CN203038109U - 一种自动趋光小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种自动趋光小车，其特征是：底板底部后面设有两动力轮，底部前面设有万向轮，所述动力轮通过联轴器连接直流减速电机；所述底板上设有主板，主板上设有单片机、电压比较器，底板前端设有光敏电阻传感器，所述光敏电阻传感器连接电压比较器，电压比较器连接单片机，单片机连接控制直流减速电机。本趋光小车利用左右两个光敏电阻传感器实现对小车左右方位亮度的比较判断，采用比较电压的方式来判断光源的方向，然后输入到单片机进行处理，然后由单片机根据所处理结果实现对小车运行方向的控制，从而实现趋光。本实用新型实现了对小车运动状态的实时控制，具有趋光行驶功能，且结果简单，控制灵活可靠，精度高。

Description

一种自动趋光小车

技术领域

本实用新型涉及一种探测设备，特别是一种适用于探测领域的自动趋光小车。

背景技术

随着生产自动化的发展，智能小车已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。而视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，但其价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中，考虑使用接近传感器是一种实用有效的方法。

发明内容

为弥补现有技术的不足，本实用新型提供一种结构简单的自动趋光小车。

本实用新型是通过如下技术实现的：

一种自动趋光小车，其特征是：包括底板、单片机、光敏电阻传感器、电压比较器、动力轮、万向轮，所述底板底部后面设有左右两动力轮，底部前面设有万向轮，所述动力轮分别通过联轴器连接直流减速电机；所述底板上设有主板，主板上设有单片机、电压比较器，底板前端设有左右两个光敏电阻传感器，所述光敏电阻传感器连接电压比较器，电压比较器连接单片机，单片机连接控制直流减速电机。

所述光敏电阻传感器固定在传感器支架上，传感器支架设在上下滑动支架的滑槽内，上下滑动支架设在左右滑动支架的导轨内，在所述滑槽和导轨上设有螺钉与螺母以固定光敏电阻传感器的位置。

所述万向轮为无自身转弯半径且安装高度低的带帽沿钢球轮。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本趋光小车利用光敏电阻的感光特性对光源信号检测，应用所安装的左右两个光敏电阻传感器，实现对小车左右方位亮度的比较判断，利用光敏电阻在不同强度光照下电阻分压的不同，采用比较电压的方式来判断光源的方向，然后输入到单片机进行处理，然后由单片机根据所处理结果实现对小车运行方向的控制，从而实现趋光。本实用新型实现了对小车运动状态的实时控制，具有趋光行驶功能，且结果简单，控制灵活可靠，精度高。

附图说明

下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。

图1为本实用新型的正视图；

图2为本实用新型的左视图；

图3为本实用新型的俯视图；

图4为本实用新型的仰视图；

图5为本实用新型的结构原理图；

图中，1主板，2光敏电阻支架，3上下滑动支架，4左右滑动支架，5动力轮，6底板，7万向轮，8光敏电阻传感器，9联轴器，10电机固定支架，11直流减速电机，12电池盒。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。该实施例为一种自动趋光小车，其特征是：包括底板6、单片机、光敏电阻传感器8、电压比较器、动力轮5、万向轮7，所述底板6底部后面设有左右两动力轮5，底部前面设有万向轮7，所述动力轮5分别通过联轴器9连接直流减速电机11；所述底板6上设有主板1，主板1上设有单片机、电压比较器，底板6前端设有左右两个光敏电阻传感器8，所述光敏电阻传感器8连接电压比较器，电压比较器连接单片机，单片机连接控制直流减速电机11。所述光敏电阻传感器8固定在传感器支架2上，传感器支架2设在上下滑动支架3的滑槽内，上下滑动支架3设在左右滑动支架4的导轨内，在所述滑槽和导轨上设有螺钉与螺母以固定光敏电阻传感器8的位置。所述万向轮7为无自身转弯半径且安装高度低的带帽沿钢球轮。

本自动趋光小车要实现自动趋光行驶功能就必须要感知光源，本实用新型利用光敏电阻在不同强度光照下电阻分压的不同实现趋光行驶。光敏电阻的感光特性：在黑暗环境里，它的电阻值很高，当受到光照时，光敏电阻阻值下降，光照愈强，阻值愈低。趋光小车要实现趋光行驶功能就必须要感知光源，传感器相当给小车一个视觉功能。光源检测利用光敏电阻的感光特性对光源信号检测，由此在所设计的简易小车基础上，应用所安装的左右两个光敏电阻传感器8，实现对小车左右方位亮度的比较判断，并将比较数据传送至单片机进行处理，然后由单片机根据所处理结果实现对小车运行方向的控制，从而实现趋光。本实用新型采用MCS-51系列中的89C51单片机作为整机的控制单元，智能趋光利用光敏电阻在不同强度光照下电阻分压的不同实现趋光行驶。采用比较电压的方式来判断光源的方向，然后输入到单片机进行处理，最后通过电机做出相应的反应。本实用新型实现了对小车运动状态的实时控制，控制灵活、可靠，精度高。小车的结构设计如附图1-4所示。小车前进的稳定性和灵活性要求较高，所以采用如下几个方面的考虑：

①小车的底板6采用5mm厚的铝合金，这样既能满足结构强度和刚度的要求，又节省重量。   

②为了保证小车能够正常稳定的运行，需要保证两个动力轮5的同轴度，所以在底板6加工过程中特别加工了电机支座的凹槽，这样配合利用铝合金制作的电机支座的90度直角，使轮胎平面完全垂直于安装平面，使胎面和地面保持水平，同时在结构方面保证了两个轮子的同轴度，使其运行轨迹正常。

③考虑到本小车是靠光敏电阻传感器进行寻找光源工作的，为了减小运行时其他外界光源在地面的反光对传感器产生的影响，而使小车产生错误动作。所以设计小车的底盘尽可能的低，以便利用自身的阴影对其他外来光源进行屏蔽，降低光敏电阻传感器8错误响应的几率。

④考虑到环境的变化可能会对小车的工作产生影响，为了使小车环境适应能力增强，在小车底板6预留有许多定位孔，用以以后扩展小车的其他模块。

⑤考虑到目标光源的高度及位置不确定性，将光敏电阻传感器8的光敏电阻支架2改为可滑动的结构，使光敏电阻传感器8上下高度可调以适应目标光源的位置高度。这样可以使小车更准确及时的搜寻到目标光源的位置。

⑥小车本体质量很轻，这样电机才不会过载，使电池给电机提供足够的电能。

⑦轮胎的选择：小车采用轮式推进方式，主动轮直径为66mm。为增大动力轮与地面间的摩擦力，减少动力轮空转打滑而造成的运动偏差，保证小车动作的及时响应，所以使用专业橡胶轮胎，摩擦大，抓地性能好，耐磨。

⑧联轴器的选择：为了保证车轮的稳定性我们设计动力轮5与电机11采用联轴器9连接。采用黄铜联轴器结构，稳固，强度高。这样就大大保证了小车高速运行时的稳定性。

⑨万向轮的选择：小车采用两个动力轮5差动驱动，一个万向轮7支撑平衡。这样保证了小车的稳定性，同时可以使小车小巧灵活。动力轮5分开置于机体左右两侧，支撑点处应用万向轮7，但考虑到万向轮7自身存在转弯半径，而且安置位置过高，不符合设计要求。所以采用无自身转弯半径且安装高度低的带帽沿钢球轮。为了保持在转弯过程中小车整体的几何中心不会偏移太大，所以支撑轮的自身摩擦阻尼应该足够小，而钢球轮正好可以满足以上条件。采用这种转向结构后，小车可以更加灵活的转弯，完全能达到设计要求。

小车的光敏电阻传感器8由光敏电阻组成，分布于小车的左边、右边，如附图所示。通过左右两边传感器收集亮度信号的差值来确定小车前进的方向。考虑到目标光源的放置高度不确定及现场条件的差别，为了使小车更快的发现目标光源节省时间，所以将光敏电阻支架2设计为可沿底板6滑动的结构，通过螺钉与螺母的配合来夹紧固定，并且光敏电阻传感器8在高度方向也可以沿着导轨滑动同样利用螺钉与螺母的配合来夹紧固定。这样增加了光敏电阻的自由度，使得小车能够更好的适应现场环境。

Claims (3)

1.一种自动趋光小车，其特征是：包括底板（6）、单片机、光敏电阻传感器（8）、电压比较器、动力轮（5）、万向轮（7），所述底板（6）底部后面设有左右两动力轮（5），底部前面设有万向轮（7），所述动力轮（5）分别通过联轴器（9）连接直流减速电机（11）；所述底板（6）上设有主板（1），主板（1）上设有单片机、电压比较器，底板（6）前端设有左右两个光敏电阻传感器（8），所述光敏电阻传感器（8）连接电压比较器，电压比较器连接单片机，单片机连接控制直流减速电机（11）。

2.根据权利要求1所述的自动趋光小车，其特征是：所述光敏电阻传感器（8）固定在传感器支架（2）上，传感器支架（2）设在上下滑动支架（3）的滑槽内，上下滑动支架（3）设在左右滑动支架（4）的导轨内，在所述滑槽和导轨上设有螺钉与螺母以固定光敏电阻传感器（8）的位置。

3.根据权利要求1或2所述的自动趋光小车，其特征是：所述万向轮（7）为无自身转弯半径且安装高度低的带帽沿钢球轮。

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