CN205193589U - 基于多传感器的智能循迹小车控制系统 - Google Patents
基于多传感器的智能循迹小车控制系统 Download PDFInfo
- Publication number
- CN205193589U CN205193589U CN201520919939.8U CN201520919939U CN205193589U CN 205193589 U CN205193589 U CN 205193589U CN 201520919939 U CN201520919939 U CN 201520919939U CN 205193589 U CN205193589 U CN 205193589U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- module
- steering wheel
- direct current
- dolly
- current generator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Abstract
本实用新型涉及控制技术领域，具体说是基于多传感器的智能循迹小车控制系统，包括驱动小车行走的直流电机和获取小车前面路径信息的图像采集模块，还包括核心控制模块和驱动小车舵机工作的舵机转向模块，所述核心控制模块根据图像采集模块的信息控制所述直流电机和舵机转向模块的工作，一电源模块分别为直流电机、图像采集模块、核心控制模块和舵机转向模块供电。本实用新型不仅可实现自主智能循迹，也可通过核心控制模块、无线通信模块及PC控制上位机实现小车人工遥控循迹，具有循迹精度高、鲁棒性强、实时性好、人机交互的特点，能够迅速而准确地对路径信息进行辨识和跟踪。
Description
技术领域
本实用新型涉及智能控制技术领域，具体说是基于多传感器的智能循迹小车控制系统。
背景技术
智能循迹小车又被称为AutomatedGuidedVehicle，简称AGV，是二十世纪五十年代研发出来的新型智能搬运机器人。智能循迹小车是指装备如电磁，光学或其他自动导引装置，可以沿设定的引导路径行驶的安全运输车。工业应用中采用充电蓄电池为主要的动力来源，可通过电脑程序来控制其选择运动轨迹以及其它动作，也可把电磁轨道黏贴在地板上来确定其行进路线，无人搬运车通过电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作，无需驾驶员操作，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。
AGV的另一个特点是高度自动化和高智能化，可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等灵活改变行驶路径，而且改变运行路径的费用与传统的输送带和传送线相比非常低廉。AGV小车一般配有装卸机构，可与其它物流设备自动接口，实现货物装卸与搬运的全自动化过程。
但现有的循迹小车智能化程度较低、循迹精度不高，无法有效地实现自动循迹与人工遥控循迹有机结合，循迹方式较单一，且在循迹过程中存在稳定性差的缺点。
实用新型内容
针对上述技术问题，本实用新型提供一种基于多传感器的智能循迹小车控制系统，通过该系统不仅可实现小车自主智能循迹，也可通过核心控制模块、无线通信模块及PC控制上位机实现小车人工遥控循迹。
本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案为：基于多传感器的智能循迹小车控制系统，包括驱动小车行走的直流电机和获取小车前面路径信息的图像采集模块，还包括核心控制模块和驱动小车舵机工作的舵机转向模块，所述核心控制模块根据图像采集模块的信息控制所述直流电机和舵机转向模块的工作，一电源模块分别为直流电机、图像采集模块、核心控制模块和舵机转向模块供电。
作为优选，所述核心控制模块通过电机驱动模块控制直流电机的工作。
作为优选，设有车速检测模块，所述核心控制模块根据车速检测模块的信息控制所述直流电机和舵机转向模块的工作。
作为优选，所述电源模块包括锂电池，该锂电池直接为所述直流电机供电，该锂电池通过电压转换模块分别为所述图像采集模块、核心控制模块、车速检测模块和舵机转向模块供电。
作为优选，所述核心控制模块通过无线通信模块与PC控制上位机通信。
从以上技术方案可知，本实用新型不仅可实现自主智能循迹，也可通过核心控制模块、无线通信模块及PC控制上位机实现小车人工遥控循迹，具有循迹精度高、鲁棒性强、实时性好、人机交互的特点，能够迅速而准确地对路径信息进行辨识和跟踪。
附图说明
图1是本实用新型的结构框图。
图2是本实用新型中电源模块的结构框图。
图3是本实用新型中电机驱动模块电路图。
图4是本实用新型中车速检测模块的编码器三相输出波形图。
图5是本实用新型中核心控制模块与图像采集模块连接图。
具体实施方式
下面结合附图详细介绍本实用新型：
如图1，基于多传感器的智能循迹小车控制系统，其包括驱动小车行走的直流电机5和获取小车前面路径信息的图像采集模块2，还包括核心控制模块1和驱动小车舵机工作的舵机转向模块4，所述核心控制模块根据图像采集模块的信息控制所述直流电机和舵机转向模块的工作，一电源模块8分别为直流电机、图像采集模块、核心控制模块和舵机转向模块供电；同时还设有车速检测模块3，所述核心控制模块根据车速检测模块的信息控制所述直流电机和舵机转向模块的工作。其中，核心控制模块采用Freescale半导体公司的16位MC9S12XS128MAL单片机，它负责接收轨迹信息、小车速度等反馈量，并将这些反馈信息进行适当处理后，形成合适的控制量，对舵机和直流电机进行控制，进而实现智能循迹小车的转向、加减速和制动等动作；图像采集模块采用OV7620数字图像传感器获取车体前面的路径信息；车速检测模块采用欧姆龙公司生产的E5A2-CWZ3型增量式光电编码器测量小车的行驶速度；舵机转向模块采用FutabaS3010舵机来控制小车舵机转向。
在实施过程中，所述核心控制模块通过电机驱动模块6控制直流电机的工作，电机驱动模块采用两片BTS7960芯片接成全桥驱动电路，使整个电机驱动电路具有强劲的制动和刹车能力；所述电源模块8包括锂电池81，如图2，该锂电池直接为所述直流电机供电，该锂电池通过电压转换模块82分别为所述图像采集模块、核心控制模块、车速检测模块和舵机转向模块供电，电压转换模块采用LM2940和LM2596-ADJ电源电路。
本控制系统的核心控制模块1通过无线通信模块7与PC控制上位机9通信，本实用新型采用增量式PID算法控制直流电机的转速，通过核心控制模块对小车行驶线路进行处理；小车不仅可实现自主智能循迹，也可通过核心控制模块、无线通信模块及PC控制上位机实现小车人工遥控循迹。
本系统的核心控制模块的主控芯片选择Freescale半导体公司的16位MC9S12XS128MAL单片机(MCU)，该芯片体积小（112个引脚），宽电压(3.1V-5.5V),运算速度快（16bit，40MHz)，具有丰富的外设，很适合车模控制。主要片内资源包括8路8bitPWM输出，8路12bitA/D转换，8路16bit定时器，最多59个普通I/O口，可与5V器件直接相连，内置128KbFlash。电源模块主要为核心控制模块单片机主控芯片、图像采集模块、转向舵机模块、电机驱动模块及直流电机提供稳定的直流电源。单片机和大部分元器件都是5V供电，电机驱动电路是6.8V供电的，所以控制系统必须有完善的电源管理电路。18650锂电池电量充足，标准电压为3.7V，可将两颗18650锂电池串联提供7.4V电压，分别采用LM2940将7.4V转为5V，采用LM2596-ADJ将7.4V转为6.8V。
电机驱动模块用来驱动直流电机进行加速、减速、制动和停止动作。在智能循迹小车系统中，大部分的控制信号都是由单片机输出，设计要求单片机既要保证正常工作又要求低功耗，然而大多数单片机的工作电压都较低，远不足以驱动较大功率负载的能力。因此，必须在单片机与电机之间增加驱动电路提高其驱动能力，使单片机能够完成对负载的控制。但在实际工作中，由于直流电机内阻仅有430mΩ，而芯片内部每个金氧半场效晶体管导通电阻在120mΩ以上，增大了回路中的总电阻值，导致电机驱动效率降低。而英飞凌公司出品的BTS7960半桥驱动芯片可以很好的解决驱动效率低的问题。它具有过压、过流、过温保护功能，输入PWM频率可达到25KHZ，电源电压5V~25V，最大驱动电流可达43A。此外，BTS960芯片输入信号为TTL电平，可直接与单片机相连，此外，为了防止干扰，该模块在OUTl，OUT2安装有两个谐波吸收电容。其中PWM1、PWM2为PWM信号输入端，在调试过程中，PWM1对应OUT1,PWM2对应OUT2；+5V和GND之间要加5V电源给隔离电路供电；当小车从高速行驶的直道突然进入急弯时，仅仅通过停止单向的PWM波输出是不行的，还要输出反向的PWM波，达到瞬间减速的的，因此，要求电机可以正反转，故采用两片BTS7960芯片接成全桥驱动电路，具体见图3所示，使整个电机驱动电路具有强劲的制动和刹车能力。
车速检测模块主要用于控制智能小车的行驶速度，使得小车在直道时可以全速行驶，在急转弯吋也不至于速度过快而冲出赛道。控制系统选用增量式光电编码器，它每转动一圈都会输出一定数目的脉冲信号，通过单位时间内测量得到的脉冲个数，即可得出电机的转速。实践证明，采用光电编码器虽然成本较高，但测量精度很高，稳定性好，因此选择使用欧姆龙公司生产的E5A2-CWZ3型增量式光电编码器测量智能小车的行驶速度，分辨率为500线/R，三相输出，可测正反转，各相输出波形如图4所示。
舵机转向模块主要涉及舵机的安装姿态问题，它关系到智能小车转向的响应速度及灵敏度。通常，舵机的安装有两种姿态：直立式安装和卧式安装。在卧式安装的情况下，由于舵机连接两边车轮的连杆长度不相等，造成两边力矩不等，极易造成舵机对两边车轮转向的响应吋间不相等，如果采用直立式安装的话，把舵机安放在小车前端中间位置，可以很好的避免舵机卧式安装的缺陷，保证两边车轮转向响应时间相等，提高转向灵敏度。舵机转向模块采用的是FutabaS3010舵机，S3010舵机输出端有三根线，分别为接地线（黑色）、电源线（红色）以及信号线（白色）。为了提高舵机响应速度，选择6.9V工作电压，并将MC9S12XS128单片机控制器内部的两路8位输出PWM2和PWM3级联成为一个16位PWM输出，然后通过PWM2通道输出脉冲调制信号。
图像采集模块采用采集图像传感器，单片机采集图像传感器的数据有模拟和数字两种方式。模拟信号采集方法需先将摄像头输出的复合视频信号进行分离，得到独立的同步信号和视频模拟量信号，然后根据同步信号对模拟视频信号进行A/D转换或者运用硬件二值化电路对模拟视频信号进行二值化。但是，由于使用的是单片机内部A/D，图像的分辨率完全取决于A/D的转换速率，此外，单片机超频是有极限的，单纯的靠超频来提高采集点数会造成系统的不稳定。而数字图像釆集方法是利用CMOS图像传感器可以直接输出并行数字信号和时序信号的特点，直接读取传感器的数字输出。该方案性能稳定，不需要A/D,也不需要增加外围的同步信号分离电路。图像釆集工作在单片机内部就变成了按照一定顺序将外部数据并行读入，故程序简单，采集速度快。因此，图像采集模块采用CMOS数字图像传感器OV7620获取车体前面的路径信息，单片机根据采集到的路径图像数据，提取和识别赛道引导线，并根据图像中黑色引导线与车体之间的偏离程度，通过PWM控制信号调节信号占空比，进而控制S3010舵机转角和直流电机转速，使得智能小车能够快速平稳的沿预定路径行驶功能，单片机MC9S12XS128MAL与OV7620端口连接如图5所示。
上述实施方式仅供说明本实用新型之用，而并非是对本实用新型的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本实用新型精神和范围的情况下，还可以作出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也应属于本实用新型的范畴。
Claims (5)
1.基于多传感器的智能循迹小车控制系统，包括驱动小车行走的直流电机和获取小车前面路径信息的图像采集模块，其特征在于：还包括核心控制模块和驱动小车舵机工作的舵机转向模块，所述核心控制模块根据图像采集模块的信息控制所述直流电机和舵机转向模块的工作，一电源模块分别为直流电机、图像采集模块、核心控制模块和舵机转向模块供电。
2.根据权利要求1所述智能循迹小车控制系统，其特征在于：所述核心控制模块通过电机驱动模块控制直流电机的工作。
3.根据权利要求1或2所述智能循迹小车控制系统，其特征在于：设有车速检测模块，所述核心控制模块根据车速检测模块的信息控制所述直流电机和舵机转向模块的工作。
4.根据权利要求3所述智能循迹小车控制系统，其特征在于：所述电源模块包括锂电池，该锂电池直接为所述直流电机供电，该锂电池通过电压转换模块分别为所述图像采集模块、核心控制模块、车速检测模块和舵机转向模块供电。
5.根据权利要求3所述智能循迹小车控制系统，其特征在于：所述核心控制模块通过无线通信模块与PC控制上位机通信。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520919939.8U CN205193589U (zh) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | 基于多传感器的智能循迹小车控制系统 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201520919939.8U CN205193589U (zh) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | 基于多传感器的智能循迹小车控制系统 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN205193589U true CN205193589U (zh) | 2016-04-27 |
Family
ID=55786562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201520919939.8U Expired - Fee Related CN205193589U (zh) | 2015-11-18 | 2015-11-18 | 基于多传感器的智能循迹小车控制系统 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN205193589U (zh) |
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105929831A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-09-07 | 王玉华 | 一种智能小车控制系统 |
| CN106781883A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 合肥工业大学 | 一种多功能便携式光电测控综合实验平台 |
| CN106873683A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-06-20 | 华北电力大学（保定） | 一种用于监督学习的智能车系统 |
| CN106909159A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-06-30 | 南京工业职业技术学院 | 一种区域巡逻系统 |
| CN107065849A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-08-18 | 苏州市职业大学 | 一种自动寻迹小车的灰度识别装置 |
| CN107065875A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-08-18 | 南京工业职业技术学院 | 一种智能路径寻迹系统 |
| CN107329479A (zh) * | 2017-08-26 | 2017-11-07 | 郑州大学 | 一种基于ATmega8的智能写字小车系统 |
| CN107943035A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-04-20 | 安徽师范大学 | 导航行驶装置 |
| CN108107889A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 浙江理工大学 | 一种自带分拣装置的高效率物流小车 |
| CN108891303A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-27 | 苏州工业园区职业技术学院 | 一种基于单片机的两轮智能车 |
| CN109696910A (zh) * | 2017-10-23 | 2019-04-30 | 深圳市优必选科技有限公司 | 一种舵机运动控制方法及装置、计算机可读存储介质 |
| CN110390225A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-10-29 | 广州番禺职业技术学院 | 车辆视频巡线系统 |
| CN111813006A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 上海艾默优科技有限公司 | 一种智能小车驱动控制系统 |
| CN112107125A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-22 | 电子科技大学 | 一种基于人脸识别的智能坐姿矫正方法 |
-
2015
- 2015-11-18 CN CN201520919939.8U patent/CN205193589U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (16)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105929831A (zh) * | 2016-06-28 | 2016-09-07 | 王玉华 | 一种智能小车控制系统 |
| CN107065849A (zh) * | 2016-12-02 | 2017-08-18 | 苏州市职业大学 | 一种自动寻迹小车的灰度识别装置 |
| CN106781883A (zh) * | 2017-01-11 | 2017-05-31 | 合肥工业大学 | 一种多功能便携式光电测控综合实验平台 |
| CN106873683A (zh) * | 2017-04-12 | 2017-06-20 | 华北电力大学（保定） | 一种用于监督学习的智能车系统 |
| CN106909159A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-06-30 | 南京工业职业技术学院 | 一种区域巡逻系统 |
| CN107065875A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-08-18 | 南京工业职业技术学院 | 一种智能路径寻迹系统 |
| CN107329479A (zh) * | 2017-08-26 | 2017-11-07 | 郑州大学 | 一种基于ATmega8的智能写字小车系统 |
| CN109696910A (zh) * | 2017-10-23 | 2019-04-30 | 深圳市优必选科技有限公司 | 一种舵机运动控制方法及装置、计算机可读存储介质 |
| CN109696910B (zh) * | 2017-10-23 | 2022-04-15 | 深圳市优必选科技有限公司 | 一种舵机运动控制方法及装置、计算机可读存储介质 |
| CN107943035A (zh) * | 2017-11-23 | 2018-04-20 | 安徽师范大学 | 导航行驶装置 |
| CN108107889A (zh) * | 2017-12-07 | 2018-06-01 | 浙江理工大学 | 一种自带分拣装置的高效率物流小车 |
| CN108107889B (zh) * | 2017-12-07 | 2023-10-13 | 浙江理工大学 | 一种自带分拣装置的高效率物流小车 |
| CN110390225A (zh) * | 2018-04-16 | 2019-10-29 | 广州番禺职业技术学院 | 车辆视频巡线系统 |
| CN108891303A (zh) * | 2018-05-30 | 2018-11-27 | 苏州工业园区职业技术学院 | 一种基于单片机的两轮智能车 |
| CN111813006A (zh) * | 2019-04-12 | 2020-10-23 | 上海艾默优科技有限公司 | 一种智能小车驱动控制系统 |
| CN112107125A (zh) * | 2020-09-18 | 2020-12-22 | 电子科技大学 | 一种基于人脸识别的智能坐姿矫正方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN205193589U (zh) | 基于多传感器的智能循迹小车控制系统 | |
| CN205333083U (zh) | 基于激光导航的agv小车 | |
| CN106737698A (zh) | 一种搬运机器人的智能控制方法 | |
| CN201965486U (zh) | 智能循迹小车 | |
| CN107253203A (zh) | 多模式智能玩具搜集机器人 | |
| CN205827239U (zh) | 一种agv无线集中控制系统 | |
| CN203502825U (zh) | 一种循线轨迹车 | |
| Li et al. | Intelligent tracking obstacle avoidance wheel robot based on arduino | |
| CN205121333U (zh) | 一种agv车载控制系统 | |
| CN204203771U (zh) | 一种电动伺服机构 | |
| CN205210682U (zh) | 一种智能车控制系统 | |
| CN205239481U (zh) | 一种基于仿人智能控制的无人地面车辆自动驾驶系统 | |
| CN110531758A (zh) | 一种agv控制系统及方法 | |
| CN107678430A (zh) | Agv小车控制系统 | |
| CN207164585U (zh) | 一种自主导航的移动机器人 | |
| CN201993644U (zh) | 智能寻迹小车 | |
| CN204965187U (zh) | 一种基于机器视觉的循迹小车 | |
| CN206311970U (zh) | 基于stm32的智能循迹监控小车系统 | |
| CN206788588U (zh) | 一种贴片机8轴运动控制系统 | |
| CN202677196U (zh) | 一种基于fpga的agv接口板 | |
| CN204209679U (zh) | 自主服务机器人 | |
| CN202205099U (zh) | 变电站智能巡检机器人导航和控制系统 | |
| CN205665589U (zh) | 一种基于面阵ccd传感器的循迹系统 | |
| CN108052108A (zh) | 一种智能泊车机器人控制系统 | |
| CN108762163B (zh) | 基于qt人机交互界面与电机伺服系统的移动机器人运动控制系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20160427 Termination date: 20181118 |