CN110320918A - 一种物联网智能小车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及物流运输领域，具体公开了一种物联网智能小车，包括云主机；与云主机连接的控制端无线MCU；与控制端无线MCU连接的加速度陀螺仪模块；与控制端无线MCU连接的无线遥控手柄主控；与无线遥控手柄主控连接的摇杆手柄模块；与云主机连接的被控制端无线MCU；与被控端无线MCU连接的温湿度模块；与被控端无线MCU连接，用于获取地理位置文本的卫星定位模块；与被控端无线MCU连接，用于控制小车的智能小车主控；与智能小车主控连接，用于检测前方障碍的超声波感应模块；与智能小车主控连接的红外线感应模块；与智能小车主控连接，用于驱动小车移动的电机驱动模块。本发明的智能小车算力高，且采用手动和自动两种模式，功能更多样化。
Description
技术领域
本发明涉及智能小车领域，特别是涉及一种物联网智能小车。
背景技术
传统的智能小车在自动运行功能上均依靠自身MCU对事件进行计算，因单片机羸弱的算力，其并不能对大规模、高并发、高实时性、高复杂度的数据进行有效处理，从而使智能小车的功能拓展受到很大的制约，随着5G物联网时代的到来，传统智能小车因自身功能限制，将不再符合时代发展的潮流，需要注入“新鲜血液”，并使用全新的、面向未来的思维框架对其进行升级换代。
例如中国专利申请CN201220029921.7公开了一种基于物联网技术的智能小车，其主要作为家居工具使用，通过连接入互联网，对物流小车进行远程控制，但是算力问题依旧没有得到解决，且控制模式单一，无法适应多种情况。
发明内容
本发明的目的是提供一种物联网智能小车，解决了智能小车算力羸弱且控制模式单一，不易应变的问题。
为了解决上述技术问题，本发明提供一种物联网智能小车，包括云主机；与云主机连接，用于传送数据的控制端无线MCU；与控制端无线MCU连接，用于感应重力的加速度陀螺仪模块；与控制端无线MCU连接，用于发送控制指令的无线遥控手柄主控；与无线遥控手柄主控连接，用于发送小车移动方向指令的摇杆手柄模块；与云主机连接，用于传送数据的被控制端无线MCU；与被控端无线MCU连接，用于获取温湿度的温湿度模块；与被控端无线MCU连接，用于获取地理位置文本的卫星定位模块；与被控端无线MCU连接，用于控制小车的智能小车主控；与智能小车主控连接，用于检测前方障碍的超声波感应模块；与智能小车主控连接，用于检测左右和后方障碍的红外线感应模块；与智能小车主控连接，用于驱动小车移动的电机驱动模块。
作为优选方案，还包括与无线遥控手柄主控连接，用于发送功能指令的按键模块。
作为优选方案，还包括与无线遥控手柄主控连接，用于显示小车运动状态的显示屏模块。
作为优选方案，还包括手机APP端，所述手机APP端与被控端无线MCU连接。
作为优选方案，所述云主机通过无线与控制端无线MCU和被控制端无线MCU连接。
作为优选方案，所述控制端无线MCU和被控制端无线MCU为ESP8266模块。
作为优选方案，所述无线遥控手柄主控为ATmega328p模块。
本发明具有以下有益效果：
本发明的物联网智能小车把物联网技术与智能小车相结合，通过智能小车、无线遥控手柄、云主机这3者间的有机结合，解放单片机的算力，使其不再是智能小车的主控，而是以一个辅助者的身份执行诸如移动、采集环境信息、开关外设的低级简单的任务，真正的主控是带有数据中心的云主机。此外，在一些需要实时交互或工作环境恶劣的场景下，物联网小车可以通过人工遥控的方式操作小车，并且重力感应，可以根据无线遥控手柄主控的倾斜调节小车的移动方向。
附图说明
图1是本发明实施例提供的物联网智能小车的结构示意图；
图2是本发明实施例控制端无线MCU重力感应模式没开的工作流程图；
图3是本发明实施例控制端无线MCU重力感应模式打开的工作流程图；
图4是本发明实施例被控制端无线MCU的工作流程图；
图5是本发明实施例智能小车主控的工作流程图。
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。
参见图1，本发明优选实施例中一种物联网智能小车，包括云主机；与云主机连接，用于传送数据的控制端无线MCU；与控制端无线MCU连接，用于感应重力的加速度陀螺仪模块；与控制端无线MCU连接，用于发送控制指令的无线遥控手柄主控；与无线遥控手柄主控连接，用于发送小车移动方向指令的摇杆手柄模块；与云主机连接，用于传送数据的被控制端无线MCU；与被控端无线MCU连接，用于获取温湿度的温湿度模块；与被控端无线MCU连接，用于获取地理位置文本的卫星定位模块；与被控端无线MCU连接，用于控制小车的智能小车主控；与智能小车主控连接，用于检测前方障碍的超声波感应模块；与智能小车主控连接，用于检测左右和后方障碍的红外线感应模块；与智能小车主控连接，用于驱动小车移动的电机驱动模块。
具体的，在本发明优选实施例中的物联网智能小车把物联网技术与智能小车相结合，通过智能小车、无线遥控手柄、云主机这3者间的有机结合，解放单片机的算力，使其不再是智能小车的主控，而是以一个辅助者的身份执行诸如移动、采集环境信息、开关外设的低级简单的任务，真正的主控是带有数据中心的云主机。此外，在一些需要实时交互或工作环境恶劣的场景下，物联网小车可以通过人工遥控的方式操作小车，并且重力感应，可以根据无线遥控手柄主控的倾斜调节小车的移动方
在本本发明优选实施例中，控制端无线MCU工作流程：参见图2，控制端无线MCU通电完成初始化后，检测用户是否打开了重力感应模式，若没有则为摇杆控制，读取摇杆手柄模块状态然后写出对应指令，接着查看串口是否收到数据，若是则解析数据并刷新数据值，然后扫描按键，若按键被按下则发出对应指令，最后刷新屏幕显示，结束第一轮循环；参见图3，若打开了，则则读取加速度陀螺仪数值，生成指令后发送到被控端。控制端无线MCU接着把TCP服务器传来的数据先检测是否为位置数据，若是，则把数据传到主机，否则写出到控制端无线MCU。然后控制端无线MCU查看串口是否收到指令，若是，检测指令格式，若合法则把指令传到被控端。至此完成一次循环。
在本发明优选实施例中，被控制端无线MCU工作流程：参见图4，被控制端无线MCU完成初始化后连接设定好的WIFI网络、创建TCP服务器等待客户端连接。若有客户端连接，则给它分配传输进程。接着被控制端无线MCU，查看串口是否收到智能小车主控写入的数据，若有，则校验数据合法性，如果数据合法，被控制端无线MCU则把数据回传到控制端无线MCU。被控制端无线MCU接着检索TCP客户端是否传来指令，若是，则分析指令作用对象，若对象是自身，则执行指令并把结果回传到控制端，否则就把指令写出到智能小车主控，至此完成一次工作循环。
在本发明优选实施例中，智能小车主控工作流程：参见图5，智能小车主控主要用于控制小车的位置移动、采集环境数据以及进行UART通信，是大部分功能的执行终端。智能小车主控完成系统和引脚初始化后立即开启UART中断，不断监听控制端发来的指令，若串口收到指令，智能小车主控判断其合法性，若合法则执行，然后等待下一个指令，依次不断循环。
在本发明优选实施例中，超声波感应模块承担着检测前方障碍物距离的任务，主要应用在系统的自动模式。当云主机发送检测环境障碍物指令时，智能小车主控控制超声波模块获取前方障碍物距离信息，配合红外线感应，合成障碍物状态帧后回传到主机。本发明优选实施例中的超声波感应模块使用了HC-SR04的模块，该模块的工作电压在3.3V～5V，感应角度不大于15°，有效探测距离为2cm～450cm，探测距离精度可达0.3cm。
在本发明优选实施例中，红外线感应模块本质上是一个光电开关，电路的发射管向外辐射出红外线，若在检测的方向上遇到障碍物，红外线会被反射回来并作为返回信号被电路的接收管捕抓，经过LM393的比较器电路处理之后，指示灯亮起，D0端输出低电平。否则，D0输出高电平。基于该特性，本发明优选实施例中的红外线感应模块检测智能小车左右方向的障碍情况，同时可配合超声波感应模块，生成障碍物状态数据帧供MCU处理。
在本发明优选实施例中，电机驱动模块由升压模块、电机以及驱动芯片组成，作品使用了两个EMC直流电机作为智能小车的两个轮子，采用了L298N双H桥直流电机驱动芯片。为了保证智能小车具备足够的续航能力，本发明优选实施例使用了容量为3700毫安时的锂离子聚合物电池对通过升压模块电机进行单独供电，升压模块采用了XTW6009芯片，经对电位器的调整，使输出到L298N的电压为9V。
在本发明优选实施例中，使用的温湿度传感模块型号为DHT11，该模块内部封装了测湿和测温单元，能检测0℃-50℃(±2℃)范围的环境温度，同时其湿度测量值在20％RH-90％RH(±5％)，通过在电路设计适当值的上拉电阻、使用高质量屏蔽线保护DATA引脚可使模块的信号传输达到20米以上，具备极高的可靠性和稳定性。
智能小车在某些使用场景下也需要用到卫星定位功能，以便使用者能知道智能小车所在的精确位置。在本发明优选实施例中，使用了ATGM336H-5N卫星定位模块，该模块支持GPS、GLONASS、伽利略卫星导航以及中国北斗在内的全球四大卫星定位系统，支持A-GNSS，在开阔地面的首次定位时间约32秒，定位精度高达2.5米，跟踪灵敏度为-162dBm，芯片采用UART方式通信。
在本发明优选实施例中，若系统中的一些特定功能，比如收发温湿度、收发地理位置信息、刷新实时时间、刷新信号强度等可以被随时触发，那么可能会导致在某个时间段内控制端无线MCU数据接收区的数据帧过多，算力不足而宕机重启，整个系统有可能变得不稳定，所以为了解决这个问题，应该设定触发限制机制，设置一部分功能允许自动触发，另一部分功能只能手动触发。因此需要安装按键模块，当用户按下按键时，控制端无线MCU发送有关指令，从而对部分功能进行主动触发。而当按键空闲时，该部分功能将不会被触发。系统中设置了3个按键，分别为按键S_DHT、S_GPS以及S_ACE。按键S_DHT为获取温湿度，按键S_GPS为获取地理位置，按键S_ACE为启动\关闭重力感应模式。
摇杆手柄是手动模式时对智能小车的主要控制单元之一，用户可以通过操作摇杆手柄至不同的方向，控制小车往不同的方向移动，其本质上是两个并联的电位器，用户操作手柄时，电位器输出不同的电阻值，通过控制端无线MCU的解析可获得摇杆操作方向，进而生成发到被控端的指令。
加速度陀螺仪传感器在本发明优选实施例中主要应用在重力感应模式上，用户通过手持无线遥控手柄往不同方向倾斜，控制小车往倾斜的方向移动。本发明优选实施例使用了MPU-6050芯片，该芯片可通过I2C或者SPI的通信方式与控制端无线MCU连接，其内部整合了3轴陀螺仪以及3轴加速度传感器，输出的感测范围可由用户自定义，作品通过芯片的输出，获取加速度的X轴量化值和Y轴量化值可建立对倾斜方向上的映射，从而间接感知无线手柄的倾斜方向，生成控制指令。
在本发明优选实施例中，还包括与无线遥控手柄主控连接，用于发送功能指令的按键模块。
在本发明优选实施例中，还包括与无线遥控手柄主控连接，用于显示小车运动状态的显示屏模块。
具体的，显示屏模块使用的是0.96寸128*64分辨率的OLED显示屏，工作电压在3.3v～5v，使用I2C方式与控制端无线MCU通信，显示屏主控为SSD1306，它是一个单片CMOSOLED/PLED的驱动芯片，可以驱动有机/聚合发光二极管的点阵图形显示系统。
在本发明优选实施例中，还包括手机APP端，所述手机APP端与被控端无线MCU连接。
在本发明优选实施例中，所述云主机通过无线与控制端无线MCU和被控制端无线MCU连接。
在本发明优选实施例中，所述控制端无线MCU和被控制端无线MCU为ESP8266模块。
在本发明优选实施例中，所述无线遥控手柄主控为ATmega328p模块。
以上所述仅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，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种物联网智能小车，其特征在于：包括云主机；
与云主机连接，用于传送数据的控制端无线MCU；
与控制端无线MCU连接，用于感应重力的加速度陀螺仪模块；
与控制端无线MCU连接，用于发送控制指令的无线遥控手柄主控；
与无线遥控手柄主控连接，用于发送小车移动方向指令的摇杆手柄模块；
与云主机连接，用于传送数据的被控制端无线MCU；
与被控端无线MCU连接，用于获取温湿度的温湿度模块；
与被控端无线MCU连接，用于获取地理位置文本的卫星定位模块；
与被控端无线MCU连接，用于控制小车的智能小车主控；
与智能小车主控连接，用于检测前方障碍的超声波感应模块；
与智能小车主控连接，用于检测左右和后方障碍的红外线感应模块；
与智能小车主控连接，用于驱动小车移动的电机驱动模块。
2.如权利要求1所述的物联网智能小车，其特征在于:还包括与无线遥控手柄主控连接，用于发送功能指令的按键模块。
3.如权利要求1所述的物联网智能小车，其特征在于:还包括与无线遥控手柄主控连接，用于显示小车运动状态的显示屏模块。
4.如权利要求1所述的物联网智能小车，其特征在于:还包括手机APP端，所述手机APP端与被控端无线MCU连接。
5.如权利要求1所述的物联网智能小车，其特征在于:所述云主机通过无线与控制端无线MCU和被控制端无线MCU连接。
6.如权利要求1所述的物联网智能小车，其特征在于:所述控制端无线MCU和被控制端无线MCU为ESP8266模块。
7.如权利要求1所述的物联网智能小车，其特征在于:所述无线遥控手柄主控为ATmega328p模块。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20191011 |
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |