CN208985487U - 一种工程教育智能车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种工程教育智能车，较为系统地培养学生的工程实践能力，整车包括：小车模型、主控模块、循迹模块、驱动模块、车灯模块和电源模块；主控模块、循迹模块、驱动模块、车灯模块和电源模块与小车模型连接；主控模块与循迹模块、驱动模块、车灯模块和电源模块连接；电源模块与主控模块、循迹模块、驱动模块和车灯模块连接。采用本实用新型，能够实现对小车的自动控制，改善电类学科理论知识与课外科技实践的教学对接，引导学生以工程教育智能小车为基础进行创意机器人设计，普及电子信息技术在智能工程领域的典型应用，促进应用创新型工程人才的培养。

Description

一种工程教育智能车

技术领域

本实用新型涉及智能控制技术领域，尤其涉及一种工程教育智能车。

背景技术

工程教育智能小车是指作为实习教具用于进行智能工程学习的小车。传统的教具小车运行灵敏度及可靠性不高，且未能充分地反映出智能化技术的应用，使现有的电工电子实习和工程技术类课外选修课教学过于枯燥乏味，无法真正普及智能工程教育。

实用新型内容

本实用新型提出一种工程教育智能小车，能够对小车进行智能化控制，并配有例程与多媒体教学课件，建立了MOOC课程，从而改善理论知识与课外实践的教学对接，且通过设置空余的接口，引导学生以工程教育智能小车为基础进行创意机器人设计，普及智能工程的教育，促进应用型人才的培养。

本实用新型实施例提供一种工程教育智能车，包括小车模型、主控模块、循迹模块、驱动模块、车灯模块和电源模块；

所述主控模块、所述循迹模块、所述驱动模块、所述车灯模块和所述电源模块与所述小车模型连接；所述主控模块与所述循迹模块、所述驱动模块、所述车灯模块和所述电源模块连接；所述电源模块与所述主控模块、所述循迹模块、所述驱动模块和所述车灯模块连接。

进一步的，所述小车模型包括：电机、车轮、各类传感器安装口和机械臂安装孔位；

所述电机与所述驱动模块和所述车轮连接；所述各类传感器安装口与所述主控模块和外部传感器连接；所述机械臂安装孔位与所述主控模块和外部机械臂连接。

进一步的，所述主控模块包括第一定制印刷电路板和AVR芯片；

所述AVR芯片与所述第一定制印刷电路板连接；所述第一定制印刷电路板与所述驱动模块连接；所述AVR芯片与所述循迹模块、所述车灯模块和所述电源模块连接；所述AVR芯片配套Proteus虚拟开发课件；所述第一定制印刷电路板包括扩展接口。

进一步的，所述AVR芯片可以但不限于是Atmega8L型AVR芯片。

进一步的，所述循迹模块包括第二定制印刷电路板、光电对管和运算放大器；

所述光电对管与所述第二定制印刷电路板连接；所述运算放大器与所述第二定制印刷电路板连接；所述第二定制印刷电路板与所述主控模块连接。

进一步的，所述驱动模块包括第三定制印刷电路板、MOSFET和继电器；

所述MOSFET与所述第三定制印刷电路板连接；所述继电器与所述第三定制印刷电路板连接；所述第三定制印刷电路板与所述主控模块连接。

进一步的，所述车灯模块包括：第四定制印刷电路板、电压比较器芯片、单片机和车灯接口；

所述电压比较器芯片与所述第四定制印刷电路板连接；所述单片机与所述第四定制印刷电路板连接；所述车灯接口与所述第四定制印刷电路板和外部车灯连接；所述第四定制印刷电路板与所述主控模块连接；所述单片机配置有电路仿真课件和虚拟设计课件。

进一步的，所述电源模块包括第五定制印刷电路板、充电电池和三端稳压集成电路；

所述充电电池与所述第五定制印刷电路板连接；所述三端稳压集成电路与所述第五定制印刷电路板连接；所述第五定制印刷电路板与所述主控模块、所述循迹模块、所述驱动模块和所述车灯模块连接。

进一步的，所述车灯模块和所述循迹模块安置于所述小车模型的车头；所述主控模块、所述驱动模块、和所述电源模块采用堆栈式方式安置于小车模型中部。

进一步的，所述小车模型可以但不限于为全铝合金4WD小车模型。

本实用新型实施例提供的一种工程教育智能车，通过各个模块之间的信息交互，实现对小车的自动控制，还配有多种课件及MOOC课程，方便学习，并预留多个接口，方便后续以智能车为基础进行各类机器人应用设计，从而改善理论知识与课外实践的教学对接，引导学生以工程教育智能小车为基础进行创意机器人设计，普及智能工程的教育，促进应用型人才的培养。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种工程教育智能车的一个实施例的结构示意图。

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。

参见图1，本实用新型提供的一种工程教育智能车的一个实施例的结构示意图。包括：主控模块101、循迹模块102、驱动模块103、车灯模块104、电源模块105、车身106、电机107和车轮108，各类传感器安装口109和机械臂安装孔位110。

主控模块101、循迹模块102、驱动模块103、车灯模块104和电源模块105与车身106连接。

主控模块101用于控制智能车的运行。

驱动模块103与电机107连接，电源模块105通过驱动模块103将电流分到电机107，从而驱动车轮108工作。主控模块101与驱动模块103连接，用于通过驱动模块103控制电机107的转速，从而控制智能车的速度。

循迹模块102与主控模块101连接。循迹模块102用于检测路面轨迹，并将检测到的信息传送给主控模块101。

车灯模块104与主控模块101连接。主控模块101通过车灯模块104控制车灯的开关。

电源模块105与其他模块连接，用于为其他模块供电。

车身106可以但不限于为全铝合金4WD小车。车身106预留有I/O扩展口和外设安装孔位，方便拓展为各类机器人。

各类传感器安装口109和机械臂安装孔位110用于安装其他传感器与机械臂，方便后续以智能车为基础进行各类机器人应用设计。

进一步的，主控模块101包括第一定制印刷电路板和AVR芯片。AVR芯片与第一定制印刷电路板连接，第一定制印刷电路板与驱动模块103连接，AVR芯片与循迹模块102、车灯模块104和电源模块105连接。第一定制印刷电路板包括ISP、UART、I2C、SPI以及GPIO等扩展接口。扩展接口与外部键盘连接，通过外部键盘可以进行调试、调速等人机交互操作。

AVR芯片通过循迹模块102对采集到的路面轨迹信号进行分析判断，通过分析判断后通过驱动模块103实时控制电机107的转速，利用电机107的差速调整车轮108转向，使小车自动沿着路面轨迹行进。AVR芯片通过电机107的转速，判断车轮108的转向，从而控制车灯模块104所连接的车灯实时亮灭。

进一步的，AVR芯片配套Proteus虚拟开发课件。第一定制印刷电路板所有I/O接口采用光耦隔离保护，并预留部分接口，方便后续扩展应用。

需要说明的是，AVR芯片可以但不限于为Atmega8L型AVR芯片。

进一步的，循迹模块102包括第二定制印刷电路板、光电对管和运算放大器。光电对管与第二定制印刷电路板连接，第二定制印刷电路板与主控模块101连接。当光电对管遇到路面轨迹的黑线时，通过传感阵列，将道路信息转换为电信号，再通过第二定制印刷电路板输出高电平到主控模块101的单片机I/O口，主控模块101的单片机根据得到的电平识别结果输出相应控制信号，控制车模沿规划路线行进，自动执行发车、转弯、过十字以及掉头等系列动作。运算放大器可以但不限于是LM358经典单电源运算放大芯片，与第二定制印刷电路板连接，进行硬件二值化处理。

进一步的，驱动模块103包括第三定制印刷电路板、MOSFET和继电器。MOSFET与第三定制印刷电路板连接。继电器与第三定制印刷电路板连接，采用填坑设计。第三定制印刷电路板与主控模块101连接。

进一步的，车灯模块104包括：第四定制印刷电路板、电压比较器芯片、单片机和车灯接口。电压比较器芯片与第四定制印刷电路板连接，该电压比较器芯片可以但不限于为LM393经典单电源电压比较器芯片。单片机与第四定制印刷电路板连接，该单片机配置有仿真课件和虚拟设计课件。车灯接口与第四定制印刷电路板和外部车灯连接，第四定制印刷电路板与主控模块101连接。主控模块101通过第四定制印刷电路板控制车灯接口，从而实现外部车灯的自动开关，使外部车灯在夜间自动开启照明。通过外部车灯的工作状态可以确定车模的状态。

进一步的，电源模块105包括第五定制印刷电路板、充电电池和三端稳压集成电路。充电电池与第五定制印刷电路板连接，三端稳压集成电路与第五定制印刷电路板连接，第五定制印刷电路板与主控模块101、循迹模块102、驱动模块103和车灯模块104连接。充电电池采用7.2V充电电池，通过第五定制印刷电路板降压后为其他模块进行供电。三段稳压集成电路可以但不限于是LM7805经典线性电源芯片外加自恢复过流保护电路。

本实用新型实施例提供的一种工程教育智能车，通过模块化设置，实现教学小车智能化，且通过配置例程、教学课件、MOOC课程和设置空余的接口，引导学生以该智能小车为基础进行创意机器人设计，从而改善理论知识与课外实践的教学对接，实现智能工程教育的普及，促进应用型人才的培养。

以上所述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，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种工程教育智能车，其特征在于，包括：小车模型、主控模块、循迹模块、驱动模块、车灯模块和电源模块；

所述主控模块、所述循迹模块、所述驱动模块、所述车灯模块和所述电源模块与所述小车模型连接；

所述主控模块与所述循迹模块、所述驱动模块、所述车灯模块和所述电源模块连接；

所述电源模块与所述主控模块、所述循迹模块、所述驱动模块和所述车灯模块连接；

所述小车模型包括预留I/O扩展口和预留外设安装孔位。

2.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述小车模型还包括：电机、车轮、各类传感器安装口和机械臂安装孔位；

所述电机与所述驱动模块和所述车轮连接；

所述各类传感器安装口与所述主控模块和外部传感器连接；

所述机械臂安装孔位与所述主控模块和外部机械臂连接。

3.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述主控模块包括第一定制印刷电路板和AVR芯片；

所述AVR芯片与所述第一定制印刷电路板连接；

所述第一定制印刷电路板与所述驱动模块连接；

所述AVR芯片与所述循迹模块、所述车灯模块和所述电源模块连接；

所述第一定制印刷电路板包括扩展接口。

4.根据权利要求3所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述AVR芯片为Atmega8L型AVR芯片。

5.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述循迹模块包括第二定制印刷电路板、光电对管和运算放大器；

所述光电对管与所述第二定制印刷电路板连接；

所述运算放大器与所述第二定制印刷电路板连接；

所述第二定制印刷电路板与所述主控模块连接。

6.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述驱动模块包括第三定制印刷电路板、MOSFET和继电器；

所述MOSFET与所述第三定制印刷电路板连接；

所述继电器与所述第三定制印刷电路板连接；

所述第三定制印刷电路板与所述主控模块连接。

7.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述车灯模块包括：第四定制印刷电路板、电压比较器芯片、单片机和车灯接口；

所述电压比较器芯片与所述第四定制印刷电路板连接；

所述单片机与所述第四定制印刷电路板连接；

所述车灯接口与所述第四定制印刷电路板和外部车灯连接；

所述第四定制印刷电路板与所述主控模块连接。

8.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述电源模块包括第五定制印刷电路板、充电电池和三端稳压集成电路；

所述充电电池与所述第五定制印刷电路板连接；

所述三端稳压集成电路与所述第五定制印刷电路板连接；

所述第五定制印刷电路板与所述主控模块、所述循迹模块、所述驱动模块和所述车灯模块连接。

9.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述车灯模块和所述循迹模块安置于所述小车模型的车头；

所述主控模块、所述驱动模块、和所述电源模块安置于小车模型中部。

10.根据权利要求1所述的一种工程教育智能车，其特征在于，所述小车模型为全铝合金4WD小车模型。