CN110488824A - 一种可智能循迹的移动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种可智能循迹的移动装置，包括电源模块，用于向循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度模块和方向控制模块供应电能；循迹模块，用于调节探测信号的强度大小以检测环境中物体颜色信息，并对检测结果进行筛选得到循迹信息，且将循迹信息发送至控制处理模块；避障模块，用于监测获取移动装置行进方向的障碍物信息，并发送至控制处理模块；控制处理模块，根据循迹模块、避障模块的信息，生成速度指令信息、方向指令信息；速度控制模块，用于响应控制处理模块的速度指令信息控制移动装置的速度；方向控制模块，用于响应控制处理模块的方向指令信息控制移动装置的行进方向。本发明可实现自动的进行循迹和避障操作，提高用户操控体验。
Description
技术领域
本发明涉及移动装置领域，具体而言，涉及一种可智能循迹的移动装置。
背景技术
国外对智能循迹小车的研究可以追溯到20世纪60年代。移动机器人家族当中最具代表性的一个成员就是轮式机器人小车。1969年，美国斯坦福研究所(SRI)成功开发了“Shakey”系统，标志着移动机器人汽车研究的正式开始。“Shakey”证明了许多通常属于人工智能(Aritificial Intelligence,AI)领域内的严谨的科学论断，并将它们同移动机器人小车的智能联系起来。进入21世纪，智能小车领域更是突飞猛进。2014年5月28日CodeConference的科技大会上，Google拿出了本身的新设计理念产品—无人驾驶汽车。相比于一般的小汽车，Google无人驾驶汽车没有刹车和方向盘。Google的新设计理念还处于原型阶段，不过即便如此，它还是向我们展示出了与众不同的创新特性。相比于传统汽车，Google无人驾驶汽车行驶时不需要人来操控，这意味着方向盘、油门、刹车等传统汽车不可或缺的配件，在Google无人驾驶汽车上统统看不到，软件和传感器取代了它们。
经过大量检索发现一些典型的现有技术，如专利CN102141813B，提供了一种感应式循迹小车及其循迹方法，在循迹电路模块上安装有多个功能相同的金属探测器电路，各电路的输出端口通过连接线与控制电路模块连接、输入端与感应探头连接，各金属探测器电路都设有一个可以调节探测灵敏度的电位器RP，当感应探头靠近金属物体时，金属探测器电路输出端口的电平会发生变化，电平信号输入控制电路模块，控制电路模块输出控制指令给车体。或如专利CN109991985A着眼于通过图像装置进行循迹的技术，涉及一种CCD摇头循迹小车及循迹方法，包括小车本体、设置在小车本体上的摄像头旋转驱动机构、与摄像头旋转驱动机构传动连接的支杆以及设置在支杆上的CCD摄像头，而在循迹方法方面，当小车偏离路径时，摄像头旋转驱动机构通过支杆带动CCD摄像头左右转动寻找目标轨迹线，之后调节小车本体使小车回到正确的轨道上。又如一种典型的案例CN104122894A，公开了一种基于单片机的循迹小车系统，包括：单片机、电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块，所述单片机分别与电源模块、晶振电路、复位电路、停靠识别模块、循迹识别模块、点阵显示模块、左轮驱动模块、右轮驱动模块和投币识别模块相连接。该技术方案着眼于提供一种电路结构简单、实现相对智能化、开发成本低廉、可用于科学研究、比赛、娱乐的循迹智能小车系统。
可见，如何提高移动装置的循迹准确性、安全性，其实际应用中的亟待处理的实际问题还有很多未提出具体的解决方案。
发明内容
为了克服现有技术的不足提供了一种可智能循迹的移动装置，本发明的具体技术方案如下：
一种可智能循迹的移动装置，包括：电源模块、循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块，其中，所述电源模块，用于向所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度模块和方向控制模块供应电能；所述循迹模块，用于调节探测信号的强度大小以检测环境中物体颜色信息，并对检测结果进行筛选得到循迹信息，且将循迹信息发送至所述控制处理模块；所述避障模块，用于监测获取所述移动装置行进方向的障碍物信息，并发送至所述控制处理模块；所述控制处理模块，根据所述循迹模块、避障模块的信息，生成速度指令信息、方向指令信息；所述速度控制模块，用于响应所述控制处理模块的速度指令信息控制所述移动装置的速度；所述方向控制模块，用于响应所述控制处理模块的方向指令信息控制所述移动装置的行进方向。
可选的，所述电源模块还包括稳压单元，用于根据所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块的各自的电压标准设置有若干个供电端口，且根据所述电压标准进行差别化降压，并通过所述供电端口进行供电。
可选的，所述循迹模块包括至少包括第一探测单元、第二探测单元、电压比较单元和循迹控制单元，其中，所述循迹控制单元用于调节探测信号的强度大小，所述第一探测器发射探测信号经被检测环境中物体反射后可被所述第二探测单元接收，得到不同的反射强度信号，并发送所述至所述循迹控制单元，得到电平信号；所述电压比较单元设置有第一输入端、第二输入端和输出端，根据所述电平信号得到不同的电压输入信号并从所述第一输入端输入所述电压比较单元，当所述电压比较单元打第一输入端的电压值大于第二输入端的电压值时，所述输出端无信号输出，反之，所述输出端输出循迹反馈电平信号，并将包括所述循迹反馈电平信号发送至所述控制处理模块。
可选的，所述电压比较单元的第一输入端和输出端之间跨接有至少一个电阻单元。
可选的，所述控制处理模块识别判断所述循迹反馈电平信号是否为低电平信号，并根据判断结果形成循迹路线。
可选的，所述避障模块包括若干个红外光电开关，包括振荡单元、接收单元和频率译码单元，其中，所述振荡单元用于产生不同频率的红外光线，调节所述红外光电开关的探测距离；所述接收单元，用于当物体出现在所述探测距离区域内时，接收所述物体反射的红外光线反射信号，将所述红外光线反射信号转变为电压信号，并由所述频率译码单元对电压信号进行频率译码处理得到电平信号，发送至所述控制处理模块。
可选的，所述避障模块包括至少3个红外光电开关，且呈水平方向排列设置，所述控制处理模块根据所述红外光电开关的电平信号，判断得到障碍物与所述移动装置的相对应位置信息。
本发明所取得的有益效果包括：1、可实现对不同颜色物体的检测，并根据检测信号智能化控制移动装置的行进，即自动的进行循迹和避障操作，极大地提高用户的操控体验；2、通过方向控制模块中的舵机，可以保证转弯的准确性，也使得所述移动装置可适应不同的地面环境；3、通过在所述电源模块中设置稳压单元，可以保证各个模块的高效运行，以及延长各个模块的使用寿命。
附图说明
从以下结合附图的描述可以进一步理解本发明，将重点放在示出实施例的原理上。
图1是本发明实施例之一中一种可智能循迹的移动装置的结构示意图；
图2是本发明实施例之一中循迹模块的电路原理图；
图3是本发明实施例之一中循迹模块的信号处理特性图；
图4是本发明实施例之一中避障模块的电路原理图。
具体实施方式
为了使得本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合其实施例，对本发明进行进一步详细说明；应当理解，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。对于本领域技术人员而言，在查阅以下详细描述之后，本实施例的其它系统、方法和/或特征将变得显而易见。旨在所有此类附加的系统、方法、特征和优点都包括在本说明书内、包括在本发明的范围内，并且受所附权利要求书的保护。在以下详细描述描述了所公开的实施例的另外的特征，并且这些特征根据以下将详细描述将是显而易见的。
本发明实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本发明的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或组件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。
本发明为一种可智能循迹的移动装置，根据图1-4所示讲述以下实施例：
实施例一：
本实例提供了一种可智能循迹的移动装置，包括：电源模块、循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块，其中，所述电源模块，用于向所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度模块和方向控制模块供应电能；所述循迹模块，用于调节探测信号的强度大小以检测环境中物体颜色信息，并对检测结果进行筛选得到循迹信息，且将循迹信息发送至所述控制处理模块；所述避障模块，用于监测获取所述移动装置行进方向的障碍物信息，并发送至所述控制处理模块；所述控制处理模块，根据所述循迹模块、避障模块的信息，生成速度指令信息、方向指令信息；所述速度控制模块，用于响应所述控制处理模块的速度指令信息控制所述移动装置的速度；所述方向控制模块，用于响应所述控制处理模块的方向指令信息控制所述移动装置的行进方向。
其中，所述电源模块还包括稳压单元，用于根据所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块的各自的电压标准设置有若干个供电端口，且根据所述电压标准进行差别化降压，并通过所述供电端口进行供电。
其中，所述循迹模块包括至少包括第一探测单元、第二探测单元、电压比较单元和循迹控制单元，其中，所述循迹控制单元用于调节探测信号的强度大小，所述第一探测器发射探测信号经被检测环境中物体反射后可被所述第二探测单元接收，得到不同的反射强度信号，并发送所述至所述循迹控制单元，得到电平信号；所述电压比较单元设置有第一输入端、第二输入端和输出端，根据所述电平信号得到不同的电压输入信号并从所述第一输入端输入所述电压比较单元，当所述电压比较单元打第一输入端的电压值大于第二输入端的电压值时，所述输出端无信号输出，反之，所述输出端输出循迹反馈电平信号，并将包括所述循迹反馈电平信号发送至所述控制处理模块。所述控制处理模块识别判断所述循迹反馈电平信号是否为低电平信号，并根据判断结果形成循迹路线。
其中，所述电压比较单元的第一输入端和输出端之间跨接有至少一个电阻单元。
其中，所述避障模块，包括至少3个红外光电开关，且呈水平方向排列设置，所述控制处理模块根据所述红外光电开关的电平信号，判断得到障碍物与所述移动装置的相对应位置信息。具体的，所述红外光电开关包括振荡单元、接收单元和频率译码单元，其中，所述振荡单元用于产生不同频率的红外光线，调节所述红外光电开关的探测距离；所述接收单元，用于当物体出现在所述探测距离区域内时，接收所述物体反射的红外光线反射信号，将所述红外光线反射信号转变为电压信号，并由所述频率译码单元对电压信号进行频率译码处理得到电平信号，发送至所述控制处理模块。
实施例二：
本实例提供了一种可智能循迹的移动装置，所述移动装置采用后轮驱动的机械结构，且所述移动装置的前进动力由后轮直流驱动电机提供，包括：电源模块、循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块，其中，所述电源模块，用于分别向所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度模块和方向控制模块供应电能；所述循迹模块为多路循迹模块，如三路循迹模块、四路循迹模块、五路循迹模块等，用于调节探测信号的强度大小以检测环境中物体颜色信息，且根据物体不同颜色，对光的吸收是不一样的，且因光照强度的不一致，反射强度会有所区别，接收不同颜色的反射信号，并根据预设反射信号的筛选规则，并对检测结果进行筛选得到循迹信息，且将循迹信息发送至所述控制处理模块；所述避障模块，用于监测获取所述移动装置行进方向的障碍物信息，并发送至所述控制处理模块；所述控制处理模块，根据所述循迹模块、避障模块的信息，生成速度指令信息、方向指令信息，从而由所述循迹模块、避障模块根据指令信息完成对移动装置的行进和转向操作，所述速度指令信息包括向前加速的速度指令信息、向后加速的速度指令信息、匀速前进的速度指令信息、差速前进的速度指令信息、匀速后退的速度指令信息、差速后退的速度指令信息等；所述速度控制模块，用于响应所述控制处理模块的速度指令信息控制所述移动装置的速度。优选地，所述速度控制模块未电机驱动模块，用于驱动设置于所述机械机构后轮部位的直流驱动电机，且所述直流驱动电机根据所述后轮的数量，对应设置，如所述移动装置具有两个后轮，则对应设置两个直流驱动电机，用于驱动控制所述后轮转动，且以便于通过控制所述直流驱动电机的转速，实现转向，如所述直流驱动电机转速一致时，其对应的后轮的转速一致，则进行前进运动，且当所述直流驱动电机不一致时，可完成所述移动装置的转向，如右侧后轮转速小于左侧后轮转速，则向右侧转向，反之，向左侧转向；所述方向控制模块，用于响应所述控制处理模块的方向指令信息控制所述移动装置的行进方向，所述方向控制模块用于控制所述移动装置上的舵机，调整舵机的角度，进行转向操作。
其中，所述电源模块包括7V-8V的电源系统，如干电池直流电源系统、蓄电池直流电源系统，具体的如锂电池电源系统，且因各个模块的额定电压有所不同，且为了保证各个模块之间在供电操作时不会互相干扰，所述电源模块还包括稳压单元，用于根据所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块的各自的电压标准设置有若干个供电端口，且根据所述电压标准进行差别化降压，并通过所述供电端口进行供电。具体的，如电机驱动模块驱动的电机的额定电压为6V，则所述稳压单元设置对将所述电源系统进行降压操作的6V供电端口，用于与所述电机驱动模块连接，或如循迹模块的优选工作电压为5V，则设置有5V的供电端口，与所述循迹模块电连接，故此保证各个模块的高效运行，以及延长各个模块的使用寿命。
其中，所述循迹模块至少连接1个红外探测器，且所述红外探测器包括至少包括第一探测单元、第二探测单元，所述循迹模块还包括电压比较单元和循迹控制单元，其中，所述循迹控制单元用于调节发射信号的频率的大小，以调节探测信号的强度大小，所述第一探测器发射探测信号经被检测环境中物体反射后可被所述第二探测单元接收，且因检测环境汇中物体的表面颜色不一致，对光的吸收程度不一致，物体会反射不同强度的光，进而得到不同的反射强度信号，并发送所述至所述循迹控制单元，得到电平信号；所述电压比较单元设置有第一输入端、第二输入端和输出端，根据所述电平信号得到不同的电压输入信号并从所述第一输入端输入所述电压比较单元，当所述电压比较单元打第一输入端的电压值大于第二输入端的电压值时，所述输出端无信号输出，反之，所述输出端输出循迹反馈电平信号，并将包括所述循迹反馈电平信号发送至所述控制处理模块。所述控制处理模块识别判断所述循迹反馈电平信号是否为低电平信号，并根据判断结果形成循迹路线，其中，如所述输出端无信号输出时，则表明所述红外探测器检测到预设颜色物体，输出端输出的是低电平，也即所述电压比较单元不输出信号，此时信号中断，所述控制处理模块可根据该中断信号，判断循迹，在循迹方式上来说更合理。具体的，所述第一探测单元、第二探测单元分别为红外探测器的信号发射端、信号接收端，且当所述第一探测单元的红外发射端发射信号后，信号接触到物体表面后反射，且反射信号被所述第二探测单元的接收端，并得到接收信号，由所述循迹控制单元将该接收信号转换为高电平信号或低电平信号。优选地，所述循迹模块至少包括3个管脚，分别于1个红外探测器连接，所述红外探测器呈水平方向左、中、右顺序排列设置。为了保证所述红外探测器的安全性和延长其使用寿命，所述红外探测器的输出电压为5V。另，所述电压比较单元可以为现有常见的电压比较器，如LM399。
其中，所述电压比较单元的第一输入端和输出端之间跨接有至少一个电阻单元，形成施密特触发器。
其中，所述避障模块，包括至少3个红外光电开关，且呈水平方向排列设置，所述控制处理模块根据所述红外光电开关的电平信号，判断得到障碍物与所述移动装置的相对应位置信息。具体的，所述红外光电开关包括振荡单元、接收单元和频率译码单元，其中，所述振荡单元包括至少两个时基电路，用于组成多谐振振荡单元，用于产生不同频率的红外光线，调节所述红外光电开关的探测距离，所述振荡单元可通过调节电位器，改变电路阻值，从而改变输出的频率，进而得到不同频率的输出红外光线；所述接收单元，用于当物体出现在所述探测距离区域内时，接收所述物体反射的红外光线反射信号，所述接收单元的频率，实现控制电路的导通和截止，将所述红外光线反射信号转变为交变电压信号，且将所述交变电压信号经由电阻和电容耦合形成的放大器进行信号放大处理，并由所述频率译码单元对经信号放大处理的交变电压信号进行频率译码处理得到电平信号，发送至所述控制处理模块。具体的，所述频率译码单元还包括至少一个振荡单元，且该振荡单元的振荡频率取决于外接的时间常数。所述频率译码单元为频率译码专用的集成电路，且当所述交变电压信号的频率与所述频率译码单元中的振荡单元的频率一致时，所述频率译码单元输出低电平，并经由三极管组成的反向器进行方向处理后，得到高电平洗好，发送至所述控制处理模块，由所述控制处理模块根据该高电平信号控制所述速度控制模块、方向控制模块的运行。
综上所述，本发明公开的一种可智能循迹的移动装置，所产生的有益技术效果包括：1、可实现对不同颜色物体的检测，并根据检测信号智能化控制移动装置的行进，即自动的进行循迹和避障操作，极大地提高用户的操控体验；2、通过方向控制模块中的舵机，可以保证转弯的准确性，也使得所述移动装置可适应不同的地面环境；3、通过在所述电源模块中设置稳压单元，可以保证各个模块的高效运行，以及延长各个模块的使用寿命。
虽然上面已经参考各种实施例描述了本发明，但是应当理解，在不脱离本发明的范围的情况下，可以进行许多改变和修改。也就是说上面讨论的方法、系统和设备是示例，各种配置可以适当地省略、替换或添加各种过程或组件。例如，在替代配置中，可以以与所描述的顺序不同的顺序执行方法和/或可以添加、省略和/或组合各种部件。而且，关于某些配置描述的特征可以以各种其他配置组合，如可以以类似的方式组合配置的不同方面和元素。此外，随着技术发展其中的元素可以更新，即许多元素是示例，并不限制本发明公开或权利要求的范围。
在说明书中给出了具体细节以提供对包括实现的示例性配置的透彻理解。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践配置,例如已经示出了众所周知的电路、过程、算法、结构和技术而没有不必要的细节，以避免模糊配置。该描述仅提供示例配置，并且不限制权利要求的范围，适用性或配置。相反，前面对配置的描述将为本领域技术人员提供用于实现所描述的技术的使能描述。在不脱离本发明公开的精神或范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。
综上，其旨在上述详细描述被认为是例示性的而非限制性的，并且应当理解，以下权利要求(包括所有等同物)旨在限定本发明的精神和范围。以上这些实施例应理解为仅用于说明本发明而不用于限制本发明的保护范围。在阅读了本发明的记载的内容之后，技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等效变化和修饰同样落入本发明权利要求所限定的范围。
Claims (7)
1.一种可智能循迹的移动装置，其特征在于，包括：电源模块、循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块，其中，
所述电源模块，用于向所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度模块和方向控制模块供应电能；
所述循迹模块，用于调节探测信号的强度大小以检测环境中物体颜色信息，并对检测结果进行筛选得到循迹信息，且将循迹信息发送至所述控制处理模块；
所述避障模块，用于监测获取所述移动装置行进方向的障碍物信息，并发送至所述控制处理模块；
所述控制处理模块，根据所述循迹模块、避障模块的信息，生成速度指令信息、方向指令信息；
所述速度控制模块，用于响应所述控制处理模块的速度指令信息控制所述移动装置的速度；
所述方向控制模块，用于响应所述控制处理模块的方向指令信息控制所述移动装置的行进方向。
2.如权利要求1所述的移动装置，其特征在于，所述电源模块还包括稳压单元，用于根据所述循迹模块、避障模块、控制处理模块、速度控制模块和方向控制模块的各自的电压标准设置有若干个供电端口，且根据所述电压标准进行差别化降压，并通过所述供电端口进行供电。
3.如前述权利要求之一所述的移动装置，其特征在于，所述循迹模块包括至少包括第一探测单元、第二探测单元、电压比较单元和循迹控制单元，其中，所述循迹控制单元用于调节探测信号的强度大小，所述第一探测器发射探测信号经被检测环境中物体反射后可被所述第二探测单元接收，得到不同的反射强度信号，并发送所述至所述循迹控制单元，得到电平信号；所述电压比较单元设置有第一输入端、第二输入端和输出端，根据所述电平信号得到不同的电压输入信号并从所述第一输入端输入所述电压比较单元，当所述电压比较单元打第一输入端的电压值大于第二输入端的电压值时，所述输出端无信号输出，反之，所述输出端输出循迹反馈电平信号，并将包括所述循迹反馈电平信号发送至所述控制处理模块。
4.如前述权利要求之一所述的移动装置，其特征在于，所述电压比较单元的第一输入端和输出端之间跨接有至少一个电阻单元。
5.如前述权利要求之一所述的移动装置，其特征在于，所述控制处理模块识别判断所述循迹反馈电平信号是否为低电平信号，并根据判断结果形成循迹路线。
6.如前述权利要求之一所述的移动装置，其特征在于，所述避障模块包括若干个红外光电开关，包括振荡单元、接收单元和频率译码单元，其中，所述振荡单元用于产生不同频率的红外光线，调节所述红外光电开关的探测距离；所述接收单元，用于当物体出现在所述探测距离区域内时，接收所述物体反射的红外光线反射信号，将所述红外光线反射信号转变为电压信号，并由所述频率译码单元对电压信号进行频率译码处理得到电平信号，发送至所述控制处理模块。
7.如前述权利要求之一所述的移动装置，其特征在于，所述避障模块包括至少3个红外光电开关，且呈水平方向排列设置，所述控制处理模块根据所述红外光电开关的电平信号，判断得到障碍物与所述移动装置的相对应位置信息。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| CN201910753302.9A CN110488824A (zh) | 2019-08-15 | 2019-08-15 | 一种可智能循迹的移动装置 |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111007853A (zh) * | 2019-12-17 | 2020-04-14 | 深圳市银星智能科技股份有限公司 | 移动机器人避障方法及装置、移动机器人 |
| CN111694363A (zh) * | 2020-06-24 | 2020-09-22 | 华北水利水电大学 | 机器人导航信号处理电路 |
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2019
- 2019-08-15 CN CN201910753302.9A patent/CN110488824A/zh not_active Withdrawn
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