CN106896813A - 自适应智能车循迹控制*** - Google Patents

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Abstract

一种自适应智能车循迹控制***，包括：线路模块，包括光电导航线路和磁力导航线路；循迹模块，设置于智能车上，包括用于感测光电导航线路的光电传感器和用于感测磁力导航线路的电感传感器；切换判断模块，包括线路切换标签、标签读取单元和判断单元，标签读取单元设置于智能车上，用于读取线路切换标签，判断单元用于根据所读取的线路切换标签的信息输出切换指令；控制模块，用于接收光电传感器的感测信号、电感传感器的感测信号和线路切换指令，并根据线路切换指令关闭处于操作状态的传感器，同时启动处于非操作状态的传感器，以及根据光电传感器的感测信号或电感传感器的感测信号控制智能车的驱动装置。

Description

自适应智能车循迹控制***
技术领域
本发明涉及智能交通技术领域，特别涉及一种自适应智能车循迹控制***。
背景技术
目前，能够自动行驶、自动变速、甚至自动选择行驶路线的智能车在智能玩具、智能模型等各个领域都有广泛应用。智能车的循迹方式主要包括光电循迹、摄像头循迹、电磁循迹等几种。目前多数智能车采用单一循迹方式，只能适应某一种路线，对于智能车的自动行驶有很大的局限性。特别是当智能车用于教学展示时，只能展示一种循迹模式，教学功能单一。因此，期待一种能够实现多种循迹方式的智能车循迹控制方法。
发明内容
本发明的目的是提供一种自适应智能车循迹控制***，其能够在不同的循迹模式之间自动切换。
本发明采用以下解决方案：
一种自适应智能车循迹控制***，包括：
线路模块，包括光电导航线路和磁力导航线路；
循迹模块，设置于所述智能车上，包括用于感测所述光电导航线路的光电传感器和用于感测所述磁力导航线路的电感传感器；
切换判断模块，包括线路切换标签、标签读取单元和判断单元，所述标签读取单元设置于所述智能车上，用于读取所述线路切换标签，所述判断单元用于根据所读取的线路切换标签的信息输出切换指令；
控制模块，用于接收所述光电传感器的感测信号、所述电感传感器的感测信号和所述线路切换指令，并根据所述线路切换指令关闭处于操作状态的传感器，同时启动处于非操作状态的传感器，以及根据所述光电传感器的感测信号或电感传感器的感测信号控制所述智能车的驱动装置。
优选地，所述光电导航线路和所述磁力导航线路的至少一部分相互重合，所述线路切换标签设置于重合部分处。
优选地，所述控制器将所述光电传感器的感测信号转换为光电线路位置信息，并根据所述光电线路位置信息控制所述智能车的驱动装置，所述光电线路位置信息表示所述智能车相对于所述光电导航线路的位置。
优选地，所述控制器将所述电感传感器的感测信号转换为磁力线路位置信息，并根据所述磁力线路位置信息控制所述智能车的驱动装置，所述磁力线路位置信息表示所述智能车相对于所述磁力导航线路的位置。
优选地，所述标签读取单元是RFID读卡器，所述线路切换标签是RFID标签。
优选地，所述驱动装置包括舵机和驱动电机。
优选地，还包括设置于所述智能车上的超声波避障模块。
优选地，所述自适应智能车循迹控制***还包括模式选择按键，所述模式选择按键包括两个按键，分别用于启动所述光电传感器和所述电感传感器。
优选地，所述线路切换标签为多个。
优选地，所述判断单元将所读取的线路切换标签的信息与预先存储的信息码进行匹配，并在匹配成功时输出切换指令。
本发明的有益效果在于：配置两种传感器，分别能够实现光电循迹模式和磁力循迹模式，在适当的位置设置线路切换标签，通过标签读取单元读取线路切换标签，从而能够实现不同循迹模式之间的自动切换；通过这种方式，当智能车面对多种导航线路时，可以自动选择导航线路，省去对智能车硬件或软件的修改，解决了智能车无法沿不同线路运动的问题。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显。其中，在示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1显示根据示例性实施例的自适应智能车控制***的结构示意图；
图2显示根据示例性实施例的自适应智能车控制***的工作示意图；
图3显示根据示例性实施例的自适应智能车控制***进行导航线路扩充后的工作示意图。
主要附图标记说明：
1-光电导航线路，2：磁力导航线路，3：线路切换标签，4：智能车，5：标签读取单元，6：判断单元，7：控制模块，8：光电传感器，9：电感传感器，10：线路模块，11：循迹模块，12：切换判断模块，1-1：光电导航线路，3-1：线路切换标签。
具体实施方式
下面将参照附图更详细地描述本发明的优选实施例。虽然附图中显示了本发明的优选实施例，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明，而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
图1显示根据示例性实施例的自适应智能车控制***的结构示意图，如图所示，该自适应智能车循迹控制***包括：
线路模块10，包括光电导航线路1和磁力导航线路2；
循迹模块11，设置于智能车上，包括用于感测光电导航线路的光电传感器8和用于感测磁力导航线路的电感传感器9；
切换判断模块12，包括线路切换标签3、标签读取单元5和判断单元6，标签读取单元5设置于智能车上，用于读取线路切换标签3，判断单元6用于根据所读取的线路切换标签3的信息输出切换指令；
控制模块7，用于接收光电传感器8的感测信号、电感传感器9的感测信号和切换指令，并根据切换指令关闭处于操作状态的传感器，同时启动处于非操作状态的传感器，以及根据光电传感器8的感测信号或电感传感器9的感测信号控制智能车的驱动装置。
其中，光电导航线路可以为黑白线条或者其他彩色线条，其可以沿着预定线路铺设。循迹模块的光电传感器可以发射红外光并且感测路面反射光的强度，根据反射光的强度产生电信号，该电信号被传输到控制模块，控制模块根据该电信号的强弱区分普通路面与光电导航线路，进而确定智能车相对于光电导航线路的位置信息，被称为光电线路位置信息。例如，光电传感器可以是反射取样式光电传感器。
磁力导航线路利用电磁感应原理产生稳定磁场，例如可采用方波发生器作用于铜线回路来产生稳定磁场。循迹模块的电感传感器可以感应磁场强弱，根据感应的磁场强弱产生电信号，该电信号被传输到控制模块，控制模块根据该电信号的强弱来确定智能车相对于磁力导航线路的位置，被称为磁力线路位置信息。
磁力导航线路可以沿着预定线路铺设，例如，磁力导航线路可以与光电导航线路完全重合，即沿着相同的路径同时铺设光电导航线路和磁力导航线路。在路径的适当位置设置线路切换标签，使得智能车在设置线路切换标签处切换循迹模式，可以向使用者展示两种循迹模式的工作状况。或者，磁力导航线路可以与光电导航线路部分重合，即两条线路仅有一部分沿着相同的路径铺设，那么可以在两条线路的重合部分设置线路切换标签，使得智能车在设置线路切换标签处切换循迹模式。在这种情况下，切换循迹模式之后，智能车将改变行驶路线，从而可以更直观地向使用者展示两种循迹模式的工作状况。
在光电导航线路和磁力导航线路的重合部分处，在需要进行循迹模式切换的位置设置线路切换标签。智能车上设置有标签读取单元，用于读取线路切换标签。当智能车行驶到线路切换标签的位置时，标签读取单元读取线路切换标签的信息，切换判断模块的判断单元根据所读取的线路切换标签的信息输出切换指令。作为优选方案，标签读取单元可以是RFID读卡器，线路切换标签可以是RFID标签。
控制模块可以是微处理器，例如STM32微处理器，内部移植uCOS操作***，其接收光电传感器的感测信号、电感传感器的感测信号和切换指令。当控制模块接收到切换指令时，其根据切换指令关闭处于操作状态的传感器，同时启动处于非操作状态的传感器，以实现循迹模式的切换。更具体而言，当光电传感器处于操作状态、电感传感器处于非操作状态时，控制器根据切换指令关闭光电传感器，并启动电感传感器，从而使得智能车从光电循迹模式切换到磁力循迹模式，通过电感传感器感测磁力导航线路进行循迹；当电感传感器处于操作状态、光电传感器处于非操作状态时，控制器根据切换指令关闭电感传感器，并启动光电传感器，从而使得智能车从磁力循迹模式切换到光电循迹模式，通过光电传感器感测光电导航线路进行循迹。通过这种方式，即可实现循迹模式的切换。
此外，当控制模块接收到光电传感器的感测信号时，其根据该信号的强弱区分普通路面与光电导航线路，进而确定智能车相对于光电导航线路的位置信息(即光电线路位置信息)，然后根据光电线路位置信息驱动智能车的驱动装置，从而改变智能车的行驶方向和行驶速度，使得智能车始终沿着光电导航线路行驶。或者，当控制模块接收到电感传感器的感测信号时，其根据该信号的强弱来确定智能车相对于磁力导航线路的位置(即磁力线路位置信息)，然后根据磁力线路位置信息驱动智能车的驱动装置，从而改变智能车的行驶方向和行驶速度，使得智能车始终沿着磁力导航线路行驶。光电导航和磁力导航的实现均属于本领域的现有技术，在此不再赘述。
智能车的驱动装置一般包括舵机和驱动电机，舵机用于控制智能车的转向，驱动电机用于控制智能车的行驶速度。或者，智能车可以采用四轮驱动模式，控制模块可连接四组电机，并通过脉冲宽度调制的方式来控制每组电机的转速，通过控制每组电机达到不同转速，改变智能车的行驶方向和速度。
根据本发明实施例的自适应智能车循迹控制***配置两种传感器，分别能够实现光电循迹模式和磁力循迹模式。在导航线路的适当位置设置线路切换标签，通过标签读取单元读取线路切换标签，从而能够实现不同循迹模式之间的自动切换；通过这种方式，当智能车面对多种导航线路时，可以根据所设置的线路切换标签自动选择导航线路，省去对智能车硬件或软件的修改，解决了智能车无法沿不同线路运动的问题；此外，当导航线路被修改时，也只需要重新设置线路切换标签的位置，智能车即可以沿着修改后的线路按照所设置的线路切换标签自动选择导航线路，最大限度地避免修改智能车硬件或软件。根据本发明实施例的自适应智能车循迹控制***特别适用于模拟智能交通环境。
作为优选方案，本发明实施例的自适应智能车循迹控制***还包括模式选择按键，模式选择按键包括两个按键，分别用于启动循迹模块的光电传感器和电感传感器，从而可以通过手动方式将智能车切换到光电循迹模式或磁力循迹模式。在线路切换标签或者标签读取单元出现故障时，可以通过模式选择按键手动地切换智能车的循迹模式。
作为优选方案，本发明实施例的自适应智能车循迹控制***还包括超声波避障模块，其设置于智能车上，利用超声波来检测智能车的前方是否有障碍物。在超声波避障模块检测到障碍物时，由控制器控制智能车的驱动装置，使智能车停止在障碍物前方，避免损害智能车。超声波避障模块可以采用超声波传感器。
作为优选方案，线路切换标签可以为多个，从而可以在导航线路的多个位置分别实现循迹模式的切换。
作为优选方案，判断单元将所读取的线路切换标签的信息(例如ID号码)，与预先存储的信息码进行匹配，如果匹配成功，则输出切换指令，控制模块根据该切换指令关闭处于操作状态的传感器并启动处于非操作状态的传感器，从而实现循迹模式的切换。
实施例1
图1显示根据示例性实施例的自适应智能车控制***的结构示意图，图2显示根据示例性实施例的自适应智能车控制***的工作示意图，图3显示根据示例性实施例的自适应智能车控制***进行导航线路扩充后的工作示意图。
如图1-3所示，在本实施例中，光电导航线路1和磁力导航线路2共同构成8字型导航路径，在光电导航线路1和磁力导航线路2的重合部分，即8字型导航路径的中间交叉处，设置线路切换标签3，线路切换标签3是RFID标签。
智能车4上设置有循迹模块11，循迹模块11包括光电传感器8和电感传感器9，分别用于感测光电导航线路1和磁力导航线路2。智能车4上还设置有标签读取单元5，其是用于读取RFID标签的RFID读卡器，标签读取单元5读取RFID标签的信息，切换判断模块12的判断单元6根据标签读取单元5读取的标签信息输出切换指令。智能车4通过四轮驱动。
控制模块7是STM32的微处理器，内部移植uCOS操作***，其用于接收光电传感器8的感测信号、电感传感器9的感测信号和判断单元6输出的切换指令，其根据切换指令关闭处于操作状态的传感器，同时启动处于非操作状态的传感器，并根据感测信号控制智能车4的四组驱动电机，从而控制智能车4的行驶方向和速度。
根据示例性实施例的自适应智能车控制***工作时，首先打开车身上的电源开关，此时光电传感器8被启动，智能车4沿着光电导航线路1行驶，如图1中左侧箭头所示；当智能车4行驶到线路切换标签3的位置时，即图1中左侧箭头的终点，标签读取单元5读取线路切换标签3的信息，判断单元6将该信息与预先存储的信息码进行匹配，在匹配成功时输出切换指令，控制模块7根据切换指令关闭处于操作状态的传感器(即光电传感器8)，启动处于非操作状态的传感器(即电感传感器9)，智能车4切换到磁力循迹模式，沿着磁力导航线路2继续行驶，如图1中右侧箭头所示。
当智能车4再次行驶到线路切换标签3的位置时，标签读取单元5再次读取线路切换标签3的信息，判断单元6将该信息与预先存储的信息码进行匹配，在匹配成功时输出切换指令，控制模块7根据切换指令关闭处于操作状态的传感器(即电感传感器9)，启动处于非操作状态的传感器(即光电传感器8)，智能车4重新回到光电循迹模式，沿着光电导航线路1继续行驶。
当对导航线路进行扩充时，如图3所示，扩充了光电导航线路1-1，那么如果希望在光电导航线路1-1与磁力导航线路2的交汇处进行循迹模式切换，只需要在交汇处设置新的线路切换标签3-1即可。通过这种方式，可以方便、快速地进行导航线路的扩充，并根据需要实现循迹模式切换，避免了进一步的软硬件修改。
上述技术方案只是本发明的一种实施例，对于本领域内的技术人员而言，在本发明的原理的基础上，很容易做出各种类型的改进或变形，而不仅限于本发明上述具体实施例的描述，因此前面的描述只是优选的，而并不具有限制性的意义。

Claims (10)

1.一种自适应智能车循迹控制***，包括：
线路模块，包括光电导航线路和磁力导航线路；
循迹模块，设置于所述智能车上，包括用于感测所述光电导航线路的光电传感器和用于感测所述磁力导航线路的电感传感器；
切换判断模块，包括线路切换标签、标签读取单元和判断单元，所述标签读取单元设置于所述智能车上，用于读取所述线路切换标签，所述判断单元用于根据所读取的线路切换标签的信息输出切换指令；
控制模块，用于接收所述光电传感器的感测信号、所述电感传感器的感测信号和所述线路切换指令，并根据所述线路切换指令关闭处于操作状态的传感器，同时启动处于非操作状态的传感器，以及根据所述光电传感器的感测信号或电感传感器的感测信号控制所述智能车的驱动装置。
2.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，所述光电导航线路和所述磁力导航线路的至少一部分相互重合，所述线路切换标签设置于重合部分处。
3.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，所述控制器将所述光电传感器的感测信号转换为光电线路位置信息，并根据所述光电线路位置信息控制所述智能车的驱动装置，所述光电线路位置信息表示所述智能车相对于所述光电导航线路的位置。
4.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，所述控制器将所述电感传感器的感测信号转换为磁力线路位置信息，并根据所述磁力线路位置信息控制所述智能车的驱动装置，所述磁力线路位置信息表示所述智能车相对于所述磁力导航线路的位置。
5.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，所述标签读取单元是RFID读卡器，所述线路切换标签是RFID标签。
6.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，所述驱动装置包括舵机和驱动电机。
7.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，还包括设置于所述智能车上的超声波避障模块。
8.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，还包括模式选择按键，所述模式选择按键包括两个按键，分别用于启动所述光电传感器和所述电感传感器。
9.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，所述线路切换标签为多个。
10.根据权利要求1所述的自适应智能车循迹控制***，其中，所述判断单元将所读取的线路切换标签的信息与预先存储的信息码进行匹配，并在匹配成功时输出切换指令。
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