CN205460984U - 基于Labview的多功能六爪避障玩具车 - Google Patents
基于Labview的多功能六爪避障玩具车 Download PDFInfo
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Abstract
本实用新型公开一种基于Labview的多功能六爪避障玩具车，包括控制台系统和车载系统，所述控制台系统由微控制器、通讯模块、上位机和方向控制模块构成，所述上位机通过Labview控制，所述微控制器分别与通讯模块、上位机以及方向控制模块连接，所述微控制器上设有模式选择模块，所述模式选择模块包括四轮行使、六爪行使和自主行使，所述方向控制模块通过陀螺仪控制，所述车载系统由微控制器控制，包括四轮行驶模块、电机控制模块、电源模块、自动行驶模块和传感器模块，所述传感器模块包括超声波测距模块、摄像头模块、光栅测速模块和温度采集模块。
Description
技术领域
本实用新型涉及单片机技术、传感器技术、无线技术以及labview技术设计，具体涉及一种基于Labview的多功能六爪避障玩具车。
背景技术
目前 ，在企业生产技术不断提高、对自动化技术要求不断加深的环境下，智能车辆以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为自动化物流运输、柔性生产组织等系统的关键设备。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪06年代。当时斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。
玩具小车，是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的综合系统，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体，具有道路障碍自动识别、自动报警、自动制动、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。现有技术中，玩具小车在复杂的道路情况下，不能操纵和驾驶车辆绕开障碍物并沿着预定的道路(轨迹)行进。
实用新型内容
针对上述问题，本实用新型提供了一种多功能六爪避障玩具车，其目的在于：针对于小孩子的智力开发，以手动控制模块和自动控制模块，制作一种可以自主选择控制方式的玩具小车，用以开发小孩子的大脑。
本实用新型的技术解决方案：
基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：包括控制台系统和车载系统，所述控制台系统由微控制器、通讯模块、上位机和方向控制模块构成，所述上位机通过Labview控制，所述微控制器分别与通讯模块、上位机以及方向控制模块连接，所述微控制器上设有模式选择模块，所述模式选择模块包括四轮行使、六爪行使和自主行使，所述方向控制模块通过陀螺仪控制，所述车载系统由微控制器控制，包括四轮行驶模块、电机控制模块、电源模块、自动行驶模块和传感器模块，所述传感器模块包括超声波测距模块、摄像头模块、光栅测速模块和温度采集模块。
所述微控制器的型号为MC9S12XS128。
所述上位机通过LCD1602模块显示。
所述通讯模块为nRF24L01无线收发模块。
所述超声波测距模块由至少2个超声波传感器构成。
所述车载系统还包括避障系统，所述避障系统由超声波测距模块和六爪行驶模块构成，利用六爪蜘蛛脚状的支撑，活动的关节结构设计为基础，当小车遇到可越过障碍时，采用六爪行驶模式，将六爪蜘蛛脚状的支撑打开，使其可以在不改变方向的基础上，自动支撑玩具小车越过障碍，当小车无障碍时，采用四轮行走的形式。
所述车载系统还包括模式判别模块，分为手动行使模式和自主行使模式，手动行驶模式采用陀螺仪的方式或者labview控制方式，并通过按键选择的方式，选择是四轮行使还是六爪行使，当采用陀螺仪的时候根据xy轴的数据变化判断方向的旋转，根据数据的正负（当前xy数据的值与数据范围的中间值比较）控制方向。数据的大小控制某一方向的运动速度；自主行使模式的时候根据是根据单片机程序设定，根据多超声波传感器（通过布置多传感器实现无死角）传来的数据，经过数据处理后进行判断(也可以通过电机旋转他，这样360度无障碍扫除障碍)，当无障碍物时采用四轮行走模式，当有障碍物的时候根据障碍物的大小，若能够迈过去即采用六爪爬行的模式跨过去，当通过后再转变为四轮行驶；当判断前方障碍物不足以迈过去时判断左侧是否有障碍物，无左转，否则判断右侧有无障碍物，无则右转，然后前进。并在终点处设置无线红外线装置，当小车穿过红外线传感器时候，单片机接收到信号，小车停车。
所述车载系统还包括自动倒车系统，自动倒车系统是根据预先设定好的库，然后根据距离和车速，车速可以通过光电感应控制，计算倒车时间然后转弯实现倒车入库，并可根据库的间距大小，实现任意库间的倒车入库功能。
本实用新型的有益效果：
本实用新型的活动关节，全新设计，六爪蜘蛛，活动的关节结构设计，将六爪蜘蛛脚和传统玩具车绑定在一起，平时收于底部，当有障碍物时伸展六脚，采用六爪行走方式越过障碍物，然后再次转化为汽车四轮行走，从小孩子的智力开发做起，可以自主选择避障碍的形式，增加了新型的自动控制方式，多选择更高科技的多方面创新的智能玩具小车，并加入了倒车入库的游戏方式。
附图说明
图1:本实用新型控制台系统示意图；
图2:本实用新型车载系统示意图。
其中：1 控制台系统 2 模式选择模块 2-1 四轮行驶 2-2 六爪行驶 2-3 自主行驶 3 上位机 4 陀螺仪 5 通讯模块 6 车载系统 7 模式识别模块 8 四轮行驶模块 9 自动行驶模块 10 传感器模块 10-1 超声波测距模块 10-2 摄像头模块 10-3 温度采集模块 10-4 光栅测速模块 11 六爪行驶模块 12 电机控制模块 13 电源模块 14 无线接收模块。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本实用新型做进一步描述：
如图1至2所示，基于Labview的多功能六爪避障玩具车，包括控制台系统1和车载系统6，所述控制台系统1由微控制器、通讯模块5、上位机3和方向控制模块构成，所述微控制器分别与通讯模块、上位机以及方向控制模块连接，所述微控制器上设有模式选择模块2，所述模式选择模块包括四轮行使2-1、六爪行使2-2和自主行使2-3，所述方向控制模块通过陀螺仪4控制，所述车载系统6由微控制器控制，包括四轮行驶模块8、电机控制模块12、电源模块13、自动行驶模块9和传感器模块10，所述传感器模块10包括超声波测距模块10-1、摄像头模块10-2、温度采集模块10-3和光栅测速模块10-4。
其中，微控制器的型号为MC9S12XS128，上位机3为LABVIEW界面；或者用通过LCD1602模块显示（注意当用陀螺仪的时候再上面价格显示模块，显示温度等传感器信息），通讯模块5为nRF24L01无线收发模块，超声波测距模块10-1由至少2个超声波传感器构成。
所述避障系统由超声波测距模块10-1和六爪行驶模块构成，利用六爪蜘蛛脚状的支撑，活动的关节结构设计为基础，当小车遇到可越过障碍时，将六爪蜘蛛脚状的支撑打开，使其可以在不改变方向的基础上，自动支撑玩具小车越过障碍。
图1控制台系统中无线收发模块nRF24L01首先处于发射状态，当无线收发模块接收到小车开动指令信息时，发射到车载系统6的无线收发模块，并通过微控制器MC9S12XS128控制L298N电机驱动模块驱动电机，在此时DS18B20数字温度采集模块10-3、US-015超声波测距模块10-1和摄像头模块10-2将温度信息、声波和处理过的图像发送给微控制器MC9S12XS128，经过微控制器MC9S12XS128的处理信息通过LCD1602模块在控制台系统1上显示，紧接着微控制器MC9S12XS128也将信息传送给nRF24L01无线收发模块，nRF24L01无线收发模块将从微控制器MC9S12XS128接收到信息发送出去通过labview上位机3显示。这样车载系统就完成了一次周期循环状态。
车载系统如图2所示，四轮行驶远程控制车轮的前进、后退以及拐弯。控制台nRF24L01收发模块初始状态也是接收状态，当有按键按下时，微控制器MC9S12XS128读取到独立按键信息，则微控制器MC9S12XS128使nRF24L01无线收发模块转换到发射模块，将指令信息发送到车载控制系统，车载系统端接收到指令后，执行指令后同时会将环境信息发送出去，当结束按键的时候控制台自动跳转到一次接收状态，控制台将此时接收的环境信息通过LCD1602液晶显示模块显示出来，这样就能通过控制台监测车载系统端的环境信息，这个过程就是完成了控制台系统的一个周期的运转。还可以通过独立按键选择摄像机图像处理模块，就将自动识别路径，并通过微控制器MC9S12XS128传送命令，控制车轮的转动，通过光栅测速模块10-4控制车速稳定车子行驶，以及六爪蜘蛛支架的收放，及一步步的行走。分别对车载系统端和控制台系统的微控制器MC9S12XS128的编程即可协调整个系统的正常运转。
综上，本实用新型达到预期目的。
Claims (8)
1.基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：包括控制台系统和车载系统，所述控制台系统由微控制器、通讯模块、上位机和方向控制模块构成，所述上位机通过Labview控制，所述微控制器分别与通讯模块、上位机以及方向控制模块连接，所述微控制器上设有模式选择模块，所述模式选择模块包括四轮行使、六爪行使和自主行使，所述方向控制模块通过陀螺仪控制，所述车载系统由微控制器控制，包括四轮行驶模块、电机控制模块、电源模块、自动行驶模块和传感器模块，所述传感器模块包括超声波测距模块、摄像头模块、光栅测速模块和温度采集模块。
2.根据权利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：所述微控制器的型号为MC9S12XS128。
3.根据权利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：所述上位机通过LCD1602模块显示。
4.根据权利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：所述通讯模块为nRF24L01无线收发模块。
5.根据权利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：所述超声波测距模块由至少2个超声波传感器构成。
6.根据权利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：所述车载系统还包括避障系统，所述避障系统由超声波测距模块和六爪行驶模块构成。
7.根据权利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：所述车载系统还包括模式判别模块，分为手动行使模式和自主行使模式。
8.根据权利要求1所述的基于Labview的多功能六爪避障玩具车，其特征在于：所述车载系统还包括自动倒车系统。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109646965A (zh) * | 2019-01-04 | 2019-04-19 | 骆运章 | 一种智能玩具车的自动巡线方法 |
| CN113900106A (zh) * | 2021-09-01 | 2022-01-07 | 淮南师范学院 | 一种基于LabVIEW的扫描式测距避障系统 |
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| CN109646965B (zh) * | 2019-01-04 | 2022-07-01 | 骆运章 | 一种智能玩具车的自动巡线方法 |
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