CN210864419U - 一种用于探险游竞赛的智能车 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种用于探险游竞赛的智能车，车身底盘的四个电机采用四轮差动结构；循迹模块采用灰度传感器，用于采集赛道的颜色信息，传输给控制模块进行循迹线识别；障碍识别模块包括撞传感器与红外传感器，分别采集碰撞信息和距离信息，传输给控制模块进行障碍物位置识别；方向定位模块采用数字指南针传感器，用于采集车身的方向信息；二维码识别模块包括单片机与摄像头，用于采集二维码图像，进行解码得到当前和下一步站点信息，传输给控制模块进行路径规划；控制模块根据循迹线、障碍物位置、车身的方向信息和路径规划信息生成电机驱动信号，驱动电机运作。本实用新型操作方便，稳定性高，性能优良。

Description

一种用于探险游竞赛的智能车

技术领域

本发明涉及智能交通，具体涉及一种用于探险游竞赛的智能车。

背景技术

智能车能够按照预先设定的模式在特定环境中自动运作，可应用于科学勘探、危险作业等等，因此研究和开发智能小车具有十分重要的意义，世界多国也都掀起了机器人比赛的热潮。传统的智能车设计主要存在以下问题：（1）硬件设计过程中，智能车多被设计成“前轮舵机控制转弯，后轮电机驱动前进”的结构，这种结构在赛道简单、弯道曲率较小时有很好的适用性。但是针对复杂的场景，该结构会限制智能车的运动规划，使小车的位置出现偏差或者超调。（2）循迹传感器选择方面，由于红外传感器控制简单，它多被用来识别赛道进而实行轨迹跟踪，然而处理这类数字传感器时，由于阈值固定，难免会受到静电、电磁等干扰，造成传感器数据的跳变。（3）避障措施设计方面，多利用触碰开关来判断是否触及障碍物然后再进行相应的控制策略，这种方法虽然能有效判断障碍物，但是小车在触碰到障碍物后再做出决策这种方案有一定的滞后性。（4）小车方位的判定方面，多利用陀螺仪传感器计算角速度的积分，从而获取当前的方位角，然而陀螺仪对角速度的识别会随着环境温度变化产生温漂使得对智能车方向定位产生误差。

发明内容

本发明目的在于提供一种探险游智能车，能够在复杂场地下进行稳定的轨迹跟踪和实时的避障处理。

实现本发明目的的技术解决方案为：一种探险游智能车，包括车身底盘，以及设置在车身底盘上的显示模块、电源驱动模块、控制模块、循迹模块、障碍识别模块、方向定位模块和二维码识别模块，其中车身底盘的四个电机采用四轮差动结构；显示模块用于接收、显示控制模块的智能车参数信号，以及选择控制方案；电源驱动模块用于向控制模块和电机供电，以及根据控制模块控制信号控制电机的转动的转速和方向；循迹模块采用灰度传感器，用于采集赛道的颜色信息，传输给控制模块进行循迹线识别；障碍识别模块包括撞传感器与红外传感器，分别采集碰撞信息和距离信息，传输给控制模块进行障碍物位置识别；方向定位模块采用数字指南针传感器，用于采集车身的方向信息；二维码识别模块包括单片机与摄像头，用于采集二维码图像，进行解码得到当前和下一步站点信息，传输给控制模块进行路径规划；控制模块根据循迹线、障碍物位置、车身的方向信息和路径规划信息生成电机驱动信号，驱动电机运作。

本发明与现有技术相比，其显著优点在于：1)基于智能车身前、后、腰身测的灰度传感器，智能车可在运动过程中实时监测车身与循迹线的相对位置偏差，从而通过PID算法利用误差改变电机转速达到消除偏差，提高循线稳定性的目的。2)智能车障碍检测模块包含红外传感器与碰撞传感器，达到了在远距离检测景点并零距离碰撞的目的，提高了碰撞过程的稳定性。3)基于车身布局的灰度传感器与数字指南针传感器，智能车可以在双重检测下，实现准确、稳定旋转任意角度的目的。

附图说明

图1为本发明智能车的结构示意图。

图2为四轮差动结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步说明本发明方案。

如图1所示，一种探险游智能车，包括车身底盘，以及设置在车身底盘上的显示模块、电源驱动模块、控制模块、循迹模块、障碍识别模块、方向定位模块和二维码识别模块，其中车身底盘的四个电机采用四轮差动结构；显示模块用于接收、显示控制模块的智能车参数信号，以及选择控制方案；电源驱动模块用于向控制模块和电机供电，以及根据控制模块控制信号控制电机的转动的转速和方向；循迹模块采用灰度传感器，用于采集赛道的颜色信息，传输给控制模块进行循迹线识别；障碍识别模块包括撞传感器与红外传感器，分别采集碰撞信息和距离信息，传输给控制模块进行障碍物位置识别；方向定位模块采用数字指南针传感器，用于采集车身的方向信息；二维码识别模块包括单片机与摄像头，用于采集二维码图像，进行解码得到当前和下一步站点信息，传输给控制模块进行路径规划；控制模块根据循迹线、障碍物位置、车身的方向信息和路径规划信息生成电机驱动信号，驱动电机运作。

所述四轮差动结构由左右两个差动单元组成，每个差动单元的两个电机(位于同一侧的A轮电机与B轮电机，或者C轮电机与D轮电机)并联连接，由同一H桥电路控制，如图2所示。在这种电路结构下同侧电机转向转速完全一致，从而实现对车身更精确的控制。同时，该结构与传统的“舵机控制前轮转向，电机控制后轮直线运行”结构相比，在实现正向运动、反向运动、弯道路径跟踪时更加的灵活，并且可以通过控制电机转速相同转向相反改变车身方向而不产生位移的功能，在复杂的赛道上更具竞争能力。

更有选的，所述电源驱动模块采用电机驱动卡MOS2，以控制2路电机变速以及变向运转。

所述控制模块选用Cortex M3系列的STM32F103芯片。基于STM32F103芯片的单片机有抗干扰能力强、执行速度快、算术运算功能强等特点，并且引脚较少，完成硬件的实现较为简单。

所述循迹模块的灰度传感器是由光敏电阻和LED灯组成的模拟信号传感器，虽然比传统的红外数字传感器容易受到电磁信号干扰，但是后期通过灰度值进行循迹识别的判断条件是一个范围，这样比阈值固定的红外传感器有更好的灵活性，加强了它的抗噪性能。为了保证循迹线识别的精度和效率，在车身前后分别设置七路灰度传感器，在车身两侧处分别设置一路灰度传感器，这种设置方式，可以精确识别出“十字”型、“丁字”型等特殊循迹线节点。

所述障碍识别模块为两组，分别设置在车身的前后侧。传统的障碍识别模块仅使用触碰开关传感器。该传感器体积小巧，触碰灵敏，但是容易受到外力的影响，变形失效。必须先接触到障碍物后才能产生相应的控制策略，有一定的滞后性。本发明红外传感器的有效判断距离范围为1米，可以提前做出预判降低车速，减小外力对触碰开关造成的压力形变。

所述方向定位模块的数字指南针传感器型号为HMC5883L。该传感器性能稳定，不易受温度湿度影响，且价格便宜，测量精度满足智能车需求(5°以内)。

为了方便智能车实时运行状态的显示以及控制参数的调整，所述显示模块选择TFT-LCD触摸屏。其优势在于每个像素上都有设置一个薄膜晶体管，图像的清晰度也因此提高了。

所述二维码识别模块中单片机选取STM32 F1系列32位微芯片ZET6，摄像头选取OV7670，控制模块控制二维码识别模块单片机读取并识别二维码，提取信息，上传至控制模块。

Claims (10)

1.一种用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，包括车身底盘，以及设置在车身底盘上的显示模块、电源驱动模块、控制模块、循迹模块、障碍识别模块、方向定位模块和二维码识别模块，其中车身底盘的四个电机采用四轮差动结构；显示模块用于接收、显示控制模块的智能车参数信号，以及选择控制方案；电源驱动模块用于向控制模块和电机供电，以及根据控制模块控制信号控制电机的转动的转速和方向；循迹模块采用灰度传感器，用于采集赛道的颜色信息，传输给控制模块进行循迹线识别；障碍识别模块包括撞传感器与红外传感器，分别采集碰撞信息和距离信息，传输给控制模块进行障碍物位置识别；方向定位模块采用数字指南针传感器，用于采集车身的方向信息；二维码识别模块包括单片机与摄像头，用于采集二维码图像，进行解码得到当前和下一步站点信息，传输给控制模块进行路径规划；控制模块根据循迹线、障碍物位置、车身的方向信息和路径规划信息生成电机驱动信号，驱动电机运作。

2.根据权利要求1所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述四轮差动结构由左右两个差动单元组成，每个差动单元的两个电机并联连接，由同一H桥电路控制。

3.根据权利要求2所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述电源驱动模块采用电机驱动卡MOS2，以控制2路电机变速以及变向运转。

4.根据权利要求1所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述控制模块选用Cortex M3系列的STM32F103芯片。

5.根据权利要求1所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述循迹模块的灰度传感器是由光敏电阻和LED灯组成的模拟信号传感器。

6.根据权利要求5所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，在车身前后分别设置七路灰度传感器，在车身两侧处分别设置一路灰度传感器。

7.根据权利要求1所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述障碍识别模块为两组，分别设置在车身的前后侧。

8.根据权利要求1所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述方向定位模块的数字指南针传感器型号为HMC5883L。

9.根据权利要求1所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述显示模块选择TFT-LCD触摸屏。

10.根据权利要求1所述的用于探险游竞赛的智能车，其特征在于，所述二维码识别模块中单片机选取STM32 F1系列32位微芯片ZET6，摄像头选取OV7670。

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