CN104960573A - 一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车。包括两个前轮，两个后轮，三个控制车轮转向的舵机，一个控制托板旋转的舵机，两个驱动电机，两个超声波传感器和控制模块。两个前轮是转向轮，位于两侧的舵机用于控制车轮分别转动，位于中间的舵机用于控制车轮同时转动，可实现不同转向方式的切换，位于小车上方的舵机用于实现超声波传感器的全方位探测。两个后轮是驱动轮，两个驱动电机用于提供两个后轮转动所需的驱动力，控制模块通过传感器的探测结果控制舵机和驱动电机动作。本发明保证了小车在小转弯半径情况下能够准确平稳地转向，并且实现了无盲区探测，提高了行驶的稳定性和安全性。

Description

一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车

技术领域

本发明涉及智能车转向和探测领域，特别涉及一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车。

背景技术

目前，智能小车一般采用单舵机前轮转向的技术，在转弯半径较小的情况下，舵机必须输出较大的转角才能保证智能小车实现弯道行驶，而较大的转角就意味着两端的车轮会有较大的弧线位移。而车轮在短时间内产生的较大位移会对智能小车的平稳运行产生不利影响。而采用双舵机前轮独立转向技术，由于两个前轮转角相同，导致四个车轮没有运动的速度瞬心，即不能实现车轮的纯滚动，从而引起车轮的滑移。车轮的滑移也是智能小车转向的不稳定因素。

智能小车依靠传感器获得障碍物信息，从而通过控制模块控制舵机和驱动电机动作。因此，通过传感器所获得的信息尤为重要。目前，一般采用在车体四周分别安装传感器的做法来扩大传感器的探测范围，以实现全方位探测。但是采用的传感器数量多，成本高，在车身支架并不大的小车上也难于布置。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是针对背景技术中所涉及的缺陷，提供一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车，解决了转弯半径较小的情况下智能小车转向不准确不稳定的问题及全方位探测的问题。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车，包括两个前轮、两个后轮、两个驱动电机、两个超声波传感器、托板、第一至第四舵机、车身支架和控制模块，其中，所述控制模块分别和两个驱动电机、两个超声波传感器、第一至第四舵机电气相连；

所述第一舵机、第二舵机设置在两个前轮的内侧，分别用于控制两个前轮单独转向；

所述第三舵机设置在两个前轮的中间，用于控制两个前轮同时转向；

所述两个驱动电机设置在两个后轮的内侧，分别用于提供两个后轮转动所需的驱动力；

所述托板固定在所述第四舵机的输出轴上，且与车身支架平行；

所述第四舵机固定在车身支架上，用于带动所述托板旋转；

所述两个超声波传感器固定在所述托板上，探测方向相反，分别用于探测车前和车后的障碍物；

所述控制模块用于根据超声波传感器的探测结果控制所述第一至第四舵机以及两个驱动电机工作。

作为本发明一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车进一步的优化方案，所述两个驱动电机均采用直流减速驱动电机。

作为本发明一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车进一步的优化方案，所述控制模块采用Arduino单片机。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

本发明保证智能小车在小转弯半径情况下能够准确平稳转向；兼顾转向操纵的简易性，智能小车可以在不同转弯半径下进行两种转向方式的切换；并且实现了无盲区全方位探测，所需传感器数量少，且易于布置。该技术方案提高了智能小车的行驶稳定性和安全性。

附图说明

附图1为智能小车的结构示意图；

附图2为单舵机前轮转向示意图；

附图3为双舵机前轮独立转向示意图。

图中，1-前支架，2-第一舵机，3-托板，4-驱动电机，5-车身支架，6-前轮，7-第四舵机，8-超声波传感器，9-控制模块，10-后轮，11-第二舵机，12-第三舵机。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

如图1所示，本发明公开了一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车，包括两个前轮6、两个后轮10、第一舵机2、第二舵机11、第三舵机12、第四舵机7、两个驱动电机4、两个超声波传感器8、托板3、车身支架5、前支架1和控制模块9。

所述的两个前轮6是转向轮，用于实现智能小车的转向。

所述的两个后轮10是驱动轮，用于实现智能小车的前进，后退和停止。

所述第一舵机2、第二舵机11设置在前支架1上，分别连接左前轮和右前轮，分别用于控制左前轮和右前轮转动。

所述第三舵机12设置车身支架5上，其输出轴与前支架1相连，通过带动前支架1的转动来实现左前轮和右前轮的同时转动。

在转弯半径较大的情况下，如图2所示，第一舵机2、第二舵机11均不动作，通过控制第四舵机12动作来实现车轮的同时转动，从而实现小车的转向。由于转弯半径较大，舵机的转角较小，两侧车轮的弧线位移很小，对小车转向的影响很小，可以忽略不计，并且此类转向方法只控制一个舵机，简单易行。

在转弯半径较小的情况下，如图3所示，第三舵机12不动作，通过控制第一舵机1、第二舵机11动作来实现车轮的分别转动。由于转弯半径较小，舵机在短时间内输出的转角较大。相比于单舵机前轮转向，小车采用此种转向方式可以减小转向时车轮在短时间内的位移，有利于提高小车转向时的平稳性；同时，保证外侧车轮的转角要小于内侧车轮的转角，使其关系满足                                               ，以实现四个车轮的纯滚动，避免了小车在行驶过程中车轮出现滑动现象，影响小车正常行驶，从而达到了准确转向的目的。

兼顾转向操纵的简易性，平稳性和准确性，上述的两种转向方式可以根据转弯半径大小的不同进行切换，实现了智能小车在不同弯道上的可靠行驶。

所述的两个驱动电机4分别与左后轮，右后轮连接，提供两个后轮10转动所需的驱动力。

所述的托板3固定于第四舵机7的输出轴上，且与车身支架5平行。

所述第四舵机7固定在车身支架5上，用于带动所述托板3进行旋转，其旋转角度范围为0~180°。

所述的两个超声波传感器8均固定于托板3上，探测方向相反；其中一个用于探测小车前方0~180°区域的障碍物，另一个用于探测小车后方0~180°区域的障碍物；超声波传感器8具有灵敏度高，测量角度大，抗干扰能力强的优点。

智能小车行进过程中，控制托板旋转的第四舵机7持续工作。两个超声波传感器8分别对小车前方和后方0~180°范围内的障碍物进行探测，随着智能小车车速的提高，可以适当增大舵机的转速，加快托板旋转的速率，以保证良好的探测效果。

所述的控制模块9通过超声波传感器8的探测结果控制舵机2和驱动电机4动作，避免与障碍物碰撞。

所述的驱动电机4为直流减速驱动电机。

所述的控制模块9为Arduino单片机，其功耗低，性能稳定。

本技术领域技术人员可以理解的是，除非另外定义，这里使用的所有术语（包括技术术语和科学术语）具有与本发明所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。

以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (3)

1.一种三舵机转向可切换的全方位探测智能小车，其特征在于，包括两个前轮、两个后轮、两个驱动电机、两个超声波传感器、托板、第一至第四舵机、车身支架和控制模块，其中，所述控制模块分别和两个驱动电机、两个超声波传感器、第一至第四舵机电气相连；

所述第一舵机、第二舵机设置在两个前轮的内侧，分别用于控制两个前轮单独转向；

所述第三舵机设置在两个前轮的中间，用于控制两个前轮同时转向；

所述两个驱动电机设置在两个后轮的内侧，分别用于提供两个后轮转动所需的驱动力；

所述托板固定在所述第四舵机的输出轴上，且与车身支架平行；

所述第四舵机固定在车身支架上，用于带动所述托板旋转；

所述两个超声波传感器固定在所述托板上，探测方向相反，分别用于探测车前和车后的障碍物；

所述控制模块用于根据超声波传感器的探测结果控制所述第一至第四舵机以及两个驱动电机工作。

2.根据权利要求1所述的三舵机转向可切换的全方位探测智能小车，其特征在于，所述两个驱动电机均采用直流减速驱动电机。

3.根据权利要求1所述的三舵机转向可切换的全方位探测智能小车，其特征在于，所述控制模块采用Arduino单片机。