离信息；根据姿态偏离信息，调整玩具车的左右轮电机转向强度。本发明提供的一种智能玩具车的自动巡线方法，能够在精准地实现自动巡线的同时，还能够对玩具车的初始位置进行精确的调整对玩具车在行进过程中的位置进行精确的定位。

Description

一种智能玩具车的自动巡线方法

技术领域

本发明涉及玩具技术领域，尤其涉及一种智能玩具车的自动巡线方法。

背景技术

玩具是指专供儿童游戏使用的物品，能够提高给儿童智力开发以及娱乐玩耍等功能，一个好的玩具能够发展运动能力，训练知觉，激发想象，唤起好奇心，为儿童身心发展提供物质条件。随着人们生活水平不断提高，人们对玩具在娱乐性、可玩性和智力开发方面有了更高的追求。

目前市面的玩具车在网格轨迹线进行自动巡线时，通过两个感应头来实现纠偏，在行进过程中不管是哪一个感应头感应到轨迹线，车轮就立马向相反的方向纠正。

当玩具车在网格轨迹线进行巡线时，使用现有技术进行自动巡线，存在不能对玩具车在行进时作精确的调整以及不能对玩具车在行进中的位置进行精确定位的问题。

发明内容

本发明实施例的目的是提供一种智能玩具车的自动巡线方法，能够在精准地实现自动巡线的同时，还能够使玩具车在原地做精准的调整以及对玩具车在行进中的位置进行精确定位。

为实现上述目的，本发明实施例提供了一种智能玩具车的自动巡线方法，包括以下步骤：

接收四组传感器在玩具车起步前或巡线中采集到的四组路面信息模拟信号，并将每一组所述模拟信号通过数模转换得到对应的数字信号；其中，所述四组传感器安装在玩具车的底部；

将每一所述数字信号分别与预设的颜色跳变阈值进行比对，得到每一组所述传感器对应位置的路径变化信息；

根据每一组所述路径变化信息得到玩具车在轨迹线的姿态偏离信息；

根据所述姿态偏离信息，调整玩具车的左右轮电机转向强度。

进一步地，所述四组传感器安装在玩具车的底部，具体为：

将所述四组传感器分别设置在玩具车底部中心点的四周；其中，

左上方传感器与右上方传感器感应区域之间的最小距离小于轨迹线宽，最大距离应大于轨迹线宽；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线垂直；

左下方传感器与右下方传感器感应区域之间的最小距离小于轨迹线宽，最大距离应大于轨迹线宽；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线垂直；

左上方传感器与左下方传感器感应区域中心点之间的最小距离大于轨迹线宽的

倍；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线平行；

右上方传感器与右下方传感器感应区域中心点之间的最小距离大于轨迹线宽的

倍，且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线平行。

进一步地，所述预设的颜色跳变阈值是根据玩具车在进行巡线时所在路面的不同组成颜色而设置的不同数值，且每一不同的颜色分别与不同的数值一一对应。

进一步地，所述姿态偏离信息为玩具车的左偏离信息和右偏离信息。

进一步地，所述自动巡线方法还包括步骤：

获取根据前面两组所述传感器采集到的路径变化信息，根据所述路径变化信息进行时间补偿，将玩具车定位在网格轨迹线中十字交叉的中心位置；其中，所述中心位置为两条轨迹线十字交叉而形成的边长为轨迹线宽的正方形区域。

进一步地，所述根据所述路径变化信息进行时间补偿，具体为：

根据所述路径变化信息，识别前面两组传感器的感应区域是否刚好越过轨迹线，若是，则根据所述玩具车的初始速度进行时间补偿。

进一步地，所述自动巡线方法还包括步骤：

获取根据后面两组所述传感器采集到的路径变化信息，根据所述路径变化信息进行时间补偿，将玩具车所推箱子定位在网格轨迹线中十字交叉的中心位置，并将玩具车后退定位到前一个十字交叉的中心位置；其中，所述中心位置为两条轨迹线十字交叉而形成的边长为轨迹线宽的正方形区域。

进一步地，所述根据所述路径变化信息进行时间补偿，具体为：

根据所述路径变化信息，识别后面两组传感器的感应区域是否刚好越过轨迹线，若是，则根据所述玩具车的初始速度进行时间补偿。

本发明实施例提供了一种智能玩具车的自动巡线方法，能够在精准地实现自动巡线的同时，还能够对玩具车的位置进行精确定位。

附图说明

图1是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的流程示意图；

图2是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的传感器采集路径变化信息并进行纠正的示意图；

图3是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的各个传感器之间的距离关系及轨迹线宽的示意图；

图4是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的玩具车尺寸示意图；

图5是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的箱子尺寸示意图；

图6是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的行进轨迹尺寸示意图；

图7是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的玩具车推箱子过程示意图；

图8是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的玩具车原地精确转动角度示意图；

图9是本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的一种具体举例示意图；

图10是本发明提供的玩具车推箱子过程的一种具体举例示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-图10，本发明实施例提供了一种智能玩具车的自动巡线方法，包括以下步骤：

S1、接收四组传感器在玩具车起步前或巡线中采集到的四组路面信息模拟信号，并将每一组模拟信号通过数模转换得到对应的数字信号；其中，四组传感器安装在玩具车的底部；

S2、将每一数字信号分别与预设的颜色跳变阈值进行比对，得到每一组传感器对应位置的路径变化信息；

S3、根据每一组路径变化信息得到玩具车在轨迹线的姿态偏离信息；

S4、根据姿态偏离信息，调整玩具车的左右轮电机转向强度。

在本发明实施例中，可以理解的是，在玩具车起步前，通过传感器采集路面信息以识别玩具车的初始位置是否与玩具车将要前进的方向偏离，从而在玩具车开始行进时，根据采集到的路面信息将玩具车的初始位置进行调整，以使玩具车的行进方向与玩具车的前进方向大致一致；在玩具车行进的过程中，通过不间断地采集路面信息以及根据采集到的信息对玩具车的电机动力进行调整，以使玩具车精确进行自动巡线。在巡线过程中，利用玩具车前后传感器跟轨迹线的位置关系进行精确定位。请参阅图8，在玩具车进行左转弯或者右转弯的时候，玩具车底部的任何一组传感器刚好绕过一条轨迹线之后电机停止工作，对玩具车的位置进行定位，以使玩具车实现左转弯或者右转弯功能。在玩具车转弯之后，电机重新开始工作，继续进行玩具车的巡线。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，四组传感器安装在玩具车的底部，具体为：

将四组传感器分别设置在玩具车底部中心点的四周；其中，

左上方传感器与右上方传感器感应区域之间的最小距离小于轨迹线宽，最大距离应大于轨迹线宽；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线垂直；

左下方传感器与右下方传感器感应区域之间的最小距离小于轨迹线宽，最大距离应大于轨迹线宽；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线垂直；

左上方传感器与左下方传感器感应区域中心点之间的最小距离大于轨迹线宽的

倍；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线平行；

右上方传感器与右下方传感器感应区域中心点之间的最小距离大于轨迹线宽的

倍，且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线平行。

在本发明实施例中，请参阅图3，为本发明提供的一种智能玩具的自动巡线方法的各个传感器之间的距离关系及轨迹线宽的一种示意图，其中，W₄为左上方和右上方，以及左下方和右下方红外两对红外感应对管感应区域的距离，W₂为轨迹线宽，W₁为左上方和左下方，以及右上方和右下方两对红外感应对管感应区域的距离。通过四组传感器采集地面的颜色信息模拟信号，并将模拟信号传输到处理器中，处理器根据数模转换将模拟信号转换成8位精度的数字信号。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，预设的颜色跳变阈值是根据玩具车在进行巡线时所在路面的不同组成颜色而设置的不同数值，且每一不同的颜色分别与不同的数值一一对应。

在本发明实施例中，通过将数字信号与颜色跳变阈值进行大小比较，能够准确识别出每一组传感器对应的位置的颜色变化，从而能够快速识别出玩具车的偏离情况。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，姿态偏离信息为玩具车的左偏离信息和右偏离信息。

在本发明实施例中，根据玩具车的偏离姿态信息，处理器对玩具车的电机进行动力调整，以纠正玩具车在巡线过程中的偏离现象。例如：当玩具车向左偏时，处理器可以根据姿态偏离信息增加玩具车左轮对应电机的动力，增加其转速以达到与玩具车右轮对应电机转速一致，或降低玩具车右轮对应电机的动力，降低其转速以达到与玩具车左轮对应电机转速一致；当玩具车向右偏时，处理器可以根据姿态偏离信息增加玩具车右轮对应电机的动力，增加其转速以达到与玩具车左轮对应电机转速一致，或降低玩具车左轮对应电机的动力，降低其转速以达到与玩具车右轮对应电机转速一致。可以理解的是，还可以同时降低相对较强电机的转速和增加相对较弱电机的转速，以达到左右轮对应的电极转速一致。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，自动巡线方法还包括步骤：

获取根据前面两组传感器采集到的路径变化信息，根据路径变化信息进行时间补偿，将将玩具车定位在网格轨迹线中十字交叉的中心位置；其中，所述中心位置为两条轨迹线十字交叉而形成的边长为轨迹线宽的正方形区域。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，根据路径变化信息进行时间补偿，具体为：

根据路径变化信息，识别前面两组传感器的感应区域是否刚好越过轨迹线，若是，则根据玩具车的初始速度进行时间补偿。

在本发明实施例中，可以理解的是，当玩具车到达十字交叉的位置的时候，前面两组感应头的感应区域先碰到轨迹线在到离开轨迹线时，玩具车还没走到十字交叉路口的中心位置，需要根据玩具车的初始速度进行时间补偿，以使玩具车到达十字交叉的中心位置。

请参阅图3-图6，进行时间补偿的数学原理为：玩具车前两组传感器走出中点交叉点时，玩具车的中心点离十字交叉中心点距离还差S1＝(W1-W2)/2，W1是玩具车前后感应头的感应区域的距离，W2是轨迹线宽，通过推导得出玩具车需要补偿的时间：

需要补偿的距离为S1＝(W1-W2)/2,玩具车的速度v，这个速度是一定的那么玩具车要补偿的时间为：

T＝V/S1。

通过增加玩具车的行进时间使玩具车继续行进一定的距离，以将玩具车精确定位到十字交叉的中心位置。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，自动巡线方法还包括步骤：

获取根据后面两组传感器采集到的路径变化信息，根据路径变化信息进行时间补偿，将玩具车所推箱子定位在网格轨迹线中十字交叉的中心位置，并将玩具车后退定位到前一个十字交叉的中心位置；其中，所述中心位置为两条轨迹线十字交叉而形成的边长为轨迹线宽的正方形区域。

作为本发明实施例的一种具体实施方式，根据路径变化信息进行时间补偿，具体为：

根据路径变化信息，识别后面两组传感器的感应区域是否刚好越过轨迹线，若是，则根据玩具车的初始速度进行时间补偿。

请参阅图7，在本发明实施例中，可以理解的是，利用本方法运行推箱子程序时，玩具车要完成一个十字交叉路口精确定位之后，玩具车继续前进，等车后面的两个传感器感应头的感应区域刚好越过轨迹线时，程序随即启动时间补偿程序，让电机多运行一小段时间，将箱子中心推到想要的十字交叉的中心位置。根据如下公式算出要补偿的时间：

1、首先要保证箱子是正方形，且边长为L1，车身长度为L2，L1＝L2,网格之间的中心距为L3,L2:L3＝2:3；

2、玩具车后面感应头感应区域到车尾的距离是W3；

3、玩具车的平均速度是已知的V；

4、T(补偿时间)＝(W3-W2/2)/V。

将箱子推到十字交叉的位置的中心位置之后，玩具车要做后退的动作，后面传感器感应头感应区域直接越过上一条经过的轨迹线，然后增加时间补偿使玩具车中心到达十字交叉的中心位置。

请参阅图9-图10，作为本发明实施例的一种举例，可以通过在玩具车得到底部安装八组传感器进行玩具车的位置定位。通过八组传感器进行位置定位，完全利用传感器来实现定位，不需要时间补偿。在做精确定位时，利用感应头的位置和轨迹线宽的关系，前面四组传感器的感应头刚好越过轨迹线时电机停止运行，将玩具车定位到十字交叉的中心位置。可以理解的是，利用玩具车进行运行推箱子时，前面四组传感器的感应头先经过一条十字交叉轨迹线，玩具车后面四组传感器的感应头经过第二条十字交叉轨迹线，并且后面四组感应头刚好越过第二条十字交叉轨迹线时电机停止动作，将箱子推到十字交叉的中心位置，并将玩具车后退定位在前一个十字交叉轨迹线的中心位置。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

(1)利用四组传感器，采集四组路面信息，根据四组路面信息对玩具车进行定位，可以让玩具车定位更准确，纠正姿态时动作更加平滑，转90度或者其它角度时定位更准确。

(2)在对玩具车进行精确定位时，可以利用玩具车底部的前后两组感应器的位置关系和增加补偿来定位，有利于提高定位的准确性。

(3)在巡线中进行推箱子时，可以利用玩具车前后两组的感应器的位置关系增加补偿来定位，有利于提高定位的准确性。

以上是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。

Claims (4)

1.一种智能玩具车的自动巡线方法，其特征在于，包括以下步骤：

接收四组传感器在玩具车起步前或巡线中采集到的四组路面信息模拟信号，并将每一组所述模拟信号通过数模转换得到对应的数字信号；其中，所述四组传感器安装在玩具车的底部；

将每一所述数字信号分别与预设的颜色跳变阈值进行比对，得到每一组所述传感器对应位置的路径变化信息；

根据每一组所述路径变化信息得到玩具车在轨迹线的姿态偏离信息；

根据所述姿态偏离信息，调整玩具车的左右轮电机转向强度；

所述四组传感器安装在玩具车的底部，具体为：

将所述四组传感器分别设置在玩具车底部中心点的四周；其中，

左上方传感器与右上方传感器感应区域之间的最小距离小于轨迹线宽，最大距离应大于轨迹线宽；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线垂直；

左下方传感器与右下方传感器感应区域之间的最小距离小于轨迹线宽，最大距离应大于轨迹线宽；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线垂直；

左上方传感器与左下方传感器感应区域中心点之间的最小距离大于轨迹线宽的

倍；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线平行；

右上方传感器与右下方传感器感应区域中心点之间的最小距离大于轨迹线宽的

倍；且两个红外感应对管感应区域中心点之间的连线与玩具车前进方向的轨迹线平行；

所述预设的颜色跳变阈值是根据玩具车在进行巡线时所在路面的不同组成颜色而设置的不同数值，且每一不同的颜色分别与不同的数值一一对应；

所述自动巡线方法还包括步骤：

获取根据前面两组所述传感器采集到的路径变化信息，根据所述路径变化信息进行时间补偿，将玩具车定位在网格轨迹线中十字交叉的中心位置；其中，所述中心位置为两条轨迹线十字交叉而形成的边长为轨迹线宽的正方形区域；

所述根据所述路径变化信息进行时间补偿，具体为：

根据所述路径变化信息，识别前面两组传感器的感应区域是否刚好越过轨迹线，若是，则根据所述玩具车的初始速度进行时间补偿。

2.如权利要求1所述的玩具车自动巡线方法，其特征在于，所述姿态偏离信息为玩具车左偏离信息和右偏离信息。

3.如权利要求1至2任一项所述的智能玩具车自动巡线方法，其特征在于，所述自动巡线方法还包括步骤：

获取根据后面两组所述传感器采集到的路径变化信息，根据所述路径变化信息进行时间补偿，将玩具车所推箱子定位在网格轨迹线中十字交叉的中心位置并将玩具车后退定位到前一个十字交叉的中心位置；其中，所述中心位置为两条轨迹线十字交叉而形成的边长为轨迹线宽的正方形区域。

4.如权利要求3所述的智能玩具车自动巡线方法，其特征在于，所述根据所述路径变化信息进行时间补偿，具体为：

根据所述路径变化信息，识别后面两组传感器的感应区域是否刚好越过轨迹线，若是，则根据所述玩具车的初始速度进行时间补偿。

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