CN208888655U - 一种智能小车避障系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种智能小车避障系统，应用于智能小车避障技术领域所述系统包括：电源开关按钮，图像采集装置，处理装置，与所述图像采集装置和所述电源开关按钮相连；电机驱动装置，其信号输入端与所述处理装置的输出端相连，所述电机驱动装置的信号输出端与智能小车相连；电源装置，与所述处理装置和所述电机驱动装置相连并供电。应用本实用新型实施例，提供一种检测距离大、精度高、障碍物检测识别率高的避障系统。

Description

一种智能小车避障系统

技术领域

本实用新型涉及智能小车避障技术领域，尤其涉及一种智能小车避障系统。

背景技术

我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展的必然趋势。智能小车作为现代的新发明，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理，可应用于科学勘探等用途，智能小车作为一种四轮驱动的智能机器人，它行动灵活、操作方便，车上可集成各种精密传感器数据处理模块，其避障功能保证了智能小车在行进过程中行进方向的自行调节，避免发生碰撞、碰擦，是智能小车的重要组成部分。

目前，国内大部分智能小车均采用红外、超声波等传感器作为距离传感器，但利用以上传感器进行障碍物检查时，存在检测距离受限，精度不高，容易出现误检和漏检等问题。

实用新型内容

本实用新型实施例的目的在于提供一种智能小车避障系统，旨在提供一种检测距离大、精度高、障碍物检测识别率高的避障系统。具体技术方案如下：

为达到上述目的，本实用新型实施例提供了一种智能小车避障系统，所述系统包括：

电源开关按钮，

图像采集装置，

处理装置，与所述图像采集装置和所述电源开关按钮相连；

电机驱动装置，其信号输入端与所述处理装置的输出端相连，所述电机驱动装置的信号输出端与智能小车相连；

电源装置，与所述处理装置和所述电机驱动装置相连并供电；

其中，所述电机驱动装置包括：电机驱动芯片、第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第一电阻、第二电阻；

所述电机驱动芯片的第一输出端与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一发光二极管的阳极、所述第二发光二极管的阴极相连，所述电机驱动芯片的第二输出端与所述第一发光二极管的阴极、所述第二发光二极管的阳极相连，所述电机驱动芯片的第一输出端和第二输出端与第一电机相连；

所述电机驱动芯片的第三输出端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述第三发光二极管的阳极、所述第四发光二极管的阴极相连，所述电机驱动芯片的第四输出端与所述第三发光二极管的阴极、所述第四发光二极管的阳极相连，所述电机驱动芯片的第三输出端和第四输出端与第二电机相连。

本实用的一种实现方式中，所述电机驱动装置还包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；

所述电机驱动芯片的第一输出端与所述第一二极管的阳极和所述第五二极管的阴极相连，

所述电机驱动芯片的第二输出端与所述第二二极管的阳极和所述第六二极管的阴极相连，

所述电机驱动芯片的第三输出端与所述第三二极管的阳极和所述第七二极管的阴极相连；

所述电机驱动芯片的第四输出端与所述第四二极管的阳极和所述第八二极管的阴极相连；

所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管、所述第四二极管的阴极连接工作电压，所述第五二极管、所述第六二极管、所述第七二极管、所述第八二极管的阳极接地。

本实用的一种实现方式中，所述处理装置为jetson TX2开发板。

本实用的一种实现方式中，还包括电压转换电路，包括：稳压芯片、第一开关、第二开关、第五发光二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第三电阻，

所述开关的第一端与所述第二开关的第一端连接并与工作电压相连，所述开关的第二端接地，所述工作电压通过所述第三电容接地；

所述稳压芯片的输入端在所述第一开关闭合时与所述工作电压相连，所述第二开关的第一端通过所述第三电阻与所述第五发光二极管的阳极连接，所述第五发光二极管的阴极接地，所述稳压芯片的输出端通过所述第一电容、所述第二电容的接地，所述第一电容、所述第二电容并联。

本实用的一种实现方式中，还包括声光报警装置，所述声光报警装置包括：第四电阻、第五电阻、第九二极管、三极管、第九发光二极管、扬声器；

所述第四电阻与所述第九二极管的阴极相连，所述第九二极管的阳极与所述三极管的基极相连，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述第九发光二极管阴极相连，所述第九发光二极管阳极通过第五电阻与所述工作电压相连，所述扬声器连接在所述三极管的集电极、所述工作电压之间。

本实用的一种实现方式中，所述图像采集装置由多个ZED双目相机组成。

本实用的一种实现方式中，所述处理装置通过GPIO模块与所述电机驱动装置连接。

本实用的一种实现方式中，所述电源装置包括一锂电池，所述锂电池的输出电压为3.7V-4.2V；

电池组，由两节18650锂电池串联；

其中，所述锂电池通过电源线为jetson TX2开发板供电，所述电池组为电机驱动装置供电。

应用本实用新型实施例提供的一种智能小车避障系统，采用ZED双目相机作为障碍物检测传感器，大大的提高了检测精度，降低了误检率和漏检率，并且该相机的最大深度距离可达20米，远远超过红外和超声波传感器的检测距离；

又，其中D1-D8这8个二极管称为续流二极管，防止电压电流突变，起到平滑电流的作用；

又，将智能小车左边两个电机接L298N模块的一个通道，将右边两个电机接 L298N模块的另通道，逻辑输入分别连接jetson TX2开发板的四个任意不同的 GPIO引脚，通过处理装置控制智能小车的左转、右转、前进和后退，快速实现智能小车的运动；

以及，采用NVIDIA公司的jetson TX2开发板，该开发板的运算能力强，体积小，集成度高，存储空间大，可以保证智能小车工作的稳定性和鲁棒性；并且该开发板的扩展功能十分强大，为以后添加其他传感器提供便利。

附图说明

图1是本实用新型实施例中智能小车避障系统的一种结构图；

图2是本实用新型实施例中智能小车避障系统的一种电路图；

图3是本实用新型实施例中智能小车避障系统的另一种电路图；

图4是本实用新型实施例中智能小车避障系统的再一种电路图。

具体实施方式

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做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。

如图1和图2所示，本实用新型提供一种智能小车避障系统1，系统包括：

电源开关按钮11，

图像采集装置12，

处理装置13，与图像采集装置12与电源开关按钮11相连；

电机驱动装置14，其信号输入端与处理装置13的输出端相连，电机驱动装置14的信号输出端与智能小车相连；

电源装置15，与处理装置13和电机驱动装置14相连并供电；

如图2所示，电机驱动装置14包括：电机驱动芯片U1、第一发光二极管 L1、第二发光二极管L2、第三发光二极管L3、第四发光二极管L4、第一电阻 R1、第二电阻R2；电机驱动芯片U1的第一输出端OUT1与第一电阻R1的一端相连，第一电阻R1的另一端与第一发光二极管L1的阳极、第二发光二极管L2的阴极相连，电机驱动芯片U1的第二输出端OUT2与第一发光二极管L1的阴极、第二发光二极管L2的阳极相连，电机驱动芯片U1的第一输出端OUT1和第二输出端OUT2与第一电机相连；电机驱动芯片U1的第三输出端OUT3与第二电阻R2 的一端相连，第二电阻R2的另一端与第三发光二极管L3的阳极、第四发光二极管L4的阴极相连，电机驱动芯片U1的第四输出端OUT4与第三发光二极管L3 的阴极、第四发光二极管L4的阳极相连，电机驱动芯片U1的第三输出端OUT3 和第四输出端OUT4与第二电机相连。

电机驱动装置所采用的芯片型号为L298N，L298N是专用驱动集成电路，属于双H桥集成电路，该驱动板可以驱动两路直流电机，使能端ENA高电平时，电机A(P1端所连接的电机)处于使能状态，此时若IN1接5V，IN2接地，电机A正转，此时若IN1接地，IN2接5V，电机A反转；同理，使能端ENB高电平时，电机B(P2端所连接的电机)处于使能状态，此时若IN3接5V，IN4接地，电机B正转，此时若IN3接地，IN4接5V，电机B反转，将小车左边两个电机接L298N模块的通道A，将右边两个电机接L298N模块的通道B，逻辑输入 IN1、IN2、IN3、IN4分别连接jetson TX2开发板的四个任意不同的GPIO引脚，通过处理装置控制智能小车的左转、右转、前进和后退。由于P1接口连接电机 A，电机A为两个电机，同样电机B也为两个电机，那么通过第一发光二极管L1、第二发光二极管L2、第三发光二极管L3、第四发光二极管L4能够分别表示连接在每一个输出端，以显示当前电机的做状态，电路实现简单。

需要说明的是，处理装置13为jetson TX2开发板，电源开关按钮与jetson TX2开发板的I/O口相连接，电源开关按钮按下时，I/O口处于高电平，小车启动。具体的，jetsonTX2开发板为NVIDIA公司生产的新一代嵌入式计算平台，集成了Linux系统的开发板。jetson TX2开发板的处理器为Tegra Parker的 16nm六核cpu,其GPU部分为256核Pascal架构，板载8GB LpDDR4内存，32GB eMMC闪存，支持的通讯方式有SATA、USB3.0、WIFI和蓝牙，并且配有UART、 SPI、I2C、I2S和GPIO等接口，在jetson TX2开发板包括能够对ZED双目相机所采集的图像进行处理，即可以很好的将目标障碍物特征提取出来，再结合物体的深度信息识别出障碍物的具体位置，具体的，该部分为jetson TX2开发板所包含的功能，不属于本实用新型的保护点，且，该部分的软件处理方式为 jetson TX2开发板自身携带的，其软件部分并不构成本影响本实用新型整体保护的智能小车避障系统。

具体的，处理装置13可以通过GPIO模块与电机驱动装置14连接。

ZED双目相机包含两个摄像头，它是通过模拟人类双眼的方式来获取环境信息，它的深度距离最大可达20米，通过USB3.0与jetson TX2开发板相连，从而实时的将采集到的三维点云数据传输至jetson TX2开发板。

ZED双目相机与jetson TX2开发板相连并固定在智能小车的前端，电机驱动装置14连接于jetson TX2开发板的GPIO引脚上。

具体的，电源装置14包括一锂电池，锂电池的输出电压为3.7V，具体为 3.7V-4.2V；电池组，由两节18650锂电池串联；其中，锂电池通过电源线为jetson TX2开发板供电，电池组为电机驱动装置14供电。

因此，一种智能小车避障系统，通过图像采集装置替代现有技术中的红外、超声波等传感器作为距离传感器造成距离识别不准确，且检测距离受限知道额问题，因此，本实用新型可以提供一种检测距离大、精度高、障碍物检测识别率高的避障系统，且当图像采集装置为通过ZED双目相机，采集图像的范围较广，能够降低误检率和漏检率，并且该相机的最大深度距离可达20米，远远超过红外和超声波传感器的检测距离。从而进一步提高智能小车避障系统检测的准确性。

本实用新型的一种实现方式中，如图2所示，电机驱动装置14还包括：第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4、第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管D7、第八二极管D8；电机驱动芯片U1的第一输出端OUT1与第一二极管D1的阳极和第五二极管D5的阴极相连，电机驱动芯片U1 的第二输出端OUT2与第二二极管D2的阳极和第六二极管D6的阴极相连，电机驱动芯片U1的第三输出端OUT3与第三二极管D3的阳极和第七二极管D7的阴极相连；电机驱动芯片U1的第四输出端OUT4与第四二极管D4的阳极和第八二极管D8的阴极相连；第一二极管D1、第二二极管D2、第三二极管D3、第四二极管D4的阴极连接工作电压VCC，第五二极管D5、第六二极管D6、第七二极管 D7、第八二极管D8的阳极接地。通过D1-D8这8个二极管称为续流二极管，防止电压电流突变，起到平滑电流的作用，保证电机的驱动电流的波动较小。

本实用新型中，电源装置14包括电压转换电路，其如图3所示包括：稳压芯片U2、第一开关SW1、第二开关SW2、第五发光二极管DS5、第一电容C1、第二电容C2、第三电容C3、第三电阻R3，开关SW1的第一端与第二开关SW2的第一端连接并与工作电压VCC相连，工作电压VCC通过第三电容C3接地；稳压芯片U2的输入端在第一开关SW1闭合时与工作电压VCC相连，第二开关SW2的第一端通过第三电阻R3与第五发光二极管DS5的阳极连接，第五发光二极管DS5 的阴极接地，稳压芯片U2的输出端通过第一电容C1、第二电容C2的接地，第一电容C1、第二电容C2并联。

电压转换电路的输入端为串联的电池组，通过对该电压转换电路输入进行电压转换输出可以提供给电机驱动装置或者处理装置进行供电。

另外，如图4所示，还包括声光报警装置，其与处理装置连接，声光报警装置包括：第四电阻R7、第五电阻R8、第九二极管VD1、三极管VT2、第九发光二极管LED1、扬声器IC2；处理装置13的输出端通过第四电阻R7与二极管 VD1二极管VD1的阴极相连，第九二极管VD1的阳极与三极管VT2的基极相连，三极管VT2的发射极接地，三极管VT2的集电极与第九发光二极管LED1阴极相连，第九发光二极管LED1阳极通过第五电阻R8与工作电压相连，扬声器IC2连接在三极管VT2的集电极、工作电压之间。

需要说明的是，处理装置13通过电阻R7相连，且在处理装置13的连接引脚输出为高电平的情况下，二极管VD1二极管VD1和三极管VT2的发射极导通，从而通过12V工作电压驱动LED1的发光和扬声器IC2的发声，反之，则无法驱动LED1的发光和扬声器IC2的发声，电阻R8为分压电阻。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均包含在本实用新型的保护范围内。

Claims (8)

1.一种智能小车避障系统，其特征在于，所述系统包括：

电源开关按钮，

图像采集装置，

处理装置，与所述图像采集装置和所述电源开关按钮相连；

电机驱动装置，其信号输入端与所述处理装置的输出端相连，所述电机驱动装置的信号输出端与智能小车相连；

电源装置，与所述处理装置和所述电机驱动装置相连并供电；

其中，所述电机驱动装置包括：电机驱动芯片、第一发光二极管、第二发光二极管、第三发光二极管、第四发光二极管、第一电阻、第二电阻；

所述电机驱动芯片的第一输出端与所述第一电阻的一端相连，所述第一电阻的另一端与所述第一发光二极管的阳极、所述第二发光二极管的阴极相连，所述电机驱动芯片的第二输出端与所述第一发光二极管的阴极、所述第二发光二极管的阳极相连，所述电机驱动芯片的第一输出端和第二输出端与第一电机相连；

所述电机驱动芯片的第三输出端与所述第二电阻的一端相连，所述第二电阻的另一端与所述第三发光二极管的阳极、所述第四发光二极管的阴极相连，所述电机驱动芯片的第四输出端与所述第三发光二极管的阴极、所述第四发光二极管的阳极相连，所述电机驱动芯片的第三输出端和第四输出端与第二电机相连。

2.根据权利要求1所述的智能小车避障系统，其特征在于，所述电机驱动装置还包括：第一二极管、第二二极管、第三二极管、第四二极管、第五二极管、第六二极管、第七二极管、第八二极管；

所述电机驱动芯片的第一输出端与所述第一二极管的阳极和所述第五二极管的阴极相连，

所述电机驱动芯片的第二输出端与所述第二二极管的阳极和所述第六二极管的阴极相连，

所述电机驱动芯片的第三输出端与所述第三二极管的阳极和所述第七二极管的阴极相连；

所述电机驱动芯片的第四输出端与所述第四二极管的阳极和所述第八二极管的阴极相连；

所述第一二极管、所述第二二极管、所述第三二极管、所述第四二极管的阴极连接工作电压，所述第五二极管、所述第六二极管、所述第七二极管、所述第八二极管的阳极接地。

3.根据权利要求1所述的智能小车避障系统，其特征在于，所述处理装置为jetson TX2开发板。

4.根据权利要求1-3任一项所述的智能小车避障系统，其特征在于，还包括电压转换电路，包括：稳压芯片、第一开关、第二开关、第五发光二极管、第一电容、第二电容、第三电容、第三电阻，

所述开关的第一端与所述第二开关的第一端连接并与工作电压相连，所述开关的第二端接地，所述工作电压通过所述第三电容接地；

所述稳压芯片的输入端在所述第一开关闭合时与所述工作电压相连，所述第二开关的第一端通过所述第三电阻与所述第五发光二极管的阳极连接，所述第五发光二极管的阴极接地，所述稳压芯片的输出端通过所述第一电容、所述第二电容的接地，所述第一电容、所述第二电容并联。

5.根据权利要求4所述的智能小车避障系统，其特征在于，还包括声光报警装置，所述声光报警装置包括：第四电阻、第五电阻、第九二极管、三极管、第九发光二极管、扬声器；

所述第四电阻与所述第九二极管的阴极相连，所述第九二极管的阳极与所述三极管的基极相连，所述三极管的发射极接地，所述三极管的集电极与所述第九发光二极管阴极相连，所述第九发光二极管阳极通过第五电阻与所述工作电压相连，所述扬声器连接在所述三极管的集电极、所述工作电压之间。

6.根据权利要求1所述的智能小车避障系统，其特征在于，所述图像采集装置由多个ZED双目相机组成。

7.根据权利要求3所述的智能小车避障系统，其特征在于，所述处理装置通过GPIO模块与所述电机驱动装置连接。

8.根据权利要求3所述的智能小车避障系统，其特征在于，所述电源装置包括一锂电池，所述锂电池的输出电压为3.7V-4.2V；

电池组，由两节18650锂电池串联；

其中，所述锂电池通过电源线为jetson TX2开发板供电，所述电池组为电机驱动装置供电。