CN205656498U - 基于光电导航的智能移动测量小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于光电导航的智能移动测量小车，包括单片机、寻迹模块、测量模块、电源管理模块、测速模块、电机驱动模块、舵机转向模块、以及显示模块，单片机的输入端连接寻迹模块、测量模块、电源管理模块、测速模块；电机驱动模块、舵机转向模块、显示模块与单片机的输出端相连。其有益效果是，它可以按照既定赛道行走，无需人为操作，且自动测量赛道周围摆放的树木个数、隧道个数与各段隧道长度，并在走完全程后显示测量结果，实现了行驶速度与测量精度的最优化。

Description

基于光电导航的智能移动测量小车

技术领域

本实用新型属于电子控制技术领域，涉及一种基于光电导航的智能移动测量小车。

背景技术

智能移动测量小车涉及许多先进技术，集中地运用到机械、传感器技术、计算机、自动控制等多个学科，是典型的高新技术综合体。

本申请是以智能车竞赛为背景，以单片机作为核心控制单元，以红外对管作为路径识别传感器，以漫反射式激光传感器作为测量装置并用LCD显示测量结果，以直流电机作为小车的驱动装置，以光电编码器反馈小车当前速度，以舵机控制小车转向。竞赛的赛道是一条以绿色为底，中间贴有3cm宽的白色导航带的“8”字形赛道，赛道周围随机设置一定数量硬质薄板制作的隧道和红色中华铅笔代表的树木。要求从指定点出发，沿赛道走完全程，并记录沿途所经过的隧道个数、各段隧道长度以及路边树木个数。在行驶过程中，单片机通过红外对管获取前方赛道的信息，并且通过光电编码器实时获得智能车的速度，控制直流电机与舵机进行加减速与转向动作，在保证不出赛道的前提下获得最大速度。同时，将漫反射式激光传感器沿途接收到的数据，经单片机处理得到隧道个数、各段隧道长度以及树木个数。

本实用新型采用软硬件结合的方式，使小车可以自主识别路线，自主选择行进方向与行进速度，保证了小车行驶过程中不超出赛道，并且拥有较高的行驶速度与测量精度。

发明内容

本实用新型要解决的技术问题是：提供一种寻迹准确、行驶速度快、测量精度高、适用于比赛的智能小车系统。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：一种基于光电导航的智能移动测量小车，包括：单片机、寻迹模块、测量模块、电源管理模块、测速模块、电机驱动模块、舵机转向模块、以及显示模块，单片机的输入端分别与寻迹模块的输出端、测量模块的输出端、电源管理模块的输出端、测速模块的输出端相连接；单片机的输出端分别与电机驱动模块的输入端、舵机转向模块的输入端、显示模块的输入端相连。

作为优选方案，所述单片机采用飞思卡尔16位单片机MC9S12XS128。

作为优选方案，所述寻迹模块由红外对管结合比较电路组成。

作为优选方案，所述测量模块选择漫反射式激光传感器。

作为优选方案，所述测速模块选择欧姆龙500线双相编码器E6A2-CW3C。

作为优选方案，所述电机驱动模块选择H桥驱动电路。

本实用新型的有益效果是：该智能小车在比赛环境下能够准确寻迹、并且实现了行驶速度和测量精度的最优化。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图。

图2为本实用新型的寻迹模块的比较电路图。

图3为本实用新型的红外对管排列示意图。

图4为本实用新型的测量铅笔程序流程图。

图5为本实用新型的测量隧道程序流程图。

图6为本实用新型的H桥驱动电路图。

具体实施方式

以下结合附图与具体实施例对本实用新型作进一步详细的说明。

参见图1，本实施例给出一种基于光电导航的智能移动测量小车，包括：单片机、寻迹模块、测量模块、电源管理模块、测速模块、电机驱动模块、舵机转向模块、以及显示模块，单片机的输入端分别与寻迹模块的输出端、测量模块的输出端、电源管理模块的输出端、测速模块的输出端相连接；单片机的输出端分别与电机驱动模块的输入端、舵机转向模块的输入端、显示模块的输入端相连。

寻迹模块由红外对管结合比较电路组成，赛道是以绿色为底，中间贴有3cm宽的白色导航胶带，本申请利用红外光在绿色和白色发射率相差大的特性识别白线。若红外接收管正对绿色路面，则输出电压较低，若正对白色导航带，则输出电压较高。图2为红外接收管所连接的比较电路，通过调节电位器阻值设定阈值IN1-，将红外接收管上的电压IN1+与阈值电压IN1-一起送入运算放大器LM432中，输出OUT1为经过比较放大后的高低电平，11对红外对管有11个数据，将其送入单片机I/O口检测。在程序设计中，对可能出现的每种情况都规定了相应的偏转角度与行驶速度。同时，为了区别直角和X形赛道，本申请采用图3所示的红外对管排列方式，在传统一字排开的基础上增加三对红外对管，可确保小车在行驶过程中不出赛道。并且为了提高前瞻，探测板倾斜地安装在车头。

测量模块选择漫反射式激光传感器，在小车左右两边各安装一个传感器，用于探测赛道两旁的铅笔，另外一个发射方向朝上的激光传感器对隧道顶部长度进行测量。将三个传感器的输出端分别连接单片机的三个输入捕捉中断源。当左右两边的传感器发出的激光遇到铅笔，激光反射回去被传感器接收，触发输入捕捉中断，则树木数量加1。测量铅笔的流程图如图4所示。隧道长度的检测需要用到脉冲编码器，记录小车经过隧道时脉冲编码器所采集到的脉冲数，乘以每个脉冲值对应的前行长度，即可得到隧道长度。当小车开始进入隧道时，测量隧道的激光传感器发出的激光被反射回来，电平由低变为高，产生上跳沿，触发输入捕捉中断，此时记录脉冲编码器的值，并且将隧道数量加1。当隧道传感器未接收到反射回来的激光，说明此时小车已出隧道，此时产生一个下降沿，也将触发输入捕捉中断，记录下脉冲编码器的值后与进隧道时的脉冲数相减，将所得差与每个脉冲值对应的前行长度相乘，即可得到隧道长度，测量隧道的流程图如图5所示。

电机驱动模块选择自主设计分离式MOS管H桥驱动直流电机，实现电机正转、反转、和转速的控制。如图6所示，IR2104为半桥驱动器，HO与LO输出反相。当PWMIN0为高电平，PWMIN1为低电平时，D11、D22导通，D12、D21不导通，电机正转；反之，当PWMIN0为低电平，PWMIN1为高电平时，电机反转；通过软件调节PWM占空比，可以控制小车速度，占空比越大，小车速度越快。

测速模块使用欧姆龙500线双相编码器E6A2-CW3C，将其安装于车体的后部与后轮车轴差速器啮合，其返回脉冲值用于小车闭环控速。考虑到速度太快过直角弯容易出赛道，本申请采用模糊测长减速转弯方式，利用编码器的脉冲返回值计算小车距直角弯的距离，让其在指定范围内进行减速行驶，增加过弯的稳定性。

Claims (6)

1.一种基于光电导航的智能移动测量小车，其特征在于，该智能移动测量小车包括单片机、寻迹模块、测量模块、电源管理模块、测速模块、电机驱动模块、舵机转向模块、以及显示模块，单片机的输入端分别与寻迹模块的输出端、测量模块的输出端、电源管理模块的输出端、测速模块的输出端相连接；单片机的输出端分别与电机驱动模块的输入端、舵机转向模块的输入端、显示模块的输入端相连。

2.如权利要求1所述的基于光电导航的智能移动测量小车，其特征在于，所述单片机采用飞思卡尔16位单片机MC9S12XS128。

3.如权利要求1所述的基于光电导航的智能移动测量小车，其特征在于，所述寻迹模块由红外对管结合比较电路组成。

4.如权利要求1所述的基于光电导航的智能移动测量小车，其特征在于，所述测量模块选择漫反射式激光传感器。

5.如权利要求1所述的基于光电导航的智能移动测量小车，其特征在于，所述测速模块选择欧姆龙500线双相编码器E6A2-CW3C。

6.如权利要求1所述的基于光电导航的智能移动测量小车，其特征在于，所述电机驱动模块选择H桥驱动电路。