CN202976657U

CN202976657U - 一种训练用自动行驶避障车

Info

Publication number: CN202976657U
Application number: CN 201220629077
Authority: CN
Inventors: 涂金龙; 徐有军; 韩京海
Original assignee: Nanjing Communications Institute of Technology
Current assignee: Nanjing Communications Institute of Technology
Priority date: 2012-11-26
Filing date: 2012-11-26
Publication date: 2013-06-05
Anticipated expiration: 2022-11-26

Abstract

一种训练用自动行驶避障车，包括：车底盘[1]、超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]、电池单元[5]、万向滑轮[6]、电机及减速箱[7]、车轮[8]。能够自动与右边墙面保持一定距离前进，使用两种模拟量测距传感器，各测距信号之间不会相互干扰，在遇到障碍时能够自动以不同的角度转向或后退，自动避让障碍。可以设计不同的控制算法，通过选择不同的控制算法使车辆运行在不同的行驶模式下。适用于大学学生动手模仿制作或电子竞赛。

Description

一种训练用自动行驶避障车

技术领域

本实用新型涉及一种自动避障车，特别是一种学生实践训练用自动行驶避障车，属于机电一体化技术领域。

背景技术

高职院校是以培养具有一定理论知识和较强实践能力，面向基层、面向生产、面向服务和管理第一线职业岗位的实用型、技术型和技能型专门人才为目的高等教育，为了培养高等技术应用型人才，就应使学生具备必要的理论知识和科学文化基础，熟练掌握主干技术，侧重实际应用，侧重相关知识的综合运用。为了结合所学的课程，培养大学生的动手操作能力和理解能力，需要通过形式多样的活动，让每个学生动手设计制作一些综合性的作品。

目前有各种各样的用于大学学生动手模仿制作或电子竞赛的小车，大多是通过光电传感器检测画在地面的轨迹线，通过单片机控制小车沿着轨迹线前进，也有一些是通过前方光源引导小车前进的，这些对培养和训练学生的动手操作能力很有帮助，但这些小车存在的不足有：一是光电传感器大多是使用的是数字开关量输出的，相对较简单；二是很少采用较复杂的模拟量准确控制小车运动的，难以全面锻炼学生的综合能力。

发明内容

本实用新型的目的在于提出一种电子电气或机电一体化专业学生动手操作训练用自动行驶避障车，能够自动与右边墙面保持一定距离前进，使用两种模拟量测距传感器，在遇到障碍时能够自动以不同的角度转向或后退，自动避让障碍。

本实用新型是这样实现的：一种训练用自动行驶避障车，其特征在于，包括：车底盘[1]、超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]、电池单元[5]、万向滑轮[6]、电机及减速箱[7]、车轮[8]；超声波测距模块[2]安装在前支架[21]上，用于检测前方障碍物的距离；红外线测距模块[3]安装在侧支架[31]上，用于检测右边障碍物的距离；前支架[21]、侧支架[31]、电路单元[4]、电池单元[5]、万向滑轮[6]、电机及减速箱[7]安装在车底盘[1]上；车轮[8]安装在电机及减速箱[7]的输出轴上。

所述的电路单元[4]包括单片机单元[41]、电机驱动单元[42]、蜂鸣器[43]、无线通信模块[44]；单片机单元[41]与超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电机驱动单元[42]、蜂鸣器[43]、无线通信模块[44]构成电气连接。

所述的电池单元[5]包括开关、电池盒和电池；电池用于给超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]及电机供电。

所述的电机及减速箱[7]包括右电机及减速箱[71]、左电机及减速箱[72]。

所述的车轮[8]包括右车轮[81]、左车轮[82]。

所述的红外线测距模块[3]是使用模拟量输出的模块。

本实用新型的优点及效果：

(1)前方及右边使用不同类型的距离传感器模块，各测距信号之间不会相互干扰。

(2)前方和右边均有测距传感器模块，其输出信号为模拟量，因而能够通过单片机中的ADC电路测量输出信号值的大小并转换为距离数据，方便了单片机的计算和分析，这样，小车在遇到障碍时能自动根据控制算法改变运行方向，因而不会被障碍物卡住或撞坏小车。

(3)可以设计不同的控制算法，通过选择不同的控制算法使车辆运行在不同的行驶模式下。

附图说明

图1是本实用新型的左视结构示意图。

图2是本实用新型的顶视结构示意图。

图3是本实用新型实施例的电气原理方框图。

图4是本实用新型实施例的单片机主程序流程图。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的实施例。

请参看图1和图2，一种训练用自动行驶避障车，包括：车底盘[1]、超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]、电池单元[5]、万向滑轮[6]、电机及减速箱[7]、车轮[8]；超声波测距模块[2]安装在前支架[21]上，用于检测前方障碍物的距离；红外线测距模块[3]安装在侧支架[31]上，用于检测右边障碍物的距离；前支架[21]、侧支架[31]、电路单元[4]、电池单元[5]、万向滑轮[6]、电机及减速箱[7]安装在车底盘[1]上；车轮[8]安装在电机及减速箱[7]的输出轴上。

其中电池单元[5]包括开关、电池盒和电池；电池用于给超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]及电机供电。超声波测距模块[2]和红外线测距模块[3]均是模拟量输出模块。电机及减速箱[7]包括右电机及减速箱[71]、左电机及减速箱[72]，车轮[8]包括右车轮[81]、左车轮[82]。

请参看图3，电路单元[4]包括单片机单元[41]、电机驱动单元[42]、蜂鸣器[43]、无线通信模块[44]；单片机单元[41]与超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电机驱动单元[42]、蜂鸣器[43]、无线通信模块[44]构成电气连接。

工作原理是：电池[51]用于给超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]及电机供电。单片机单元[41]以单片机C8051F310为核心，通过单片机内部的ADC电路将超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]输出的模拟量信号转换为数字量，从而测量出小车与前方、右边障碍物之间的距离，当前方或右边障碍物的距离小于设定距离时，单片机单元[41]通过蜂鸣器[43]发出告警信号，同时通过电机驱动单元[42]控制左电机[72]及右电机[71]的转速，以改变车体的运行方向。单片机通过无线通信模块[44]与计算机中相应的无线通信模块进行通信，通过配套设计的计算机软件，既可对小车的运行模式和相关参数进行配置，也可以监控小车的运行状态。

参看图4，结合程序流程图，进一步说明如下：

电池单元[5]的开关接通后，电路单元[4]得电，单片机进行初始化，包括内存清零、端口配置、ADC配置、定时器配置、中断设置等，初始化完成后检测电池电压，如果电压不正常，则输出告警信号，蜂鸣器长鸣，小车保持停止状态；如果电压正常，则检测是否收到计算机来的命令，如果收到命令则处理命令，处理完成计算机命令后，通过超声波测距模块[2]检测前方障碍物的距离，通过红外线测距模块[3] 检测右边障碍物的距离，如果前方有障碍物，则输出断续的告警信号，并进一步检测小车与前方障碍物的距离是否太近，如果距离不是太近（即未小于设定的极限距离），则小车向左前方前进，以便避开前方的障碍；如果前方障碍物的距离太近，小于设定的极限距离，则停车3秒，然后单片机输出倒退信号，通过电机驱动单元[42]控制左电机[72]及右电机[71]反转，小车后退，直到小车与前方障碍物的距离达到或超过设定的安全距离，蜂鸣器停止告警，停车1秒，然后继续检测相关距离。

当小车前方障碍物的距离大于设定的安全距离时，单片机根据检测到的右边障碍物的距离给出小车运动的信号，通过电机驱动单元[42]控制左电机[72]及右电机[71]的转速，让小车向前方或左前方、右前方运动。

当检测到右边障碍物的距离小于设定的右间距时，单片机给出小车左转信号，通过电机驱动单元[42]控制左电机[72]及右电机[71]的转速，让小车向左前方运动，增加小车与右边障碍物的距离。

当检测到右边障碍物的距离大于设定的右间距时，单片机给出小车右转信号，通过电机驱动单元[42]控制左电机[72]及右电机[71]的转速，小车向右前方运动，减少小车与右边障碍物的距离。

如果检测到右边障碍物的距离在设定的右间距区间内，则单片机给出小车前进信号，通过电机驱动单元[42]控制左电机[72]及右电机[71]的转速，小车向正前方运动。

Claims

1.一种训练用自动行驶避障车，其特征在于，包括：车底盘[1]、超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]、电池单元[5]、万向滑轮[6]、电机及减速箱[7]、车轮[8]；超声波测距模块[2]安装在前支架[21]上，用于检测前方障碍物的距离；红外线测距模块[3]安装在侧支架[31]上，用于检测右边障碍物的距离；前支架[21]、侧支架[31]、电路单元[4]、电池单元[5]、万向滑轮[6]、电机及减速箱[7]安装在车底盘[1]上；车轮[8]安装在电机及减速箱[7]的输出轴上。

2.根据权利要求1所述的一种训练用自动行驶避障车，其特征是所述的电路单元[4]包括单片机单元[41]、电机驱动单元[42]、蜂鸣器[43]、无线通信模块[44]；单片机单元[41]与超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电机驱动单元[42]、蜂鸣器[43]、无线通信模块[44]构成电气连接。

3.根据权利要求1所述的一种训练用自动行驶避障车，其特征是所述的电池单元[5]包括开关、电池盒和电池；电池用于给超声波测距模块[2]、红外线测距模块[3]、电路单元[4]及电机供电。

4.根据权利要求1所述的一种训练用自动行驶避障车，其特征是所述的电机及减速箱[7]包括右电机及减速箱[71]、左电机及减速箱[72]。

5.根据权利要求1所述的一种训练用自动行驶避障车，其特征是所述的车轮[8]包括右车轮[81]、左车轮[82]。

6.根据权利要求1所述的一种训练用自动行驶避障车，其特征是所述的红外线测距模块[3]是使用模拟量输出的模块。