CN208580328U - 一种智能小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种智能小车，括小车本体、主控制器、电源模块、手势识别模块、电机驱动模块、避障模块、循迹模块、测距模块、通讯模块和温湿度检测模块，可实现手势识别、避障、循迹、测距和温湿度检测多种功能，且主控制器与手机端通讯连接，由手机上的APP对智能小车进行控制，手机端是通过发送键码至主控制器来控制智能小车的，不需要在功能切换时重新烧写程序，操作简便。

Description

一种智能小车

技术领域

本实用新型涉及智能小车领域，特别是涉及一种智能小车。

背景技术

现有的智能小车的控制系统主要采用arduino UNO开发板，但是arduino UNO开发板的IO口数量有限，不能满足智能小车多个功能集成、组合的需要。且现有的智能小车在功能转换时，每切换一个功能就需要烧写一次程序，操作并不方便。

实用新型内容

针对上述现有技术中的不足之处，本实用新型的目的是提供一种功能多样、操作简便的智能小车。

为解决上述技术问题，本实用新型提供的智能小车，包括小车本体、主控制器、电源模块、手势识别模块、电机驱动模块、避障模块、循迹模块、测距模块、通讯模块和温湿度检测模块，所述电源模块、所述手势识别模块、所述电机驱动模块、所述避障模块、所述循迹模块、所述测距模块、所述通讯模块、所述温湿度检测模块和所述主控制器均设于所述小车本体上，所述电源模块、所述手势识别模块、所述电机驱动模块、所述避障模块、所述循迹模块、所述测距模块、所述通讯模块和所述温湿度检测模块分别与所述主控制器通讯连接，所述通讯模块还与手机端通讯连接，所述电机驱动模块与电机电连接，所述手机端通过键码信号与所述主控制器通讯连接。

进一步地，所述手势识别模块包括手套模块、虚拟按钮模块和挥手模块，所述手套模块、所述虚拟按钮模块和所述挥手模块分别与所述主控制器通讯连接。

进一步地，所述手套模块包括第一手势控制器，所述虚拟按钮模块包括第二手势控制器，所述挥手模块包括第三手势控制器，所述第一手势控制器、所述第二手势控制器和所述第三手势控制器分别与所述主控制器通讯连接。

进一步地，所述手势识别模块包括第一红外避障传感器和至少八个第一超声波传感器，各所述第一超声波传感器周向分布，所述第一超声波传感器、所述第一红外避障传感器分别与所述第一手势控制器、所述第二手势控制器和所述第三手势控制器通讯连接。

可选地，所述电机驱动模块包括L298N驱动板，所述L298N驱动板分别与所述主控制器、所述电机电连接。

进一步地，所述避障模块包括第二红外避障传感器，所述第二红外避障传感器布置在所述小车本体的前方，且所述第二红外避障传感器与所述主控制器通讯连接。

进一步地，所述测距模块包括第二超声波传感器和舵机云台，所述舵机云台可转动地连接在所述小车本体上，所述第二超声波传感器设于所述舵机云台上，所述第二超声波传感器与所述主控制器通讯连接。

进一步地，所述通讯模块包括红外遥控模块、WIFI模块和蓝牙模块。

可选地，所述主控制器、所述第一手势控制器、所述第二手势控制器和所述第三手势控制器均为arduino mega2560主控板。

本实用新型的有益效果如下：

1、本实用新型通过设计多个模块与主控制器连接，使智能小车具有手势识别、避障、循迹、测距和温湿度检测的功能，且主控制器与手机端通讯连接，由手机上的APP对智能小车进行控制，并且手机端是通过发送键码至主控制器来控制智能小车的，不需要在功能切换时重新烧写程序，操作简便。

2、本实用新型的手势识别模块包括手套模块、虚拟按钮模块和挥手模块，可根据手掌倾斜特征、手掌位置和手掌动作来控制智能小车运动，可更加全面识别手势，控制更加准确，且手套模块、虚拟按钮模块和挥手模块各采用一个控制器，程序编辑更加容易，使用更加方便。

3、本实用新型的手势识别模块采用红外避障传感器和超声波传感器，收集信息和控制更准确。另外，小车上设置了至少八个第一超声波传感器，第一超声波传感器周向分布，可控制智能小车不同方向的运动。此外，第二超声波传感器设置在可转动的舵机云台上，可以测量多个方位。

附图说明

图1为实施例的总体框图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

此外，在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

参见图1，本实施例的智能小车包括小车本体、主控制器、电源模块、手势识别模块、电机驱动模块、避障模块、循迹模块、测距模块、通讯模块和温湿度检测模块，主控制器、电源模块、手势识别模块、电机驱动模块、避障模块、循迹模块、测距模块、通讯模块和温湿度检测模块均安装在小车本体上，电源模块、手势识别模块、电机驱动模块、避障模块、循迹模块、测距模块、通讯模块和温湿度检测模块分别与主控制器通讯连接，由主控制器控制各模块工作，通讯模块还与手机端通讯连接，电机驱动模块与电机电连接，在本实施例中，手机端向主控制器发送键码信号，主控制器通过通讯模块接收信号从而实现手机端对智能小车的控制。

主控制器对来自外部的信号和各传感器的数据进行处理从而实现手势识别、避障、测距、温湿度检测等功能。本实施例的主控制器为ardu i no mega2560主控板。

电源模块与主控制器、手势识别模块、电机驱动模块、避障模块、循迹模块、测距模块、通讯模块、温湿度检测模块分别电连接，由电源模块给各模块和电机供电，在本实施例中，电源模块由6节9伏的锂电池构成。

手势识别模块分为手套模块、虚拟按钮模块和挥手模块。手套模块包括第一控制器，虚拟按钮模块包括第二控制器，挥手模块包括第三控制器。手势识别模块包括第一红外避障传感器和至少八个第一超声波传感器，本实施例的小车本体上设有八个第一超声波传感器，八个第一超声波传感器周向分布，并且分别指向小车本体的前、后、左、右、前左、前右、后左和后右八个方向。第一红外避障传感器和第一超声波传感器分别与第一控制器、第二控制器和第三控制器通讯连接，第一控制器、第二控制器和第三控制器再分别与主控制器通讯连接。第一超声波传感器的发送器向上方发送声波，若手离传感器上方20cm (距离可设置)内，则接收器接收到返回的声波信号并发送给各手势模块的控制器(第一控制器、第二控制器或第三控制器)，第一红外避障传感器检测到手势时，也将信号传递给各手势模块的控制器，再由各手势模块的控制器将信号发送到主控制器来控制电机的工作。手套模块，还包括手套，手套上设有压力传感器、角度传感器等，手套上的传感器与第一控制器通讯连接，通过识别手掌倾斜的特征来控制智能小车的运动。虚拟按钮模块，当手位于小车本体上方的时候，第一超声波传感器检测手掌的位置和动作，八个第一超声波传感器对应八个运动方向，相当于八个“按钮”，智能小车的运动方向由手选择的“按钮”确定，在本实施例在中，第一红外避障传感和第一超声波传感器均安装在小车本体的顶面上，第一红外避障传感器相当于停止“按钮”，当手选择第一红外避障传感器的位置，智能小车停止移动。挥手模块，第一超声波传感器检测手在较短时间内的相对位置来确定智能小车的运动方向，即智能小车以手挥往的方向移动。在本实施例中，手套模块、虚拟按钮模块和挥手模块相互独立，可通过主控制器选择其中一种模式。第一控制器、第二控制器、三控制器和主控制器之间通过蓝牙发送相关信号。

电机驱动模块包括L298N驱动板，L298N驱动板与两个直流电机连接。L298N驱动板包括四个IN端和四个OUT端，主控制器向L298N 驱动板的4个IN端输入高低电平信号，分别控制4个OUT端，OUT端分别控制两个直流电机的运行方向及速度。

避障模块包括第二红外避障传感器，本实施例设有四个第二红外避障传感器，四个第二红外避障传感器均位于小车本体的前方，第二红外避障传感器与主控制器通讯连接，可实现智能小车的四路避障。当一个或多个第二红外避障传感器检测到前方有障碍时，将信号传送到主控制器上，再由主控制器控制L298N驱动板，L298N驱动板控制电机工作。第二红外避障传感器的检测距离可通过其上的电位器调节。

循迹模块包括红外发射管、红外接收管、rpr220光电开关和 LM393芯片，LM393芯片与主控制器通讯连接。红外发射管发射红外光，当检测到黑线时，红外接收管没有接收到反射回来的红外光，红外接收管截止，rpr220的3管脚输出一个持续电压，当3管脚的电压比基准电压大，则LM339的2管脚就输出一个低电平。若检测到白线，则3管脚没有电压输出，LM339的2管脚将不会输出低电平，这样就相当于小车看到“黑线”。本实施例的循迹模块为两路专用循迹模块。

测距模块包括HC-SR04型超声波测距传感器、SG90舵机云台和 LCD 1602液晶显示屏，HC-SR04型超声波测距传感器和LCD 1602液晶显示屏与主控制器通讯连接，SG90舵机云台可转动地连接在小车本体上，HC-SR04型超声波测距传感器安装在SG90舵机云台上。 HC-SR04型超声波测距传感器将数据传送给主控制器进行处理，处理后的数据发送到LCD16022液晶屏进行显示，SG90舵机云台能带着测距传感器转动，使测距传感器能够测量多个方位。SG90舵机云台的转动由主控制器控制。

温湿度检测模块包括DHT11温湿度传感器，DHT11温湿度传感器包括一个电阻式感湿元件和一个NTC测温元件，采用简化的单总线通信和数字信号输出。主控制器发送一次开始信号后，DHT11从低功耗模式转换到高速模式，待主控制器的开始信号结束后，DHT11发送响应信号，送出40bit的数据，开始触发一次信号采集。对周围环境的温度和湿度进行检测后，将数据以数字信号的形式输出到主控制器，再由主控制器将数据发送给上述的LCD1602液晶显示屏进行显示。温湿度检测模块可检测智能小车周边的环境，可对人类无法到达的地方进行检测以提供该处的温湿度信息，比如沼泽地带。

通讯模块，本实施例的通讯模块包括红外遥控模块、WIFI模块和蓝牙模块，红外遥控器可通过红外遥控模块与主控制器通讯连接来控制智能小车，手机端通过WIFI模块或蓝牙模块与主控制器通讯连接。红外遥控模块，包括发射端和接收端，接收端设于小车本体上且与主控制器通讯连接，本实施例的发射端使用21键红外遥控器，红外遥控器里的芯片对键盘输入的值进行编码和调制，遥控器的红外发射头发出一连串的二进制脉冲码信号；接收模块使用CHQB型号的红外接收头，IR Receiver Module对接收到的信号进行光电放大、调制，再将调制后的信号发送给主控制器，主控制器对接收到的信号进行解码，从而判断该红外遥控器输入的键值。WIFI模块使用ESP8266模块，借助USB转TTL-PL2303，使用sscom软件设置名称、密码、端口号等，智能小车用到其PWM调控电机调速的功能，工作模式设置为AP模式，将模块作为热点，实现手机端直接与模块、主控制器的通信，实现局域网无线控制。蓝牙模块，本实施例采用蓝牙HC-05，HC-05蓝牙模块借助USB转TTL-PL2303，使用sscom软件设置名称、密码等实现通信，HC-05蓝牙模块与主控制器通讯连接，手机端通过该HC-05蓝牙模块对智能小车进行控制。在本实施例中，手套模块、虚拟按钮模块和挥手模块也设有HC-05蓝牙模块，用于向手机端传送手势信息。

另外，在本实施例中，手机端采用APP来对智能小车进行控制， APP制作平台是Android Studio，通过APP调用手机端的蓝牙，并检索智能小车的蓝牙模块与手机端的蓝牙进行配对连接，由用户点击手机屏幕的区域触发对应的键码，手机端将码值以信号的形式传输到智能小车的蓝牙模块，实现APP控制智能小车。智能小车程序将各个功能模块程序以库的行式进行存放，在主程序中进行头文件声明，当手机 APP点击避障区域时，通过对接的蓝牙发送键码“2”到智能小车上，主程序使用switch语句，执行case“2”的命令，即调用四路红外避障程序，智能小车运行避障功能。同理当手机APP点击红外遥控区域时，向智能小车发送键码“7”，主程序调用红外遥控程序，智能小车运行红外遥控功能，以此类推。本实施例的手机端是通过发送键码至主控制器来控制智能小车的，不需要在功能切换时重新烧写程序，操作简便。

此外，本实施例的主控制器、第一控制器、第二控制器和第三控制器均采用arduino mega2560主控板。

本实施例的智能小车通过设计多个模块与主控制器连接，使智能小车具有手势识别、避障、循迹、测距和温湿度检测的功能，且主控制器与手机端通讯连接，由手机上的APP对智能小车进行控制，并且手机端是通过发送键码至主控制器来控制智能小车的，不需要在功能切换时重新烧写程序，操作简便。

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技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种智能小车，其特征在于，包括小车本体、主控制器、电源模块、手势识别模块、电机驱动模块、避障模块、循迹模块、测距模块、通讯模块和温湿度检测模块，所述电源模块、所述手势识别模块、所述电机驱动模块、所述避障模块、所述循迹模块、所述测距模块、所述通讯模块、所述温湿度检测模块和所述主控制器均设于所述小车本体上，所述电源模块、所述手势识别模块、所述电机驱动模块、所述避障模块、所述循迹模块、所述测距模块、所述通讯模块和所述温湿度检测模块分别与所述主控制器通讯连接，所述通讯模块还与手机端通讯连接，所述电机驱动模块与电机电连接，所述手机端通过键码信号与所述主控制器通讯连接。

2.根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述手势识别模块包括手套模块、虚拟按钮模块和挥手模块，所述手套模块、所述虚拟按钮模块和所述挥手模块分别与所述主控制器通讯连接。

3.根据权利要求2所述的智能小车，其特征在于，所述手套模块包括第一手势控制器，所述虚拟按钮模块包括第二手势控制器，所述挥手模块包括第三手势控制器，所述第一手势控制器、所述第二手势控制器和所述第三手势控制器分别与所述主控制器通讯连接。

4.根据权利要求3所述的智能小车，其特征在于，所述手势识别模块包括第一红外避障传感器和至少八个第一超声波传感器，各所述第一超声波传感器周向分布，所述第一超声波传感器、所述第一红外避障传感器分别与所述第一手势控制器、所述第二手势控制器和所述第三手势控制器通讯连接。

5.根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述电机驱动模块包括L298N驱动板，所述L298N驱动板分别与所述主控制器、所述电机电连接。

6.根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述避障模块包括第二红外避障传感器，所述第二红外避障传感器布置在所述小车本体的前方，且所述第二红外避障传感器与所述主控制器通讯连接。

7.根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述测距模块包括第二超声波传感器和舵机云台，所述舵机云台可转动地连接在所述小车本体上，所述第二超声波传感器设于所述舵机云台上，所述第二超声波传感器与所述主控制器通讯连接。

8.根据权利要求1所述的智能小车，其特征在于，所述通讯模块包括红外遥控模块、WIFI模块和蓝牙模块。

9.根据权利要求3所述的智能小车，其特征在于，所述主控制器、所述第一手势控制器、所述第二手势控制器和所述第三手势控制器均为arduino mega2560主控板。