CN207937872U - 一种避障小车 - Google Patents

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王蓉
周旺平
许沈榕
颜海旺
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Starfish flower (Nanjing) Technology Co.,Ltd.
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Nanjing University of Information Science and Technology
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Abstract

本实用新型公开了一种避障小车，包括控制系统、检测系统以及驱动系统，所述控制系统包括主控制器模块、电源模块、调试模块、舵机控制模块；所述电源模块、调试模块以及舵机控制模块对应与主控制器模块相连；所述检测系统包括超声波传感器模块、摄像头、GPS传感器模块，所述超声波传感器模块、摄像头以及GPS传感器模块对应与主控制器模块相连；所述驱动系统包括电机和编码器，电机和编码器对应与主控制器模块相连，电机驱动小车的后轮。在小车遇到多个障碍物时，利用GPS、超声波传感器、摄像头多个传感器融合技术提取更完整的道路信息，准确定位障碍物的位置与形状，选择最优避障路径。

Description

一种避障小车
技术领域：
本实用新型涉及一种避障小车。
背景技术：
伴随着人工智能的快速发展，无人驾驶技术受到社会越来越多的关注，安全隐患则成为重点需要解决的问题。避障作为无人驾驶的关键技术，准确检测出前方障碍物与安全穿过障碍物到达目的地成为智能小车在复杂工作环境下行驶的前提。
目前的小车避障方法在主要有红外线传感器、微波雷达、超声波传感器、视觉避障等。红外线传感器成本低，实现方法简单，但是易受外界环境干扰，如物体的颜色、周围的光线；微波雷达体积小、感应灵敏，但是价格昂贵；当遇到复杂的工作环境时，利用单个传感器进行避障都存在明显的不足。
发明内容：
本实用新型是为了解决上述现有技术存在的问题而提供一种避障小车。
本实用新型所采用的技术方案有：一种避障小车，包括控制系统、检测系统以及驱动系统，所述控制系统包括主控制器模块、电源模块、调试模块、舵机控制模块；所述电源模块、调试模块以及舵机控制模块对应与主控制器模块相连；
所述检测系统包括超声波传感器模块、摄像头、GPS传感器模块，所述超声波传感器模块、摄像头以及GPS传感器模块对应与主控制器模块相连；
所述驱动系统包括电机和编码器，电机和编码器对应与主控制器模块相连，电机驱动小车的后轮。
进一步地，所述调试模块包括OLED液晶显示、蓝牙和键盘，OLED液晶显示、蓝牙和键盘对应与主控制器模块相连。
进一步地，主控制器模块采用飞思卡尔ARM-Cortex-m4系列的MK60DN512ZVLQ10为MCU。
进一步地，所述超声波传感器模块采用4个HC-SR04超声波模块，分别安装在小车车身的左前、右前、左前角45°、右前角45°的位置处。
进一步地，所述摄像头为OV7620摄像头。
进一步地，所述电源模块采用可充电镍镉电池，工作电压为7.2V，容量为2000mAh。
本实用新型具有如下有益效果：
1）本实用新型针对多个障碍物，利用GPS传感器、超声波传感器、摄像头多个传感器相融合进行检测，可以准确定位障碍物的位置与大小，提高小车避障的精度。
2）本实用新型使用GPS传感器进行智能小车的实时定位，使用超声波模块检测前方多个障碍物的距离显示，利用摄像头模块进行道路检测以及障碍辨别，并利用摄像头进行行车记录，通过图像处理测得障碍物之间的间距，判断小车能否安全通过。
附图说明：
图1为本实用新型的整体系统框图。
图2为本实用新型的避障流程图。
图3为本实用新型的超声波传感器位置分布图。
图4为本实用新型的避障轨迹示意图。
具体实施方式：
下面结合附图对本实用新型作进一步的说明。
如图1所示，本实用新型一种避障小车，包括控制系统、检测系统以及驱动系统，控制系统包括主控制器模块、电源模块、调试模块、舵机控制模块；所述电源模块、调试模块以及舵机控制模块对应与主控制器模块相连；所述检测系统包括超声波传感器模块、摄像头、GPS传感器模块，所述超声波传感器模块、摄像头以及GPS传感器模块对应与主控制器模块相连；所述驱动系统包括电机和编码器，电机和编码器对应与主控制器模块相连，电机驱动小车的后轮。
电源模块给整个系统进行供电，主控制器模块控制舵机的方向以及后轮电机的转速，同时采集超声波传感器与摄像头拍摄的信息，并通过蓝牙模块传输至上位机进行处理与监控，选择最优路径，实现避障。
主控制器模块以飞思卡尔ARM-Cortex-m4系列的MK60DN512ZVLQ10为MCU，对小车进行整体控制。
超声波传感器模块选择使用4个HC-SR04超声波模块，分别位于车身的左前、右前、左前角45°、右前角45°，通过调用系统外部中断来计算时间，从而得到车体与障碍物的距离，从而控制前轮舵机进行转向，驱动后轮舵机进行减速控制。
摄像头为OV7620摄像头，1秒采集图像60帧。
电源采用可充电镍镉电池，其工作电压为7.2V，容量为2000mAh，对整个系统进行供电。通过稳压模块对其电压进行调压处理，达到各个模块所需要的电压。其中一路稳压模块提供3.3V电压，供给单片机MK60DN512ZVLQ10、OLED液晶显示、摄像头模块；另一路稳压模块提供5.0V电压，供给蓝牙模块、GPS模块、超声波传感器；另一路稳压模块提供6.0V电压，供给前轮舵机模块；最后一路稳压模块提供12.0V电压，供给后轮电机驱动模块。
如图2所示，本实用新型的工作流程为：通过GPS传感器模块读取小车的当前位置坐标点以及下一目标位置的坐标点，利用超声波传感模块检测前方障碍物的距离，摄像头拍摄前方道路情况以及障碍物的形状，将检测的信息通过单片机MK60DN512ZVLQ10进行数据处理，判断是否存在障碍物，若不存在，按规定路线直行至目标点；若存在，按避障路线行驶至目标点。
如图3所示，本实用新型避障小车的超声波传感器位置分布图为：4路超声波传感器分别位于车身的左前、右前、左前角45度、右前角45度（超声波测量范围不超过15°）。
如图4所示，一种多传感器融合的避障小车避障轨迹示意图：结合GPS传感器模块、超声波传感模块、摄像头多个传感器检测到的信息，发送至上位机处理后可以计算出三个障碍物之间的距离L1、L2、L3以及障碍物与路边的距离，判断小车从A点行驶至B点的最佳路线。根据超声波传感器检测到小车首先遇到障碍物2，结合摄像头拍摄的图像信息，选择障碍物2左边距离L1与右边距离L2进行比较，判断出L2> L1>d，单片机控制舵机右转避过障碍物2，而后行驶至B点。
以上所述仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种避障小车，其特征在于：包括控制系统、检测系统以及驱动系统，所述控制系统包括主控制器模块、电源模块、调试模块、舵机控制模块；所述电源模块、调试模块以及舵机控制模块对应与主控制器模块相连；
所述检测系统包括超声波传感器模块、摄像头、GPS传感器模块，所述超声波传感器模块、摄像头以及GPS传感器模块对应与主控制器模块相连；
所述驱动系统包括电机和编码器，电机和编码器对应与主控制器模块相连，电机驱动小车的后轮。
2.如权利要求1所述的避障小车，其特征在于：所述调试模块包括OLED液晶显示、蓝牙和键盘，OLED液晶显示、蓝牙和键盘对应与主控制器模块相连。
3.如权利要求1所述的避障小车，其特征在于：所述主控制器模块采用飞思卡尔ARM-Cortex-m4系列的MK60DN512ZVLQ10为MCU。
4.如权利要求1所述的避障小车，其特征在于：所述超声波传感器模块采用4个HC-SR04超声波模块，分别安装在小车车身的左前、右前、左前角45°、右前角45°的位置处。
5.如权利要求1所述的避障小车，其特征在于：所述摄像头为OV7620摄像头。
6.如权利要求1所述的避障小车，其特征在于：所述电源模块采用可充电镍镉电池，工作电压为7.2V，容量为2000mAh。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111966027A (zh) * 2020-08-31 2020-11-20 辽宁工业大学 一种基于人工智能的工业机器人控制系统
CN113031611A (zh) * 2021-03-10 2021-06-25 金陵科技学院 一种自动移动消毒小车控制系统

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