CN115237136A - 一种智能实验控制系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能实验控制系统，包括行车检测平台、数据处理平台、智能控制平台和执行驱动平台：所述行车检测平台用于对智能实验小车进行数据的全面采集；所述数据处理平台用于对智能实验小车采集到的数据整合分析；所述智能控制平台用于对规避智能实验小车行车路径上的障碍和行车路径的准确跟踪，并结合仿真模型预测智能实验小车的未来行车数据；所述执行驱动平台用于接收智能控制平台发出的控制指令，并控制智能实验小车。本发明中，该控制系统采用行车实时动态检测的方式，可以实现智能实验小车路径跟踪效果，并对行车路径上的障碍物进行避障，同时预测评估出智能实验小车未来的行走趋势，提高了智能实验小车的控制效果。

Description

一种智能实验控制系统

技术领域

本发明涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种智能实验控制系统。

背景技术

现在市场上有很多应用于教育领域的机器人产品，其中智能车是较为常见的一种形式，以轮式机器人底盘为基础，可扩展各类传感器和执行器，智能车是电子计算机等最新科技成果与现代汽车工业相结合的产物，为了帮助学生了解智能控制与智能车之间的控制远离，需要对借助智能控制系统对智能实验小车进行控制，应用于实验仿真平台中，可大大减少人为操作的时间和精力。

在已申请的对比专利，专利号：CN105629978B(智能小车及其控制系统)当中，公开了如何判断并分析智能小车的行走路径，并控制智能小车按照预设的路径行走，但是无法对智能小车在未来的行走趋势和状态进行预测，从而无法准确的评估出智能实验小车可能面临的风险，降低智能实验小车的控制效果。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术中存在的缺点，而提出在实现智能实验小车路径跟踪和避障的同时，能够预测出未来行走趋势，评估出可能面临风险的一种智能实验控制系统。

为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：一种智能实验控制系统，包括行车检测平台、数据处理平台、智能控制平台和执行驱动平台：

所述行车检测平台包括车辆检测模块和行走检测模块，用于对智能实验小车的车辆性能数据和行走路径数据进行数据的采集，获取智能实验小车行车中的综合数据；

所述数据处理平台包括路径数据整合模块、障碍数据整合模块和行车状态分析模块，用于对智能实验小车采集到的路径数据和障碍物数据进行整合分析，并结合行车状态数据，分析出智能实验小车的当前全面数据；

所述智能控制平台包括应急避障模块、路径跟踪模块和模型预测模块，用于对规避智能实验小车行车路径上的障碍和行车路径的准确跟踪，并结合仿真模型预测智能实验小车的未来行车数据，评估出存在的异常情况；

所述执行驱动平台用于接收智能控制平台发出的控制指令，并将指令传输给智能实验小车，控制其转向和加减速。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述车辆检测模块由电池检测单元和车辆定位单元组成；

通过电池检测单元能够实时的检测智能实验小车当前状态下的电池电量的余量多少，判断智能实验小车的续航里程；

通过车辆定位单元能够实时的检测智能实验小车行车状态下的具体位置，判断智能实验小车与预设路径的偏差度。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述行走检测模块由路线检测单元和障碍物检测单元组成；

通过路线检测单元能够检测智能实验小车已行走过的路径走向数据，并沿途记录各个路径节点，与预设路径进行温吻合比较；

通过障碍物检测单元能够检测智能实验小车行走路径当中出现的障碍物数据，获取障碍物的图像和视频信息，判断障碍物对智能试验小车的行走路径影响程度。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述应急避障模块由特征识别单元和路线重组单元组成；

通过特征识别单元能够识别障碍物的特征，并标记障碍物在行车路径中的影响区域，判断障碍物与行车路径的重合度；

通过路线重组单元能够重新规划智能实验小车的行车路线，使其避开障碍物，并在避开障碍物后重新回到预设路径上。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述路径跟踪模块由路径匹配单元和节点定位单元组成；

通过路径匹配单元能够对智能实验小车已行走过的路径与预设路径进行一致性的对比，判断智能实验小车行走路径的准确度；

通过节点定位单元能够对智能实验小车行走过路径上进行数据采集点的标记，并定位标记点在路径上所对应的位置。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述模型预测模块由仿真建模单元、数据导入单元和预测评估单元组成；

通过仿真建模单元能够将智能实验小车在已行走路径上采集到的所有信息进行整合，并结合三维建模技术建立符合智能实验小车行走状态的仿真模型；

通过数据导入单元能够将所采集到的数据逐一的导入三维仿真模型内，并标记各个数据的位置；

通过预测评估单元能够根据之前智能实验小车所行走的采集数据，分析出数据的发展趋势，评估出智能实验小车后续的行走状态。

作为上述技术方案的进一步描述：

所述执行驱动平台包括横向控制模块和纵向控制模块；

所述横向控制模块用于接收智能控制平台内产生的横向控制指令，并控制智能实验小车进行左右转向；

所述纵向控制模块用于接收智能控制平台内产生的纵向控制指令，并控制智能实验小车进行前后移动和加减速。

一种智能实验小车，该智能实验小车包括权利要求1至7任意一项所述的智能实验小车控制系统，智能实验小车还包括检测机构、控制机构、横向控制机构和纵向控制机构，其中，检测机构获取采集数据传输至控制机构，控制机构分析数据并生成控制指令，传输至横向控制机构和纵向控制机构。

本发明提供了一种智能实验控制系统。具备以下有益效果：

该控制系统采用行车实时动态检测的方式，可以对智能实验小车行走前、中、后期的行车数据进行全面的采集分析，准确的判断出智能实验小车行走路径的准确度，在实现智能实验小车路径跟踪的同时，对行车路径上的障碍物进行避障，并结合建模预测技术评估智能实验小车未来的行走趋势和状态，从而控制智能实验小车准确、安全的完整预设路径，提高智能实验小车的控制效果。

附图说明

图1为本发明提出的一种智能实验控制系统的示意图；

图2为本发明中车辆检测模块的示意图；

图3为本发明中行走检测模块的示意图；

图4为本发明中应急避障模块的示意图；

图5为本发明中路径跟踪模块的示意图；

图6为本发明中模型预测模块的示意图；

图7为本发明提出的一种智能实验小车的结构示意图。

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。

如图1所示，一种智能实验控制系统，包括行车检测平台、数据处理平台、智能控制平台和执行驱动平台：

行车检测平台包括车辆检测模块和行走检测模块，用于对智能实验小车的车辆性能数据和行走路径数据进行数据的采集，获取智能实验小车行车中的综合数据；

数据处理平台包括路径数据整合模块、障碍数据整合模块和行车状态分析模块，用于对智能实验小车采集到的路径数据和障碍物数据进行整合分析，并结合行车状态数据，分析出智能实验小车的当前全面数据；

智能控制平台包括应急避障模块、路径跟踪模块和模型预测模块，用于对规避智能实验小车行车路径上的障碍和行车路径的准确跟踪，并结合仿真模型预测智能实验小车的未来行车数据，评估出存在的异常情况；

执行驱动平台用于接收智能控制平台发出的控制指令，并将指令传输给智能实验小车，控制其转向和加减速。

该控制系统采用行车实时动态检测的方式，可以对智能实验小车行走前、中、后期的行车数据进行全面的采集分析，准确的判断出智能实验小车行走路径的准确度，在实现智能实验小车路径跟踪的同时，对行车路径上的障碍物进行避障，并结合建模预测技术评估智能实验小车未来的行走趋势和状态，从而控制智能实验小车准确、安全的完整预设路径，提高智能实验小车的控制效果。

如图2所示，车辆检测模块由电池检测单元和车辆定位单元组成；

通过电池检测单元能够实时的检测智能实验小车当前状态下的电池电量的余量多少，判断智能实验小车的续航里程；通过车辆定位单元能够实时的检测智能实验小车行车状态下的具体位置，判断智能实验小车与预设路径的偏差度；

车辆检测模块对应的检测设备包括温度传感器、电池电量传感器等设备，实现对车辆性能参数相关数据的采集检测。

如图3所示，行走检测模块由路线检测单元和障碍物检测单元组成；

通过路线检测单元能够检测智能实验小车已行走过的路径走向数据，并沿途记录各个路径节点，与预设路径进行温吻合比较；通过障碍物检测单元能够检测智能实验小车行走路径当中出现的障碍物数据，获取障碍物的图像和视频信息，判断障碍物对智能试验小车的行走路径影响程度；

行走检测模块对应的检测设备包括红外摄像机、超声波测距仪等设备，实现对路径和障碍物相关数据的采集检测。

如图4所示，应急避障模块由特征识别单元和路线重组单元组成；

通过特征识别单元能够识别障碍物的特征，并标记障碍物在行车路径中的影响区域，判断障碍物与行车路径的重合度；通过路线重组单元能够重新规划智能实验小车的行车路线，使其避开障碍物，并在避开障碍物后重新回到预设路径上。

如图5所示，路径跟踪模块由路径匹配单元和节点定位单元组成；

通过路径匹配单元能够对智能实验小车已行走过的路径与预设路径进行一致性的对比，判断智能实验小车行走路径的准确度；通过节点定位单元能够对智能实验小车行走过路径上进行数据采集点的标记，并定位标记点在路径上所对应的位置。

如图6所示，模型预测模块由仿真建模单元、数据导入单元和预测评估单元组成；

通过仿真建模单元能够将智能实验小车在已行走路径上采集到的所有信息进行整合，并结合三维建模技术建立符合智能实验小车行走状态的仿真模型；通过数据导入单元能够将所采集到的数据逐一的导入三维仿真模型内，并标记各个数据的位置；通过预测评估单元能够根据之前智能实验小车所行走的采集数据，分析出数据的发展趋势，评估出智能实验小车后续的行走状态。

如图1所示，执行驱动平台包括横向控制模块和纵向控制模块；

横向控制模块用于接收智能控制平台内产生的横向控制指令，并控制智能实验小车进行左右转向；纵向控制模块用于接收智能控制平台内产生的纵向控制指令，并控制智能实验小车进行前后移动和加减速。

如图7所示，一种智能实验小车，该智能实验小车包括智能实验小车控制系统，智能实验小车还包括检测机构、控制机构、横向控制机构和纵向控制机构，其中，检测机构获取采集数据传输至控制机构，控制机构分析数据并生成控制指令，传输至横向控制机构和纵向控制机构。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种智能实验控制系统，包括行车检测平台、数据处理平台、智能控制平台和执行驱动平台，其特征在于：

所述行车检测平台包括车辆检测模块和行走检测模块，用于对智能实验小车的车辆性能数据和行走路径数据进行数据的采集，获取智能实验小车行车中的综合数据；

所述数据处理平台包括路径数据整合模块、障碍数据整合模块和行车状态分析模块，用于对智能实验小车采集到的路径数据和障碍物数据进行整合分析，并结合行车状态数据，分析出智能实验小车的当前全面数据；

所述智能控制平台包括应急避障模块、路径跟踪模块和模型预测模块，用于对规避智能实验小车行车路径上的障碍和行车路径的准确跟踪，并结合仿真模型预测智能实验小车的未来行车数据，评估出存在的异常情况；

所述执行驱动平台用于接收智能控制平台发出的控制指令，并将指令传输给智能实验小车，控制其转向和加减速；

所述模型预测模块由仿真建模单元、数据导入单元和预测评估单元组成；

通过仿真建模单元能够将智能实验小车在已行走路径上采集到的所有信息进行整合，并结合三维建模技术建立符合智能实验小车行走状态的仿真模型；

通过数据导入单元能够将所采集到的数据逐一的导入三维仿真模型内，并标记各个数据的位置；

通过预测评估单元能够根据之前智能实验小车所行走的采集数据，分析出数据的发展趋势；

所述车辆检测模块由电池检测单元和车辆定位单元组成；

通过电池检测单元能够实时的检测智能实验小车当前状态下的电池电量的余量多少；

通过车辆定位单元能够实时的检测智能实验小车行车状态下的具体位置；

所述行走检测模块由路线检测单元和障碍物检测单元组成；

通过路线检测单元能够检测智能实验小车已行走过的路径走向数据，并沿途记录各个路径节点；

通过障碍物检测单元能够检测智能实验小车行走路径当中出现的障碍物数据，获取障碍物的图像和视频信息。

2.根据权利要求1所述的一种智能实验控制系统，其特征在于：所述应急避障模块由特征识别单元和路线重组单元组成；

通过特征识别单元能够识别障碍物的特征，并标记障碍物在行车路径中的影响区域；

通过路线重组单元能够重新规划智能实验小车的行车路线，使其避开障碍物，并在避开障碍物后重新回到预设路径上。

3.根据权利要求1所述的一种智能实验控制系统，其特征在于：所述路径跟踪模块由路径匹配单元和节点定位单元组成；

通过路径匹配单元能够对智能实验小车已行走过的路径与预设路径进行一致性的对比；

通过节点定位单元能够对智能实验小车行走过路径上进行数据采集点的标记，并定位标记点在路径上所对应的位置。

4.根据权利要求1所述的一种智能实验控制系统，其特征在于：所述执行驱动平台包括横向控制模块和纵向控制模块；

所述横向控制模块用于接收智能控制平台内产生的横向控制指令，并控制智能实验小车进行左右转向；

所述纵向控制模块用于接收智能控制平台内产生的纵向控制指令，并控制智能实验小车进行前后移动和加减速。

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