CN2276829Y - 电动玩具转向、驱动机构 - Google Patents

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Abstract

一种用于有自动追踪功能的电动玩具的转向及拖动机构。跟踪目标的探测头设置于转向机构上,作为转向轮和驱动轮的前轮也设置于转向机构上。探测头接收到的被跟踪目标的探测信号由探测控制电路处理后控制转向机构转向,使探测头始终指向目标。作为转向轮的前轮也随之转向目标。前轮被动力电机驱动成为主动轮将驱动力同步转向目标方向,实现对目标的精确跟踪。本机构可用于光控车、高频导向车和红外线跟踪车等电动玩具上。

Description

电动玩具转向、驱动机构
本实用新型属于电动玩具领域，是一种用于有精确跟踪功能的电动玩具的转向及驱动机构。
电动玩具可以装设自动控制装置，如声控装置、光控装置，使其受声音或光线等信号的控制而有规律地行驶或动作。一般的光控玩具车，当在其前方用灯光照射时，它会前进，但如果前方的灯光向左右偏移，它不会跟着灯光转向，功能单一，更不能沿着手绘的轨道线自动行走。主要困难在于目前的这类玩具没有解决精确跟踪控制信号(光、轨道线、高频传输线等)的技术问题。其技术缺陷在于目前的可转向电动玩具都照搬了汽车的基本结构形式，即方向控制机构——舵机控制前轮转向，而动力机构——驱动电机驱动后轮提供前进动力。这种结构用到光控车等需要精确跟踪控制信号的玩具上便无法实现精确跟踪。
本实用新型的目的是提供一种能够精确跟踪控制信号并且驱动电动玩具行走的机构。采用这种机构可以设计出多种跟踪控制方式的电动玩具，如跟着灯光行走，或沿着轨道线行走，或沿着高频传输线行走，或追踪特定目标行走的电动玩具。
本实用新型是这样实现的：它将探测装置的探测头、转向机构的转向轮和驱动装置结合在一起。探测头直接装设在转向机构上，当它探测到被跟踪目标信号，通过探测控制电路处理后控制舵机立即驱动转向机构使前轮(转向轮)转向目标的方向。这样探测头和转向轮就始终指向目标方向，而驱动装置也装设在转向机构上，动力电机直接驱动转向轮，于是动力机构便拖动整个玩具朝向目标方向行走。一旦目标运动，驱动力也同步转向目标方向。
由于采用上述方案，使探测头、转向轮和驱动轮三者结构在一起协同动作，实现了精确跟踪控制目标。
下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。
图1是本实用新型的构造简图。
图2是本实用新型第一个实施例，光控车的构造图。
图3、图4是本实用新型第一个实施例光控车的探测头的构造及工作原理图。
图5是本实用新型第二个实施例，高频导向车的构造图。
图6是本实用新型第二个实施例，高频导向车的探测头的构造及工作原理图。
图7是本实用新型第三个实施例，红外线跟踪器的探测头构造及工作原理图。
图8是本实用新型第一个实施例，光控车的探测控制电路原理图。
图中，1、探测头  2、动力电机  3、前轮即转向轮  4、转向机构  5、动力电机的传动齿轮  6、转轴  7、连杆  8、舵机输出盘  9、探测及控制电路  10、后轮即从动轮  11、转向舵机  12、控制光源  13、轨道线  14、探测头中的左光敏元件  15、探测头中的右光敏元件  16、反射光线  17、白色或浅色地面  18、探测头中的左电磁感应线圈  19、探测头中的右电磁感应线圈  20、高频载流导线  21、高频载流导线周围产生的电磁场  22、探测头中的左红外线接收器  23、探测头中的右红外线接收器  24、探测头中的红外线发射器  25、探测头发射的红外线  26、目标物反射回的红外线  27、能反射红外线的被跟踪的目标物。
参照图1，探测装置的探测头(1)由左、右两个探测传感器组成，被探测物的位置不同将在左、右两个传感器中产生不同的检测信号强度。信号传送到探测控制电路(9)中处理后，控制舵机(11)工作。舵机输出盘(8)转动，带动连杆(7)运动。转向机构(4)在连杆(7)的推拉作用下绕转轴(6)转动，使整个转向机构(4)转向信号弱的一边，直至左、右两个探测传感器接收到相同强度的信号。这样探测头(1)便指向目标物，而转向轮(3)也同转向机构(4)一起转向了目标物方向。由于转向轮(3)同时又是主动轮，被动力电机(2)所驱动，所以整个装置的驱动力方向也同步地转到了指向目标物的方向，以此实现对目标物的精确跟踪。
在图2、图3、图4、图8所示的本实用新型第一个实施例光控车中，图3、图4表示探测头(1)的结构。左、右传感器均为光敏元件(14)、(15)。被跟踪的目标物是光源(12)或被光源照明的黑色轨道线(13)。参照图2、图3，当光源(12)位于探测头左前方时，探测头中左光敏元件(14)接收到较强光信号，右光敏元件(15)接收到较弱光信号，这一差值传送到探测控制电路(9)(电原理图如图(8)所示。)中处理后，控制舵机(11)转动，输出盘(8)逆时针转动，连杆(7)推动转向机构(4)绕转轴(6)转向左方，直至左、右光敏元件(14)、(15)接收到相同强度的光信号，舵机(11)停止转动。这时转向机构(4)正对光源(12)，而转向轮(3)也转向了正对光源(12)的方向。动力电机(2)驱动转向轮(3)作为主动轮拖动车辆趋向光源(12)的方向行驶，使整个装置精确跟踪光源(12)。后轮(10)是从动轮，起到支承装置的作用。
在图4中，将探测头(1)指向地面，地上画有黑色轨道线(13)，轨道线(13)被光源照明，而光源不能直接照射到光敏元件(14)、(15)。在黑色轨道线(13)处光线被吸收，没有反射光射向光敏元件(14)，而白色或浅色地面(17)则有反射光(16)射到右光敏元件(15)上。探测信号(光电流)被送到探测控制电路(9)处理后控制舵机(11)转动，使转向机构(4)转向左方，直至光敏元件(15)也位于黑色轨道线(13)之上，不被反射光(16)照射。这样车辆便精确跟踪这条黑色轨道线(13)。
光控车的探测控制电路(9)的电原理图如图8所示。左光敏元件(14)受光照射时，三极管VT1、VT2导通，继电器K1吸合。右光敏元件(15)受光照射，VT3、VT4导通，继电器K2吸合。两个继电器的常闭触点接电源正极，常开触头接电源负极。继电器的公共触点上跨接舵机电机M1。这样当K1吸合时M1正转，K2吸合时，M1反转。而当K1、K2同时吸合或同时不吸合时，M1不转。动力电机M2(即(2))通过二极管VD1、VD2、VD3、VD4接入电路，并由转换开关S1控制。这种电路结构使得S1处于图8中状态时，M2只在K1、K2均吸合时停转，即对光停车。这种功能可以使光控车在跟踪黑色轨道线(13)时一旦完全脱离轨道线(13)即行停车。而S1转换后M2只在K1、K2均不吸合时停车，即无光停车。图8电路可使用于光控车分别追踪轨道线(13)和光源(12)两种情况。
在图5、图6所示本实用新型第二个实施例，高频导向车中，高频传输导线(20)上载有高频电流，于是其周围空间便存在着辐射出的电磁场(21)。越靠近导线(20)处，电磁场(21)强度越大。探测头(1)由左、右两个电磁线圈(18)、(19)组成，它们绕向相反。如果左、右两个探测线圈(18)、(19)对称地处在高频传输导线(20)的两侧，这时候线圈(18)、(19)中产生的感应电动势相等。由于两个线圈绕向相反，探测头(1)中的总感应电动势为零，探测头(1)无感应电流输出。探测控制电路(9)维持舵机(11)不转动，车辆保持原方向行驶。如果车辆偏离高频传输导线(20)，探测头(1)中的两个线圈(18)、(19)距离高频传输线(20)的距离不同，左、右两个线圈(18)、(19)中产生的感应电动势一强一弱，探测头(1)的总感应电动势不为零，探测头(1)有感应电流输出。探测控制电路(9)控制舵机(11)转动，车辆跟随转向机构(4)转弯，使两个探测线圈(18)、(19)分列于高频传输线(20)两侧对称位置上，实现对高频传输线(20)精确跟踪。
在图7、图1所示的本实用新型第三个实施例，红外线自动跟踪器中，探测头(1)由左红外线接收器(22)，右红外线接收器(23)和位于中间的红外线发射器(24)组成。被跟踪的目标物是能反射红外线的物体(27)。由红外线发射器(24)发出的红外光(25)射向前方，照射到目标物(27)后被反射回来。反射光(26)可以被探头(1)上的红外线接收器(22)和(23)接收。当目标物(27)处于探测头(1)正前方时，其反射的红外线(26)被左、右两个红外线接收器(22)、(23)同时接收，探测控制电路(9)维持舵机(11)不转动。当目标物(27)位于探测头(1)右前方时，其所反射的红外线(26)只能射入探测头(1)上的右红外线接收器(23)，而左红外线接收器(22)则接收不到反射的红外线(26)。于是探测控制电路(9)控制舵机(11)转动，使转向机构(4)转向右方，直至目标物(27)反射的红外线(26)同时照射到左、右两个红外线接收器(22)、(23)上，使该红外线跟踪器精确跟踪目标物(27)。

Claims (4)

1、一种电动玩具转向、驱动机构，包括探测头(1)，转向机构(4)，动力驱动装置(2)、(5)，探测控制电路(9)和转向舵机(11)，其特征在于：探测头(1)设置于转向机构(4)前端，前轮(3)作为转向轮和驱动轮设置于转向机构(4)上，转向机构(4)由舵机(11)控制转向，舵机(11)由探测头(1)的探测信号经探测控制电路(9)处理后控制。
2、根据权利要求1所述的电动玩具转向、驱动机构，其特征在于，探测头(1)由左、右两个光敏元件(14)、(15)并列构成，探测控制电路(9)中两路继电器K1和K2的常闭触点均接电源正极，常开触点均接电源负极，舵机(11)的电机M1跨接在两个公共触点上，动力电机M2(2)的驱动电路由二极管VD1、VD2、VD3、VD4和转换开关S1、电源E1和E2组成。
3、根据权利要求1所述的电动玩具转向、驱动机构，其特征是，探测头(1)由左、右两个电磁感应线圈(18)、(19)并列置于高频传输导线(20)两侧构成。
4、根据权利要求1所述的电动玩具转向、驱动机构，其特征是，探测头(1)由红外线发射器(24)和分置于两侧的左、右红外线接收器(22)、(23)构成。
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