CN220155064U - 一种自动驾驶测试用实验小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及智能实验小车技术领域，公开了关于一种自动驾驶测试用实验小车，所述底盘上设置一对转向轮和一对动力轮，该一种自动驾驶测试用实验小车还包括：台座，所述台座设置于底盘的上方；摄像头，所述摄像头设置于台座的上部边缘处；超声波传感器，所述超声波传感器设置于台座的中部边缘处；控制装置，所述控制装置设置于台座上，所述控制装置的输入端分别与摄像头、超声波传感器的信号输出端相连接。本公开技术方案可以完成自动驾驶过程的所用摄像头、超声波传感检测和电机调速功能测试，体积小，结构简单，可以在实验室开展多人教学。

Description

一种自动驾驶测试用实验小车

技术领域

本实用新型公开涉及智能实验小车技术领域，尤其涉及一种自动驾驶测试用实验小车。

背景技术

智能网联汽车是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现V2X智能信息交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车。目前针对智能网联汽车视觉、超声传感和电机调速功能的实验教学车辆大多基于真实车辆改造，主要存在的问题是需要测试场地面积大，成本较高，而且道路具有一定的安全风险，不便于单模块实验内容的教学开展。

为了提高教学安全，方便调试，帮助汽车工程等专业学生方便的开智能网联汽车实验教学，需要对实验小车结构和传感测试和电子控制电路进行。

实用新型内容

为克服相关技术中存在的问题，本实用新型公开实施例提供了一种自动驾驶测试用实验小车。所述技术方案如下：

根据本实用新型公开实施例的第一方面，提供一种一种自动驾驶测试用实验小车，包括底盘，所述底盘上设置一对转向轮和一对动力轮，该一种自动驾驶测试用实验小车还包括：

台座，所述台座设置于底盘的上方；

摄像头，所述摄像头设置于台座的上部边缘处；

超声波传感器，所述超声波传感器设置于台座的中部边缘处；

控制装置，所述控制装置设置于台座上，所述控制装置的输入端分别与摄像头、超声波传感器的信号输出端相连接。

在一个实施例中，所述底盘的一端设置舵机，所述舵机分别与一对转向轮相连接。

在一个实施例中，所述底盘上的另一端设置一对电机，一对所述电机分别与对应位置的一对动力轮相连接。

在一个实施例中，所述台座包括：

从下向上依次设置的第一连接板、第二连接板以及第三连接板，所述第一连接板、第二连接板以及第三连接板分别通过立柱组平行固定。

在一个实施例中，所述控制装置包括：

主控模块，所述主控模块通过USB1接口与摄像头相连接，所述主控模块通过USB2接口与超声波传感器相连接；所述主控模块的信号输出端通过行驶驱动模块与一对电机相连接。

在一个实施例中，还包括多路开关电源，所述多路开关电源设置于第一连接板上，所述多路开关电源分别与摄像头、超声波传感器、主控模块以及舵机的电源端相连接。

在一个实施例中，所述主控模块为工控机或者树莓派控制器。

本实用新型公开的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

第一、通过将台座三层设计，将实验小车上方空间合理划分，纳工控机、树莓派控制器以及各集成的电路板，布局紧凑，节省空间；

第二、主控模块根据教学环境以及续航需要，切换为工控机或树莓派控制器，工控机耗电量小，处理速度适中；树莓派同时间耗电量略大于工控机，检测图像、障碍物以及转向、变速反应快；

第三、利用摄像头采集教学场地地面划线，将数据传送至主控模块；

第四、利用超声波传感器检测实验小车行进方向障碍物，将数据传送至主控模块；

第五、利用多路开关电源，合理变压，为工控机、树莓派控制器、各集成的电路板、摄像头、超声波传感器、舵机以及电机供电。

当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本公开的实施例，并与说明书一起用于解释本公开的原理。

图1是本实用新型所述一种一种自动驾驶测试用实验小车的结构示意图；

图2是本实用新型所述一底盘上转向轮装配舵机、动力轮装配电机的结构示意图；

图3是本实用新型所述控制单元、驱动单元、电源单元、传感单元连接关系图；

图4是本实用新型所述主控电路图；

图5是本实用新型所述多路开关电路图；

图6是本实用新型所述行驶驱动电路图；

图7是本实用新型所述舵机驱动电路图。

附图标记：

1、底盘 201、转向轮 201、动力轮

3、摄像头 4、显示屏 5、多路开关电源

6、工控机 701、舵机驱动单元 702、行驶驱动单元

801、第一连接板 802、第二连接板 803、第三连接板

9、舵机 10、蓄电池 11、超声波传感器

12、树莓派控制器 13、电机

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。

本实用新型公开实施例所提供的技术方案涉及一种自动驾驶测试用实验小车，尤其涉及智能实验小车领域。在相关技术中，目前针对智能网联汽车视觉、超声传感和电机调速功能的实验教学车辆大多基于真实车辆改造，主要存在的问题是需要测试场地面积大，成本较高，而且道路具有一定的安全风险，不便于单模块实验内容的教学开展。基于此，本公开技术方案所提供的一种自动驾驶测试用实验小车，通过将台座三层设计，将实验小车上方空间合理划分，容纳工控机、树莓派控制器以及各集成的电路板，布局紧凑，节省空间；主控模块根据教学环境以及续航需要，切换为工控机或树莓派控制器，工控机耗电量小，处理速度适中；树莓派同时间耗电量略大于工控机，检测图像、障碍物以及转向、变速反应快；利用摄像头采集教学场地地面划线，将数据传送至主控模块；利用超声波传感器检测实验小车行进方向障碍物，将数据传送至主控模块；利用多路开关电源，合理变压，为工控机、树莓派控制器、各集成的电路板、摄像头、超声波传感器、舵机以及电机供电。

实施例1：

图1示例性示出了本实用新型公开技术方案所提供的一种自动驾驶测试用实验小车的结构示意图，底盘1上设置一对转向轮201和一对动力轮202，通过舵机9与一对转向轮201相连接以实现实验小车的转向操作，通过一对电机13的执行端分别与对应位置的动力轮202固定连接，以实现实验小车的加速或减速行驶操作；

进一步，该一种自动驾驶测试用实验小车还包括：台座，台座包括：从下向上依次设置的第一连接板801、第二连接板802以及第三连接板803，第一连接板801、第二连接板802以及第三连接板803分别通过立柱组平行固定，使得第一连接板801和第二连接板802之间形成装配区A，第二连接板802与第三连接板803之间形成装配区B,第三连接板802上方为开放式的装配区C，在实验小车不增加水平方向的宽度前提下进行装配空间容量的提升。

更进一步，摄像头3设置于台座的第三连接板803的边缘处，摄像头拍摄方向与实验小车的行进方向相同；超声波传感器11设置于台座的的第二连接板802的边缘处，超声波传感器11的探测方向与实验小车的行进方向相同。

实施例2：

如图3所示，利用多路开关电源变压后，为超声波传感器、摄像头、转向驱动模块以及行驶驱动单元、工控机或/和树莓派控制器供电：

第一种情况：工控机的输入端与超声波传感器、摄像头的信号输出端相连接，工控机的输出端与转向驱动模块、行驶驱动模块的输入端相连接；

第二种情况：树莓派控制器的输入端与超声波传感器、摄像头的信号输出端相连接，树莓派控制器的输出端与转向驱动模块、行驶驱动模块的输入端相连接；

根据教学的需要，具体使选择工控机或树莓派控制器，工控机6和树莓派控制器12均装配在实验小车上，针对教学不同的情况进行不同主控模块的使用选择，当主控模块根据教学环境以及续航需要，切换为工控机或树莓派控制器，工控机耗电量小，处理速度适中；树莓派同时间耗电量略大于工控机，检测图像、障碍物以及转向、变速反应快。

如图4所示，J2为摄像头11，选取型号为OAK-D-POE(SJ2088POE)的双目深度相机，该OAK-D-POE(SJ2088POE)双目深度相机为USB免驱动摄像头，通过USB接头与作为主控模块的树莓派控制器12的USB接口相连接；J1为超声波传感器11，选取型号为HC-SR04的超声波测距模块，HC-SR04超声波测距模块的Trig管脚与U10树莓派控制器的主控芯片的GPIO27(16)相连接，主控芯片发出电信号，触发超声波，HC-SR04超声波测距模块的Echo管脚与树莓派控制器12的主控芯片的GPIO28(17)相连接，树莓派控制器12接收返回的超声信号，开始测量之后，Echo就会跳到高电平，直到发出去的波回来为止，因此Echo为高电平的时间就是波从发出去到障碍物再从障碍物回来所用的时间，该时间乘以速度就是距离。

结合图1和图4和图6所示，其中一个电机13通过行驶驱动模块的IO0、PWM1、IO3分别通过排针连接器与树莓派控制器12的GPIO0(17)、GPIO1(27)、GPIO3(22)相连接；其中另一个电机13通过驱动模块的IO22、PWM2、IO23分别通过排针连接器与树莓派控制器12的GPIO22(6)、GPIO21(5)、GPIO23(13)相连接。

优选地，实验小车上还可以装配显示屏4，便于实验小车调试时查看控制程序，显示摄像头3采集的车道图像信息。

实施例3：

底盘的一端设置舵机9，舵机9的执行端分别与一对转向轮201相连接，舵机驱动电路对舵机9发出控制信号，舵机9的执行端运动，使得转向轮201改变运动方向。

实施例4：

底盘的另一端设置一对电机13，一对电机13的驱动端分别与对应位置的动力轮202相连接，行驶驱动电路对一对电机13同时发出控制信号，一对电机13同步转动，使得动力轮202的正向前进或者反向退后，同时电机13的旋转速度可调，使得动力轮减速或加速转动。

实施例5：

如图1所示，还包括多路开关电源5，多路开关电源5设置于第一连接板801上，如图5所示，多路开关电源5通过变压后分别为摄像头3、超声波传感器11、树莓派控制器或/和工控机、一对电机13以及舵机9供电。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由所附的权利要求指出。

应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围应由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种自动驾驶测试用实验小车，包括底盘，所述底盘上设置一对转向轮和一对动力轮，其特征在于，该一种自动驾驶测试用实验小车还包括：

台座，所述台座设置于底盘的上方；

摄像头，所述摄像头设置于台座的上部边缘处；

超声波传感器，所述超声波传感器设置于台座的中部边缘处；

控制装置，所述控制装置设置于台座上，所述控制装置的输入端分别与摄像头、超声波传感器的信号输出端相连接；

台座包括：

从下向上依次设置的第一连接板、第二连接板以及第三连接板，所述第一连接板、第二连接板以及第三连接板分别通过立柱组平行固定。

2.根据权利要求1所述的一种自动驾驶测试用实验小车，其特征在于，所述底盘的一端设置舵机，所述舵机分别与一对转向轮相连接。

3.根据权利要求1所述的一种自动驾驶测试用实验小车，其特征在于，所述底盘上的另一端设置一对电机，一对所述电机分别与对应位置的一对动力轮相连接。

4.根据权利要求1所述的一种自动驾驶测试用实验小车，其特征在于，所述控制装置包括：

主控模块，所述主控模块通过USB1接口与摄像头相连接，所述主控模块通过USB2接口与超声波传感器相连接；

转向驱动模块，所述转向驱动模块的输入端与主控模块的输出端相连接，所述转向驱动模块的输出端与舵机相连接；

行驶驱动模块，所述行驶驱动模块的输入端与主控模块的输出端相连接，所述行驶驱动模块的输出端分别与一对电机相连接。

5.根据权利要求4所述的一种自动驾驶测试用实验小车，其特征在于，还包括多路开关电源，所述多路开关电源设置于第一连接板上，所述多路开关电源分别与摄像头、超声波传感器、主控模块、转向驱动模块、行驶驱动模块、舵机以及一对电机的电源端相连接。

6.根据权利要求4所述的一种自动驾驶测试用实验小车，其特征在于，所述主控模块为工控机或者树莓派控制器。