CN206421230U - 一种具有巡线功能的小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型的具有巡线功能的小车，包括底盘、两前轮、两后轮、转向电机、后驱电机、蓄电池和控制电路板，特征在于：前轮转动设置于前轴上，前轴转动设置于竖向的转轴上，转轴的上端和下端固定于底盘上，前轴通过转向机构与转向电机的输出轴相连接；后轴上设置有编码盘、光电编码器；底盘的前端固定有前横梁、固定板，固定板上设置有多个激光发射器，激光发生器的下方设置有激光接收器。本实用新型的具有巡线功能的小车，行走、转向均由单电机进行驱动，运行速度可测，可按照地面上的轨迹线行走，结构简单合理，控制方法简单，适于教学应用。

Description

一种具有巡线功能的小车

技术领域

本实用新型涉及一种具有巡线功能的小车，更具体的说，尤其涉及一种利用单电机转向和单电机驱动的具有巡线功能的小车。

背景技术

结构可改动、控制程序可调的汽车模型，是诸多高校实验教学的工具之一。汽车模型不仅具有典型的机械机构，而且其驱动系统、传动系统和电控系统都与教学内容极其相符，通过模拟汽车模型的控制，便于加深对机械设计、电学理论、控制理论的认识和理解，可为学生走向社会、走向实践奠定良好的技术理论、打下牢固的应用能力。

汽车模型的种类繁多，结构不一，结构复杂的汽车模型不仅价格高昂，而且控制程序也相对复杂，不利于教学中学生的快速理解和学习。从最基本的结构上来讲，汽车模型只需具有转向、驱动功能即可，转向即控制汽车前轮进行一定角度的转动，但现有的汽车模型有利用两个电机分别驱动两前轮，通过控制两前轮的转速查来控制转向，这种控制方式，不仅编程复杂，而且也不便于学生的快速理解。譬如，在模拟汽车自动巡线功能时，不仅要考虑激光接收器的输出信号，还需要调试汽车的转向、驱动信号，相对比较复杂。因此，发展一种结构简单、控制方便的汽车模型，有利于理论教学的实施。

发明内容

本实用新型为了克服上述技术问题的缺点，提供了一种具有巡线功能的小车。

本实用新型的具有巡线功能的小车，包括底盘、两前轮、两后轮、转向电机、后驱电机、蓄电池和控制电路板，两前轮设置于底盘前端的两侧，底盘的后端设置有后轴，两后轮设置于后轴的两端，转向电机和后驱电机分别固定于底盘的前端和后端，蓄电池和控制电路板固定于底盘上；其特征在于：前轮转动设置于前轴上，前轴转动设置于竖向的转轴上，转轴的上端和下端分别通过上连杆和下连杆固定于底盘上，前轴通过转向机构与转向电机的输出轴相连接；后驱电机的输出轴与后轴相平行，后轴上固定有被动齿轮，后驱电机的输出轴上固定有与被动齿轮相啮合的主动齿轮；

后轴上设置有编码盘，编码盘的两侧设置有光电编码器；底盘的前端固定有前横梁，前横梁的上方设置有固定板，固定板通过多根支撑杆与前横梁相连接，固定板上设置有水平一字形间隔排列的多个激光发射器，每两个相邻的激光发生器的下方设置有激光接收器。

本实用新型的具有巡线功能的小车，控制电路板上设置有微控制器及与其相连接的步进电机驱动模块和直流电机驱动模块，光电编码器、激光发射器和激光接收器均匀微控制器相连接；微控制器通过步进电机驱动模块、直流电机驱动模块分别驱使转向电机、后驱电机的运行。

本实用新型的具有巡线功能的小车，所述转向机构由转向杆、转向连杆和转向板组成，转向板竖向设置，转向板的上端固定于转向电机的输出轴上；转向杆的前端固定于前轴上，连杆的一端铰接于转向杆的后端，连杆的另一端铰接于转向板的下端。

本实用新型的具有巡线功能的小车，所述后轴通过两轴承设置于底盘上，后轴上设置有使两后轮可进行差速转动的差速器。

本实用新型的有益效果是：本实用新型的具有巡线功能的小车，两前轮通过前轴转动设置于转轴上，且转轴通过上连杆和下连杆固定于底盘上，前轴通过转向机构与转向电机的输出轴相连接，实现了在转向电机的驱动下前轮的转向功能；通过在后轴上设置被动齿轮，通过后驱电机上主动齿轮与被动齿轮的啮合，实现了后驱电机驱使小车前行和后退的作用。通过在后轮上设置编码盘和光电编码器，实现了对小车运行速度的测量；通过在小车前端的固定板上设置多个激光发射器和激光接收器，使得小车具有沿黑色轨迹线行走的功能。本实用新型的具有巡线功能的小车，行走、转向均由单电机进行驱动，运行速度可测，可按照地面上的轨迹线行走，结构简单合理，控制方法简单，适于教学应用。

附图说明

图1为本实用新型的具有巡线功能的小车的主视图；

图2为本实用新型的具有巡线功能的小车的右视图；

图3为本实用新型中前轮的剖视图；

图4为本实用新型中转向连杆与转向板的连接示意图；

图5为本实用新型中控制电路的原理图。

图中：1底盘，2前轮，3后轮，4后轴，5前轴，6转轴，7下连杆，8上连杆，9转向杆，10转向电机，11后驱电机，12转向连杆，13转向板，14差速器，15轴承，16被动齿轮，17主动齿轮，18蓄电池，19控制电路板，20转向电机的输出轴；21编码盘，22光电编码器，23激光发射器，24前横梁，25固定板，26支撑杆，27激光接收器，28微控制器，29步进电机驱动模块，30直流电机驱动模块。

具体实施方式

下面结合附图与实施例对本实用新型作进一步说明。

如图1所示，给出了本实用新型的模型小车的结构示意图，其包括底盘1、两前轮2、两后轮3、后轴4、转向电机10、后驱电机11、蓄电池18、控制电路板18，底盘1起固定和支撑作用，其整体上为长方形，两前轮2设置于底盘1前端两侧，两后轮3设置于底盘1后端两侧。后轴4通过两轴承15转动固定于底盘1的两端，两后轮3固定于后轴4的两端。后轴4上设置有差速器14，以使两后轮可进行差速转动。

所示后轴4上固定有编码盘21，编码盘21上均匀开设有镂空区，光电编码器22固定于底盘1上，光电编码器22上的发射管和接收管分别位于编码盘21的两侧，通过对接收管单位时间内被阻挡的次数，来计算小车的前进或后退速度。

所示底盘1的前端固定有前横梁24，前横梁24的上方设置有固定板25，固定板25通过多根支撑杆26固定于前横梁24上。固定板25的上部固定有8个激光发射器23，下部固定有4个激光接收器27，8个激光发射器23等间隔水平排列，每两个相邻的激光发射器23的下方设置一个激光接收器27。激光发射器23发出的激光经地面或地面上的黑色反光条发射后，会被激光接收器23接收，通过判断4个激光接收器27所接收的光信号的强弱和变化，来控制小车的转向，进而实现巡线作用。

如图5所示，给出了本实用新型中控制电路的原理图，控制电路板19上设置有控制电路，控制电路由微控制器28及与其连接的步进电机驱动模块29和直流电机驱动模块30组成，微控制器28具有信号采集、数据运算和控制输出的作用。激光发射器23与微控制器28的输出端相连，以控制激光发射器23发出激光信号，光电编码器22和激光接收器27均与微控制器28的输入端相连接，以实现转速测量和行走方向的控制。转向电机10采用步进电机，后驱电机11采用直流电机，微控制器28通过步进电机驱动模块29实现对转向电机10的控制，通过直流电机驱动模块30实现对后驱电机11的控制。

所示的两前轮2分别转动设置于各自的前轴5上，如图3所示，给出了本实用新型中前轮的剖视图，转轴6穿过前轴5，前轴5水平沿水平方向，转轴6为竖向方向，转轴6转动地设置于前轴5上。所示转轴6的下端通过下连杆7固定于底盘1上，转轴6的上端通过上连杆8固定于底盘1上，这样就实现了前轮2与底盘1的固定连接，同时还保证了前轮2绕转轴6的旋转运动，以实现前轮2的转向。

所示的转向电机10固定于底盘1的前端，每个前轮2上的前轴5均通过转向机构与转向电机的输出轴20相连接，如图4所示，给出了本实用新型中转向连杆与转向板的连接示意图，所示的转向机构由转向杆9、转向连杆12和转向板13组成，转向杆9的前端固定于前轴5上，后端与转向杆9的外端相铰接，转向杆9的内端铰接于转向板13的下端。转向板13为沿竖直方向设置的长方形，转向电机的输出轴20固定于转向板13的上端。

当需要右转弯时，由车尾朝车头看去，转向电机10驱使转向板13顺时针转动，左侧的转向连杆12左移，驱使左侧的前轮2沿转轴6顺时针转动（由上朝下望去）；右侧的转向连杆12也左移，驱使右侧的前轮2沿转轴6顺时针转动（由上朝下望去），进而实现了右转弯。

当需要左转弯时，由车尾朝车头看去，转向电机10驱使转向板13逆时针转动，左侧的转向连杆12右移，驱使左侧的前轮2沿转轴6逆时针转动（由上朝下望去）；右侧的转向连杆12也右移，驱使右侧的前轮2沿转轴6逆时针转动（由上朝下望去），进而实现了左转弯。

后驱电机11固定于底盘1的后端，后驱电机11的输出轴与后轴4平行设置，后轴4上固定有被动齿轮16，后驱电机11的输出轴上固定有主动齿轮17，主动齿轮17与被动齿轮16相啮合，以实现后驱电机11驱使后轮3进行转动。所示主动齿轮17的直径小于被动齿轮16的直径，以实现减速功能。所示的蓄电池18和控制电路板19设置于转向电机10与后驱电机11之间，蓄电池18为转向电机10、后驱电机11和控制电路板19的工作提供电能，控制电路板19控制整个模型小车的运行。

Claims (4)

1.一种具有巡线功能的小车，包括底盘（1）、两前轮（2）、两后轮（3）、转向电机（10）、后驱电机（11）、蓄电池（18）和控制电路板（19），两前轮设置于底盘前端的两侧，底盘的后端设置有后轴（4），两后轮设置于后轴的两端，转向电机和后驱电机分别固定于底盘的前端和后端，蓄电池和控制电路板固定于底盘上；其特征在于：前轮转动设置于前轴上，前轴转动设置于竖向的转轴（6）上，转轴的上端和下端分别通过上连杆（8）和下连杆（7）固定于底盘上，前轴通过转向机构与转向电机的输出轴（20）相连接；后驱电机的输出轴与后轴相平行，后轴上固定有被动齿轮（16），后驱电机的输出轴上固定有与被动齿轮相啮合的主动齿轮（17）；

后轴上设置有编码盘（21），编码盘的两侧设置有光电编码器（22）；底盘的前端固定有前横梁（24），前横梁的上方设置有固定板（25），固定板通过多根支撑杆（26）与前横梁相连接，固定板上设置有水平一字形间隔排列的多个激光发射器（23），每两个相邻的激光发生器的下方设置有激光接收器（27）。

2.根据权利要求1所述的具有巡线功能的小车，其特征在于：控制电路板（19）上设置有微控制器（28）及与其相连接的步进电机驱动模块（29）和直流电机驱动模块（30），光电编码器（22）、激光发射器（23）和激光接收器（27）均匀微控制器（28）相连接；微控制器通过步进电机驱动模块、直流电机驱动模块分别驱使转向电机、后驱电机的运行。

3.根据权利要求1或2所述的具有巡线功能的小车，其特征在于：所述转向机构由转向杆（9）、转向连杆（12）和转向板（13）组成，转向板竖向设置，转向板的上端固定于转向电机的输出轴（20）上；转向杆的前端固定于前轴上，连杆的一端铰接于转向杆的后端，连杆的另一端铰接于转向板的下端。

4.根据权利要求1或2所述的具有巡线功能的小车，其特征在于：所述后轴（4）通过两轴承（15）设置于底盘（1）上，后轴上设置有使两后轮（3）可进行差速转动的差速器（14）。