CN113525553A - 一种智能跟随随动车及其控制方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种智能跟随随动车及其控制方法，包括车架和安装在车架下部的行驶机构，所述车架内安装控制器，所述控制器包括微处理器和与微处理器电连接随动导航模块、无线接收模块、动力模块、转速传感器、舵机驱动模块、马达驱动模块，所述舵机驱动模块、马达驱动模块分别连接舵机、行驶马达，所述行驶马达还连接转速传感器，所述无线接收模块与设置在主动系统上的无线发射模块无线电连接，所述无线发射模块与设置在主动系统上的主动导航模块电连接。本发明自动调整随动车的速度和前进方向，以达到定距或定速跟踪车或人的目的。

Description

一种智能跟随随动车及其控制方法
技术领域
本发明及智能随动车技术领域，具体为一种智能跟随随动车及其控制方法。
背景技术
在农业生产时，常常一辆收割机，后面跟着一辆运输车，两名驾驶员互相配合，完成收割任务，射击训练时，常常采用到靶机，用于模拟敌人，射击训练者向靶机的靶面开枪，靶面上有靶环，最后获取多少环的成绩。为使装备无人化，需要解决车辆自动跟随问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题是提供一种智能跟随车及其控制方法，以解决上述背景技术中提到的跟随车能够跟随人或主动车移动方向和速度问题。
为解决上述技术问题，本发明的实施例提供如下技术方案：
一种智能跟随随动车，包括车架和安装在车架下部的行驶机构，所述车架内安装控制器，所述控制器包括微处理器和与微处理器电连接随动导航模块、无线接收模块、动力模块、转速传感器、舵机驱动模块、马达驱动模块，所述舵机驱动模块、马达驱动模块分别连接舵机、行驶马达，所述行驶马达还连接转速传感器，所述无线接收模块与设置在主动系统上的无线发射模块无线电连接，所述无线发射模块与设置在主动系统上的主动导航模块电连接。
优选的，所述微处理器为单片机处理器或者工控机。
优选的，所述随动导航模块、主动导航模块为GPS模块或者北斗模块。
优选的，所述行驶机构为行驶轮或履带。
优选的，所述动力模块为燃油动力设备或电池动力设备。
优选的，所述主动系统为操作人或者车辆。
本发明还提供一种随动智能跟随随动车的控制方法，包括以下步骤：
通过设置在主动系统上的主动导航模块获取主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0，通过设置在主动系统身上的无线发射模块将所述主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0无线发送给随动车上的无线接收模块；
无线发射模块将主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0发送给随动车辆上的无线接收模块并经微处理器处理，同时通过随动导航模块获取随动车的当前位置信息(X2，Y2)；
微处理器根据主动系统位置信息(X1，Y1)和随动车的位置信息(X2，Y2)，计算主动系统与随动车直线距离L以及主动系统相对于随动车的方位角θ；
微处理器根据所述主动系统的与随动车直线距离L、主动系统相对于随动车的方位角θ、主动系统运动速度V0、随动车的当前速度值V1和运动方向角δ，计算随动车需要改变的运动方向Δθ以及随动车新的运动速度值V2；
微处理器根据计算的随动车需要改变的运动方向Δθ以及随动车新的运动速度值V2，通过控制舵机驱动模块、马达驱动模块的动作实现随动车自动跟踪主动系统。
优选的，所述随动车需要改变的运动方向Δθ＝θ+δ，其中θ主动系统相对于随动车的方位角，δ为随动车改变运动方向前的当前运动方向角。
优选的，所述随动车新的运动速度值V2＝(V0*Δt+L-L0)/T，其中V0为随动车改变运动方向前主动系统运动速度，Δt为随动车改变运动方向时的延时时间，L为随动车改变运动方向前与主动系统的直线距离，L0为设定的主、随距离，T为随动车速度调整修正时间，其中0.1S＜T＜2S。
本发明的上述技术方案的有益效果如下：
本发明在随动车设置卫星导航定位和定向天线及装置，在主动系统(为操作人或者车辆)的发射机装置上也设置有卫星定位天线，主动系统将自己的位置和速度信息通过无线发射给随动车，随动车上的微处理器根据自己的位置和主动系统的位置，得出主动系统与车的距离、速度、方向等信息，自动调整随动车的速度和前进方向，以达到定距或定速跟踪主动系统的目的，实现自动跟踪。
同时，考虑延时造成的随动车与主动系统距离的改变，通过控制随动车进行速度调整弥补，实现随动车跟踪较佳的效果。
附图说明
图1为本发明的智能跟随随动车控制系统原理框图；
图2为本发明的智能跟随随动车的结构示意图；
图3为本发明的智能跟随随动车与主动系统运动坐标示意图。
具体实施方式
为使本发明要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
实施例1
如图1和图2所示，一种智能跟随随动车，包括车架14和安装在车架14下部的行驶结构15，车架14内安装控制器，控制器包括微处理器1和与微处理器1电连接随动导航模块2、无线接收模块3、动力模块6、转速传感器7、舵机驱动模块8、马达驱动模块9，所述舵机驱动模块8、马达驱动模块9分别连接舵机10、行驶马达11，行驶马达11还连接转速传感器7，无线接收模块3与设置在主动系统上的无线发射模块5无线电连接，无线发射模块5与设置在主动系统上的主动导航模块4电连接。
本实施例中，微处理器1为单片机处理器或者工控机。用于根据导航信息，控制随动车运动，实现随动车对主动系统的自动跟踪。
本实施例中，随动导航模块2、主动导航模块4为GPS模块或者北斗模块。用于定位主动系统与随动车的实时位置信息。
本实施例中，行驶机构15为行驶轮或履带。
本实施例中，动力模块6为燃油动力设备或电池动力设备。
本实施例中，主动系统为操作人或者车辆。
实施例2
如图3所示，本发明还提供一种智能跟随随动车的控制方法，包括以下步骤：
通过设置在主动系统身上的导航模块获取主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0，通过设置在主动系统身上的无线发射模块将所述主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0无线发送给随动车上的无线接收模块；
无线接收模块将主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0发送给微处理器，微处理器同时通过随动导航模块获取随动车的当前位置信息(X2，Y2)，通过转速传感器获取随动车的当前速度值V1和运动方向角δ；
微处理器根据主动系统位置信息(X1，Y1)和随动车的位置信息(X2，Y2)，计算主动系统的与随动车直线距离L以及主动系统相对于随动车的方位角θ；其中，
Figure BDA0003099922200000041
θ＝Arctan{(Y1-Y2)/(X1-X2)}。
微处理器根据所述主动系统的与随动车直线距离L、主动系统相对于随动车的方位角θ、主动系统运动速度V0、随动车的当前速度值V1和运动方向角δ，计算随动车需要改变的运动方向Δθ以及随动车新的运动速度值V2。
微处理器根据计算的随动车需要改变的运动方向Δθ以及随动车新的运动速度值V2，通过控制舵机驱动模块、马达驱动模块的动作实现随动车自动跟踪主动系统。
其中，随动车需要改变的运动方向Δθ＝θ+δ，其中θ主动系统相对于随动车的方位角，δ为随动车改变运动方向前的当前运动方向角。
随动车新的运动速度值V2＝(V0*Δt+L-L0)/T，其中V0为随动车改变运动方向前主动系统运动速度，Δt为随动车改变运动方向时的延时时间，L为随动车改变运动方向前与主动系统的直线距离，L0为随动车与主动系统的标准距离，T为随动车速度调整修正时间，其中0.1S＜T＜1S。其中，设置T是为了表示因为随动车改变运动方向时的延时，造成了随动车与主动系统相对距离进一步加大，总距离为V0*Δt+L。而为了更安全的跟别随，随动车与主动系统相对距离不能太大也不能太小，因此将上述总距离减去标准距离L0，则剩余的值相当于随动车改变运动速度后需要弥补的“距离值”，这个需要弥补的“距离值”与随动车速度调整修正时间T(即“弥补时间”)的比值即为随动车增加后的新速度，由于“弥补时间”T不能太大也不能太小，太大容易使得随动车与主动系统距离进一步缩小，太小起不到很好的调整效果，因此一般设置为0.1S＜T＜1S。在随动车改变运动方向和运动速度后，当随动车与主动系统的距离达到标准距离L0时，控制随动车的运动速度与主动系统相等，实现随动车与主动系统相对静止，以利于跟随机稳定工作。
随动车的转速、方向控制通过转速传感器7、舵机驱动模块8、马达驱动模块9实现，转速传感器7用于检测行驶轮15的速度进而得出随动车行驶速度，转速传感器采用传统编码器，比如霍尔转速传感器。其原理是：根据霍尔效应原理，将一块永久磁钢固定在马达转轴上的转盘边沿，转盘随测轴旋转，磁钢也将跟着同步旋转，在转盘下方安装一个霍尔器件，转盘随轴旋转时，受磁钢所产生的磁场的影响，霍尔器件输出脉冲信号，其频率和转速成正比。舵机驱动模块8为舵机驱动芯片(比如YT5166)，用于控制随动车运动方向；马达驱动模块9为随动车运动驱动的芯片，即马达驱动芯片(比如L298N)。
以上所述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，在不脱离本发明所述原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能跟随随动车，包括车架和安装在车架下部的行驶结构，其特征在于，所述车架内安装控制器，所述控制器包括微处理器和与所述微处理器电连接随动导航模块、无线接收模块、动力模块、转速传感器、舵机驱动模块、马达驱动模块，所述舵机驱动模块、马达驱动模块分别连接舵机、行驶马达，所述行驶马达还连接转速传感器，所述无线接收模块与设置在主动系统上的无线发射模块无线电连接，所述无线发射模块与设置在主动系统上的主动导航模块电连接。
2.根据权利要求1所述的智能跟随随动车，其特征在于，所述微处理器为单片机处理器或者工控机。
3.根据权利要求1所述的智能跟随随动车，其特征在于，所述随动导航模块、主动导航模块为GPS模块或者北斗模块。
4.根据权利要求1所述的智能跟随随动车，其特征在于，所述行驶机构为行驶轮或履带。
5.根据权利要求1所述的智能跟随随动车，其特征在于，所述动力模块为燃油动力设备或电池动力设备。
6.根据权利要求1所述的智能跟随随动车，其特征在于，所述主动系统为操作人或者车辆。
7.一种智能跟随随动车的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
通过设置在主动系统上的主动导航模块获取主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0，通过设置在主动系统身上的无线发射模块将所述主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0无线发送给随动车上的无线接收模块；
无线发射模块将主动系统位置信息(X1，Y1)和运动速度V0发送给随动车辆上的无线接收模块并经微处理器处理，同时通过随动导航模块获取随动车的当前位置信息(X2，Y2)；
微处理器根据主动系统位置信息(X1，Y1)和随动车的位置信息(X2，Y2)，计算主动系统与随动车直线距离L以及主动系统相对于随动车的方位角θ；
微处理器根据所述主动系统的与随动车直线距离L、主动系统相对于随动车的方位角θ、主动系统运动速度V0、随动车的当前速度值V1和运动方向角δ，计算随动车需要改变的运动方向Δθ以及随动车新的运动速度值V2；
微处理器根据计算的随动车需要改变的运动方向Δθ以及随动车新的运动速度值V2，通过控制舵机驱动模块(8)、马达驱动模块(9)的动作实现随动车自动跟踪主动系统。
8.根据权利要求7所述的智能跟随随动车的控制方法，其特征在于，所述随动车需要改变的运动方向Δθ＝θ+δ，其中θ主动系统相对于随动车的方位角，δ为随动车改变运动方向前的当前运动方向角。
9.根据权利要求7所述的智能跟随随动车的控制方法，其特征在于，所述随动车新的运动速度值V2＝(V0*Δt+L-L0)/T，其中V0为随动车改变运动方向前主动系统运动速度，Δt为随动车改变运动方向时的延时时间，L为随动车改变运动方向前与主动系统的直线距离，L0为设定的主、随距离，T为随动车速度调整修正时间，其中0.1S＜T＜2S。
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