一种基于红外传感器的智能小车控制系统技术方案

本发明专利技术公开了一种基于红外传感器的智能小车控制系统，所述控制系统包括依次连接的循迹传感器、CPU、驱动模块和直流电机，所述循迹传感器通过LM339比较器电路与所述CPU相连接，所述控制系统还包括电源模块和避障模块，所述电源模块直接连接至所述CPU，所述避障模块通过LM358连接至所述单片机，所述单片机与所述驱动模块之间连接有显示模块，所述循迹传感器为红外反射式传感器，所述红外反射式传感器包括1个红外发射管和1个光电二极管；实现了机器人的自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物，可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，在红外传感器的测试下精确的检测到障碍物自动躲避。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于智能控制
，具体涉及一种基于红外传感器的智能小车控制系统。
技术介绍
智能小车，也就是轮式机器人，主要有口令识别与语音合成、机器人自定位、动态随机避障、多传感器信息融合、实时自适应导航控制等功能。现在智能小车发展很快，从智能玩具到其它各行业都有实质成果。其基本可实现循迹、避障、检测贴片、寻光入库、避崖等基本功能，这几年的电子设计大赛智能小车又在向声控系统发展。比较出名的飞思卡尔智能小车更是走在前列。2011-2012年世界智能机器人研究取得了新进展。美国研制出受伤后可自行调整的机器人，英国设计出吃苍蝇老鼠的机器人家具，法国研发出“儿童机器人”，欧洲研发出超级机器人，能预知人类意图等。这些都与我们的生活息息相关，给我们的生活带来了极大地方便。我国一直比较重视智能机器人的研究，国家“863”智能机器人专家组将智能机器人的研究作为今后发展的重点。许多大专院校和科研机构都在着手智能机器人的研究和开发工作，相继几所高校进行了这方面的研究并取得了一定的成果，如沈阳自动化所的AGV小车，上海大学的导购机器人和哈工大研究所的导游机器人，清华大学智能技术与系统国家重点实验室研制的THMR系列微型移动车，整个系统包括摄像机，磁罗盘，差分GPS，电子地图等车载设备，保证了移动车控制系统能够实现自主驾驶与辅助驾驶。除此之外，以哈尔滨工业大学为首的众多高校也先后在“机器人足球赛”“机器人起重大赛”这些具有国际水平的人工智能竞赛中取得优异的成绩，但是现有的智能小车在循迹和避障两个功能上并不那么完善，没有达到预期的效果。因此,需要提供一种基于红外传感器的智能小车控制系统以实现循迹和避障两个功能。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术的目的是提供一种基于红外传感器的智能小车控制系统以实现循迹和避障两个功能，可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。一种基于红外传感器的智能小车控制系统，所述控制系统包括依次连接的循迹传感器、CPU、驱动模块和直流电机，所述循迹传感器通过LM339比较器电路与所述CPU相连接，所述控制系统还包括电源模块和避障模块，所述电源模块直接连接至所述CPU，所述避障模块通过LM358连接至所述单片机，所述单片机与所述驱动模块之间连接有显示模块，所述循迹传感器为红外反射式传感器，所述红外反射式传感器包括1个红外发射管和1个光电二极管，所述直流电机为自散热式直流电机，包括直流电机模块、散热模块和电机后盖；所述电机后盖通过螺栓与直流电机模块固定连接，散热模块位于电机后盖内。优选地，所述CPU为单片机。优选地，所述控制系统还包括外围辅助模块。优选地，所述避障模块包括路线信息采集电路、放大电路和单片机控制电路。优选地，所述路线信息采集电路包括脉冲调制的反射式红外发射接收器和信号放大器。优选地，所述电源模块为LM2940稳压芯片提供稳定的5V电源。优选地，所述循迹模块为选用发光二极管加光敏电阻、脉冲调制的反射式红外发射接收器或CCD传感器的任意一种。优选地，所述避障模块为红外对管、超声波模块或光电开关的任意一种。优选地，超声波模块包括超声波发射器、接收器与控制电路。本专利技术的技术方案具有以下有益效果：本专利技术提供的一种基于红外传感器的智能小车控制系统，实现了机器人的自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物，可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，在红外传感器的测试下精确的检测到障碍物自动躲避，通过在直流电机上添加散热模块，提高了直流电机的散热效果，进一步提高了智能小车控制系统的工作效率。附图说明下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。图1是本专利技术一种基于红外传感器的智能小车控制系统的系统结构框图。具体实施方式为了清楚了解本专利技术的技术方案，将在下面的描述中提出其详细的结构。显然，本专利技术实施例的具体施行并不足限于本领域的技术人员所熟习的特殊细节。本专利技术的优选实施例详细描述如下，除详细描述的这些实施例外，还可以具有其他实施方式。下面结合附图和实施例对本专利技术做进一步详细说明。本实施例中的小车采用RP5大功率坦克车体，它采用带电感的大扭力280马达，组合斜齿+金属齿，形成大扭力、低噪音底盘系统，具有动力性能强、底盘稳定性高、可原地转圈、转弯灵活等特点。负载能力至少3KG以上。可以越障碍物，适合比较高要求的场合。因此可模拟家庭及工业等场合的一些环境。基于红外传感器的小车控制系统结构框图如图1所示，所述控制系统包括依次连接的循迹传感器、CPU、驱动模块和直流电机，所述循迹传感器通过LM339比较器电路与所述CPU相连接，所述控制系统还包括电源模块和避障模块，所述电源模块直接连接至所述CPU，所述避障模块通过LM358连接至所述单片机，所述单片机与所述驱动模块之间连接有显示模块，所述CPU为单片机，所述直流电机为自散热式直流电机，包括直流电机模块、散热模块和电机后盖；所述电机后盖通过螺栓与直流电机模块固定连接，散热模块位于电机后盖内。机器人要实现自动避障功能，还可以扩展循迹等功能，感知导引线和障碍物。可以实现小车自动识别路线，选择正确的行进路线，并检测到障碍物自动躲避。基于上述要求，传感检测部分考虑到小车一般不需要感知清晰的图像，只要求粗略感知即可，所以可以舍弃昂贵的CCD传感器而考虑使用价廉物美的红外反射式传感器来充当。智能小车的执行部分，是由直流电机来充当的，主要控制小车的行进方向和速度。单片机驱动直流电机一般有两种方案：第一，勿需占用单片机资源，直接选择有PWM功能的单片机，这样可以实现精确调速；第二，可以由软件模拟PWM输出调制，需要占用单片机资源，难以精确调速，但单片机型号的选择余地较大。考虑到实际情况，本文选择第二种方案。CPU使用Mega16单片机，配合软件编程实现。系统以Mega16单片机为核心，配合外围电路共同完成信号采集、路线检测、障碍检测、按键输入、信号显示和小车姿态控制等功能。循迹采用单片机查询脉冲调制的反射式红外发射接收器返回的信号以获取道路信息，避障则有中断和查询协同完成，并用发光二极管显示障碍信息及小车运行状态。系统采用高性能的单片机，要求工作稳定、处理速度快、通用性强，保证小车循迹避障的稳定性及可靠性，而且成本低。CPU是小车的核心部分，主要完成对外围各个模块的管理，实现对外围模块的信号发送，以及对传感器模块的信号采集，并根据软件算法对所采集的信号进行处理，发送信号给执行模块进行任务执行，还对各种突发事件进行监控和处理，保证整个系统的正常运作。这里采用AtmelMega16单片机，该单片机是高性能、低电压的8位AVR单片机，内含16K字节的系统内可编程Flash和512字节的EEPROM，另外有两个具有独立预分频器和比较器功能的8位定时器/计数器和一个具有预分频器、比较功能和捕捉功能的16位定时器/计数器，32个可编程的I/O口。小车循迹避障部分是能够采集周围环境障碍物的信息，并返回至单片机进行处理，其组成部分包括：路线信息采集电路、放大电路、单片机控制电路。路线采集电路一般有脉冲调制的反射式红外发射接收器和信号放大器组成，脉冲调制的反射式红外发射接收器根据不同颜色对光的反射程度不同，将路线信息本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于红外传感器的智能小车控制系统，其特征在于，所述控制系统包括依次连接的循迹传感器、CPU、驱动模块和直流电机，所述循迹传感器通过LM339比较器电路与所述CPU相连接，所述控制系统还包括电源模块和避障模块，所述电源模块直接连接至所述CPU，所述避障模块通过LM358连接至所述单片机，所述单片机与所述驱动模块之间连接有显示模块，所述循迹传感器为红外反射式传感器，所述红外反射式传感器包括1个红外发射管和1个光电二极管，所述直流电机为自散热式直流电机，包括直流电机模块、散热模块和电机后盖；所述电机后盖通过螺栓与直流电机模块固定连接，散热模块位于电机后盖内。

【技术特征摘要】
1.一种基于红外传感器的智能小车控制系统，其特征在于，所述控制系统包括依次连接的循迹传感器、CPU、驱动模块和直流电机，所述循迹传感器通过LM339比较器电路与所述CPU相连接，所述控制系统还包括电源模块和避障模块，所述电源模块直接连接至所述CPU，所述避障模块通过LM358连接至所述单片机，所述单片机与所述驱动模块之间连接有显示模块，所述循迹传感器为红外反射式传感器，所述红外反射式传感器包括1个红外发射管和1个光电二极管，所述直流电机为自散热式直流电机，包括直流电机模块、散热模块和电机后盖；所述电机后盖通过螺栓与直流电机模块固定连接，散热模块位于电机后盖内。2.根据权利要求1所述的基于红外传感器的智能小车控制系统，其特征在于，所述CPU为单片机。3.根据权利要求2所述的基于红外传感器的智能小车控制系统，其特征在于，所述控制系统还包括外围辅助模块。4.根据权利要求3所述的...

【专利技术属性】
技术研发人员：王玉华，
申请(专利权)人：王玉华，
类型：发明
国别省市：广西;45