CN210804114U - 一种基于体感控制的智能工程车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于体感控制的智能工程车，主要包括主框架、两对结构相同的驱动结构、摄像结构以及机械操作结构，两对所述驱动结构安装于主框架两侧，本实用新型涉及智能工程车技术领域，该体感控制的智能工程车，操作简单便捷，减少了人力和时间，采用麦克纳姆轮技术，转向灵活，操控方便，用户通过姿态控制手套，利用NRF905无线通信协议实现远程操控，使操作更具有了简便性，为以后的生活提供了更多的便捷，推进了科学发展，有潜在的价值。

Description

一种基于体感控制的智能工程车

技术领域

本实用新型涉及智能工程车技术领域，具体为一种基于体感控制的智能工程车。

背景技术

现有的工程车，多采用遥控控制以及履带控制，而遥控控制势必使用遥控器，遥控器上不仅需要使用多种按钮，操作繁琐，而且遥控器想要实现多姿态多方面的控制，需要集成更多的按钮，降低了遥控设备的携带不便性，而且现有的工程车多采用履带或者轮式驱动，这种方式存在转向不便，需要加装专用的转向设备，造成了结构复杂，控制繁琐，以及设备成本高的问题，鉴于此，针对上述问题深入研究，遂有本案产生。

实用新型内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供了一种基于体感控制的智能工程车，解决了现有的工程车，多采用遥控控制以及履带控制，而遥控控制势必使用遥控器，遥控器上不仅需要使用多种按钮，操作繁琐，而且遥控器想要实现多姿态多方面的控制，需要集成更多的按钮，降低了遥控设备的携带不便性，而且现有的工程车多采用履带或者轮式驱动，这种方式存在转向不便，需要加装专用的转向设备，造成了结构复杂，控制繁琐，以及设备成本高的问题的问题。

为实现以上目的，本实用新型通过以下技术方案予以实现：一种基于体感控制的智能工程车，主要包括主框架、两对结构相同的驱动结构、摄像结构以及机械操作结构，两对所述驱动结构安装于主框架两侧，所述摄像结构安装于主框架上，所述机械操作结构安装于主框架上、且位于摄像结构一侧，所述主框架上安装有信号接收模块；

所述驱动结构由安装于主框架两侧的麦克纳姆轮以及连接于主框架和麦克纳姆轮之间的减震组件组成；

所述摄像结构由安装于主框架上的支撑柱以及安装于支撑柱端部的摄像头组成；

所述机械操作结构由安装于主框架上且位于支撑柱前方的旋转底座以及安装于旋转底座上的机械臂组成；

所述一种基于体感控制的智能工程车还包括：体感控制手套；

所述体感控制手套的手掌及手指上集成有若干柔性电阻，所述体感控制手套手掌中心上安装有主控板以及控制陀螺仪，所述体感控制手套上设有信号传输模块。

优选的，所述主框架四角分别设有两对结构相同的红外线传感器。

优选的，所述麦克纳姆轮通过伺服电机驱动、且每个麦克纳姆轮对应单个伺服电机。

优选的，所述信号传输模块以及信号接收模块为相互匹配的一对NRF905无线通信模块。

优选的，所述控制处理结构由安装于主框架上的stm32f4处理器以及安装于其一侧的稳向陀螺仪组成。

优选的，所述减震组件为悬挂式减震结构，由安装于主框架上的支架以及连接于支架上端和伺服电机之间的阻尼器组成。

有益效果

本实用新型提供了一种基于体感控制的智能工程车。本实用新型与现有技术相比，其有益效果为：

1.在一些危险性比较大的实验或是作业中，保障人的生命安全十分的困难。

2.操作简单便捷，减少了人力和时间，意外事故的时候也避免了人身财产的损失。

3.体感技术的出现为我们的生活、工作、娱乐提供了另一番体验，它的便捷、嵌入式的真实体验感、交互性等一系列优势使其有广阔的市场前景。

4.主框架安装的麦克纳姆轮使工程车的转弯半径大大减小，能够全向移动，灵活度增加，能在狭窄环境下自由行驶。工程车上采用了人手姿态控制，省去了遥控多按键控制的繁琐步骤，并且降低了遥控设备的携带不便性，遥控只做为备用操作选择，操作更加便捷，同时避免了不必要的花费。

5.工程车上的多轴机械臂能够稳定地进行移动，对目标进行快速地处理。工程车采用stm32f4系列芯片，使用陀螺仪矫正工程车姿态，配合麦克纳姆轮实现全向移动。stm32F4作为处理器，接收传感器传回的数据之后能够通过伸出一个手指或者多个手指的算法控制工程车四个麦克纳姆轮的速度。陀螺仪是一种用来传感与维持方向的装置，基于角动量守恒理论。

6.陀螺仪主要是由一个位于轴心且可旋转的转子构成。陀螺仪一旦开始旋转，由于转子的角动量，陀螺仪有抗拒方向改变的趋向。能够判断工程车的行驶方向，配合单片机随时矫正工程车的运行轨迹。

综上所述，本实用新型结构合理，将陀螺仪和柔性电阻集成于体感控制手套上。用户通过姿态控制手套，利用NRF905无线通信协议实现远程操控。使操作更具有了简便性，为以后的生活提供了更多的便捷。推进了科学发展，有潜在的价值。

附图说明

图1为本实用新型所述一种基于体感控制的智能工程车的主视结构示意图。

图2为本实用新型所述一种基于体感控制的智能工程车的侧视结构示意图。

图3为本实用新型所述一种基于体感控制的智能工程车的体感控制手套结构示意图。

图中：1、主框架；2、麦克纳姆轮；3、减震组件；4、支撑柱；5、摄像头；6、旋转底座；7、机械臂；8、体感控制手套；9、柔性电阻；10、主控板；11、控制陀螺仪；12、信号传输模块；13、红外线传感器；14、伺服电机；15、信号接收模块；16、stm32f4处理器；17、稳向陀螺仪；3a1、支架；3a2、阻尼器。

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。

通过本领域人员，将本案中所有电气件与其适配的电源通过导线进行连接，并且应该根据实际情况，选择合适的控制器以及编码器，以满足控制需求，具体连接以及控制顺序，应参考下述工作原理中，各电气件之间先后工作顺序完成电性连接，其详细连接手段，为本领域公知技术，下述主要介绍工作原理以及过程，不再对电气控制做说明。

实施例：根据说明书附图1-3可知，本案为一种基于体感控制的智能工程车，主要包括主框架1、两对结构相同的驱动结构、摄像结构以及机械操作结构，其连接关系以及位置关系如下；

两对驱动结构安装于主框架1两侧，摄像结构安装于主框架1上，机械操作结构安装于主框架1上、且位于摄像结构一侧，主框架1上安装有信号接收模块15，主框架1上且位于摄像结构一侧设有控制处理结构，其由安装于主框架1上的STM32F4处理器以及安装于其一侧的稳向陀螺仪17组成，处理器基于STM32F4芯片搭建；

驱动结构由安装于主框架1两侧的麦克纳姆轮2以及连接于主框架1和麦克纳姆轮2之间的减震组件3组成；

摄像结构由安装于主框架1上的支撑柱4以及安装于支撑柱4端部的摄像头5组成；

机械操作结构由安装于主框架1上且位于支撑柱4前方的旋转底座6以及安装于旋转底座6上的机械臂7组成；

根据说明书附图1-3可知，一种基于体感控制的智能工程车还包括：体感控制手套8；

体感控制手套8的手掌及手指上集成有若干柔性电阻9，体感控制手套8手掌中心上安装有主控板10以及控制陀螺仪11，体感控制手套8上设有信号传输模块12；

主框架1上的麦克纳姆轮2通过与其连接的伺服电机14驱动，主框架1四周设有两对麦克纳姆轮2，共同构成工程车的车体，通过在主框架1上的STM32F4控制芯片内植入全向移动的算法，由于麦克纳姆轮2的存在，使得车体在全向移动的算法下，可以使车体进行全向移动，通过接收传感器传回的数据之后能够通过算法控制工程车四个麦克纳姆轮2的速度，通过稳向陀螺仪17检测车体的平衡以及前进方向，进而通过稳向陀螺仪17控制，能够判断工程车的行驶方向，配合单片机随时矫正工程车的运行轨迹，主框架1前端的机械臂7，采用平行四边形连杆和双摇杆机构，底部设有旋转底座6，利用NRF905无线通信协议，远程控制机械臂7的运动，可最大化实现活动范围的最大化，同时可以保持整体的稳定，用户通过自制的体感控制手套8遥控利用NRF905无线通信协议实现远程操控实现简单的清障维护等操作，主框架1后方设有支撑杆，支撑杆搭载的摄像头5，实时监测路面情况和综合信息传输给远端监控者；

通过信号接收模块15接收体感控制手套8的信号传输模块12发出的控制指令，可以进行体感遥控，通过安装于主框架1内的九轴传感器与柔性电阻9的共同配合来实现体感操作，当左手掌握拳时柔性电阻9的阻值最小，这时稳向螺陀仪将控制底盘的运动,然后通过右手伸出手指的个数控制体感车的速度，手指是否弯曲来控制其是否转向，用右手是否攥拳来控制其是否倒退；当左手掌放松微开时柔性电阻9的阻值变大，这时陀螺仪将控制旋转底座6以及机械臂7的姿态变化，用户通过自制的体感控制手套8利用NRF905无线通信协议实现远程操控，在复杂的环境中可以利用摄像设备实时传输图像，利用机械臂7实现清障维护等作业；

综上所述总体可知，该体感控制工程车，智能程度高，结构简单，操控方便，主框架1安装的麦克纳姆轮2使工程车的转弯半径大大减小，能够全向移动，灵活度增加，能在狭窄环境下自由行驶；工程车上采用了姿态控制手套控制，省去了遥控多按键控制的繁琐步骤，并且降低了遥控设备的携带不便性，遥控只做为备用操作选择，操作更加便捷；工程车上的机械操作结构能够稳定地进行移动，对目标进行快速地处理；是一个集环境感知、规划决策和多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统；可以实现在复杂的道路情况下，能自动操纵车辆进行障碍清除等作业，系统运用多重传感器与控制器良好的结合，该工程车的研究，开发和应用涉及传感技术，电气技术，电气控制技术，智能控制等学科，该类小车的研究除了进行勘测作业之外，还可应用于科学研究，并且具有潜在的军用价值。

作为优选方案，更进一步的，主框架1四角分别设有两对结构相同的红外线传感器13。

作为优选方案，更进一步的，麦克纳姆轮2通过伺服电机14驱动、且每个麦克纳姆轮2对应单个伺服电机14，单个伺服电机14驱动控制单个的麦克纳姆轮2。

作为优选方案，更进一步的，信号传输模块12以及信号接收模块15为相互匹配的一对NRF905无线通信模块。

作为优选方案，更进一步的，控制处理结构由安装于主框架1上的stm32f4处理器16以及安装于其一侧的稳向陀螺仪17组成。

作为优选方案，更进一步的，减震组件3为悬挂式减震结构，由安装于主框架1上的支架3a1以及连接于支架3a1上端和伺服电机14之间的阻尼器3a2组成，在移动过程中，当遭遇坑洼地面时，通过阻尼器3a2对伺服电机14进行减震，进而对麦克纳姆轮2进行减震。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下。由语句“包括一个......限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素”。

尽管已经示出和描述了本实用新型的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本实用新型的范围由所附权利要求及其等同物限定。

Claims (6)

1.一种基于体感控制的智能工程车，主要包括主框架(1)、两对结构相同的驱动结构、摄像结构以及机械操作结构，其特征在于，两对所述驱动结构安装于主框架(1)两侧，所述摄像结构安装于主框架(1)上，所述机械操作结构安装于主框架(1)上、且位于摄像结构一侧，所述主框架(1)上安装有信号接收模块(15)；

所述驱动结构由安装于主框架(1)两侧的麦克纳姆轮(2)以及连接于主框架(1)和麦克纳姆轮(2)之间的减震组件(3)组成；

所述摄像结构由安装于主框架(1)上的支撑柱(4)以及安装于支撑柱(4)端部的摄像头(5)组成；

所述机械操作结构由安装于主框架(1)上且位于支撑柱(4)前方的旋转底座(6)以及安装于旋转底座(6)上的机械臂(7)组成；

所述一种基于体感控制的智能工程车还包括：体感控制手套(8)；

所述体感控制手套(8)的手掌及手指上集成有若干柔性电阻(9)，所述体感控制手套(8)手掌中心上安装有主控板(10)以及控制陀螺仪(11)，所述体感控制手套(8)上设有信号传输模块(12)。

2.根据权利要求1所述的一种基于体感控制的智能工程车，其特征在于，所述主框架(1)四角分别设有两对结构相同的红外线传感器(13)。

3.根据权利要求1所述的一种基于体感控制的智能工程车，其特征在于，所述麦克纳姆轮(2)通过伺服电机(14)驱动、且每个麦克纳姆轮(2)对应单个伺服电机(14)。

4.根据权利要求1所述的一种基于体感控制的智能工程车，其特征在于，所述信号传输模块(12)以及信号接收模块(15)为相互匹配的一对NRF905无线通信模块。

5.根据权利要求1所述的一种基于体感控制的智能工程车，其特征在于，所述主框架(1)上安装有stm32f4处理器(16)以及安装于其一侧的稳向陀螺仪(17)组成。

6.根据权利要求1所述的一种基于体感控制的智能工程车，其特征在于，所述减震组件(3)为悬挂式减震结构，由安装于主框架(1)上的支架(3a1)以及连接于支架(3a1)上端和伺服电机(14)之间的阻尼器(3a2)组成。

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