履带式复合行走智能车制造技术

本实用新型专利技术公开了一种履带式复合行走智能车，是一种基于智能车的实验教学仪器领域。滚动推进履带部分，采用四条履带，每条履带包含驱动轮与承重轮，各履带对应车体前后四个差速电机同时驱动四个驱动轮，使得它有很好的穿梭能力和转向能力；摆臂越障履带部分，四条履带内侧均装有侧板，分别对应车体上的四个电机驱动侧板的摆动，因此本设备的履带均可绕轴心转动，履带可转化为机械腿结构以越过障碍。本实用新型专利技术实现了两种不同形式的行走方式及对其的智能控制,可供高校机械类、控制类专业实验教学使用。

【技术实现步骤摘要】
履带式复合行走智能车
本专利技术涉及一种基于智能车的实验教学仪器领域，特征是实现两种不同形式的行走方式及对其的智能控制,可供高校机械类、控制类专业实验教学使用。
技术介绍
目前，高校实验教学设备种类繁多,但多数为基础实验教学仪器,只有少数为针对智能车单车控制的实验仪器，而对于具有本装置中机械结构的实验教学仪器尚未出现。在教学过程中,一般高校采用软件模拟的形式完成,实验结果缺乏直观生动,不利于学生对机械结构配合及控制技术的了解掌握。专利号CN205524536U，公开了一种防倾覆智能小车,其包括底盘，底盘的两侧分别设有驱动装置，驱动装置包括主动轮、端部从动轮以及若干个中间从动轮，主动轮、端部从动轮以及若干个中间从动轮分别活动连接在底盘的侧边；主动轮以及端部从动轮分别位于中间从动轮的两端外，若干个中间从动轮呈直线间隔布置；主动轮、端部从动轮以及若干个中间从动轮的外部套有履带，且主动轮、端部从动轮以及若干个中间从动轮分别与履带啮合，端部从动轮、若干个中间从动轮以及主动轮配合履带的布置结构，使得履带呈上大下小的倒梯形，在防倾覆智能小车在行走过程中，底盘不易前倾和后仰，即防倾覆智能小车不易发生翻车的现象，提高防倾覆智能小车移动过程中的平稳性。专利号CN104808667A，公开了一种自动导航避障智能小车控制系统，主要连接关系如下：处理器模块控制电机驱动模块，电机驱动模块控制直流电机；处理器模块控制避障模块；导航模块信息送给处理器模块，处理器模块经数据处理后通过无线模块将该信息发送给无线模块，无线模块接收到信息后通过处理器模块数据处理后发送给上位机。同时上位机也可将目的坐标信息传送给处理器模块进行数据处理，数据处理后的信息经无线模块传送给处理器模块，再利用导航模块导航；信息采集模块采集周围信息，并将信息存入与之相连的存储卡内。本专利技术所述智能小车自动导航能力强，避障范围广，且系统成本低廉，适用于环境恶劣的场合代替人类完成既定任务。专利号CN202257271U履，公开了一种带式电子智能小车，由履带式电动小车、驱动控制板、单片机核心控制板、光电循迹、超声波测距、电感探测4个传感器板块组成。驱动控制板与单片机核心控制板组合可使小车按编程前进、停车、倒车、转弯等单项或连续重复运动，驱动控制板、单片机核心控制板块与四个传感器板块组合可使小车进行语音指令运动、光电循迹避障碍自动行驶、超声波测距离、电感探测地下金属物等二十一项实验和动态实验。驱动控制板、单片机核心控制板和四个传感器板块均用排针或接口引出，可提供机外所需的资源。是大专院校教学和科技人员进行单片机传感器相结合应用技术实验和动态实验的一种多功能、多用途的新产品。上述智能小车的履带轮都是固定式的，它们只能固定在底盘上进行一般的滚动行走，越障能力较弱。
技术实现思路
为解决上述问题，本技术提供一种履带滚动推进与摆臂行走结合的方式,并与智能识别控制相结合。本技术包括机械结构部分与感知控制系统；机械结构部分方案，主要为和滚动推进履带模块和摆臂越障履带模块以及车体支撑连接部分。滚动推进履带模块，采用四条履带，每条履带包含驱动轮与承重轮，各履带对应车体前后四个减速电机同时驱动四个驱动轮，使得它有很好的穿梭能力和转向能力。摆臂越障履带模块，四条履带内侧均装有侧板，分别对应车体上的四个电机驱动侧板的摆动，因此本设备的履带均可绕车身上减速电机的轴心转动，履带可转化为机械腿结构以越过障碍。车体支撑连接部分主要将各机构连接在一起，起支撑连接作用，并符合智能车各机械与感应控制部分的相互配合关系。感知控制系统主要包括控制核心模块、电源管理模块、驱动轮电机驱动模块、摆臂电机驱动模块、测量角度模块、测距模块、通信模块以及各种辅助支撑模块。每个模块都包括硬件和软件两部分。硬件为系统工作提供硬件实体，软件为系统提供各种算法。控制核心模块。使用单片机进行控制，采用飞思卡尔kl126单片机。主要用于测距模块的测量结果、摄像头图像、减速电机转角等数据的采集，处理采集到的数据并计算出车体的目前状态和未来的运动状态，进而通过控制滚动推进履带模块和摆臂越障履带模块实现小车的自动运行。因此需要选用容量大，数据处理速度足够快，IO接口、ATD接口、PWM和通信接口(USB、I2C、SPI、UART等)够用的MCU，飞思卡尔kl126单片机就符合我们的要求。单片机必须准确无误地采集数据，进行，并与相应的驱动电机控制以及摆臂控制精密地结合在一起，否则小车就无法实现安全平稳的自动运行，因此MCU控制模块在整个系统中显得尤为重要和关键。电源管理模块。需对整个系统有全面了解，因为不同的组件对电源的需求各不相同，同时还要考虑到电压、电流、总功耗、效率等相关参数及散热问题，以及电路板间隔离防止相互干扰。电源设计分成两部分:一部分为直流电源,使用2000mAH镍镉电池；另一部分为直流电源隔离板。驱动轮电机驱动模块。选用GM-25-370直流碳刷电机，额定电压12V，额定转速4800rpm,额定转矩24g.cm,额定电流160mA,旋转力矩186g.cm摆臂电机驱动模块。选用JGB37-545直流电机,额定电压24V，额定转速45rpm，额定电流1A。测距模块。通过超声波发射器向前方发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播时碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。超声波在空气中的传播速度为v,而根据记录的测出发射和接收回波的时间差△t,就可以计算出发射点距障碍物的距离S,即:S＝v·△t/2测量角度模块。通过角度位移传感器将角度变化量的测量变为电阻变化测量，可测量固定部件(定子)与转动部件(转子)之间的旋转角度，装在第二减速电机内侧，由于存在固定传动比7200:1,可求得电机转过圈数n与侧板摆动角度θ关系为n/(θ/360°)＝7200，由此测得的侧板转过的角度。该角度位移传感器类型及型号为电阻式旋转型传感器RDC501015。调试模块。调试工具的正确使用以及如何运用都能给整个系统的建立和优化带来好处，它是单片机和用户之间的桥梁。我们的软件程序编写任务主要在IAREmbeddedWorkbenchIDE平台下进行的，该平台是一个非常有效的集成开发环境(IDE)，它使用户充分有效地开发并管理嵌入式应用工程。作为一个开发平台，他具备较为完善和易用的特性。除此之外，我们还使用蓝牙让小车与电脑实现通信，通过自己编写的上位机软件实现数据的采集，进行调试。辅助支撑模块泛指对智能车自身的行驶没有直接影响，但为了保证系统的可靠性以及增强系统功能而设计的附加模块，包括智能车故障诊断模块，数据显示模块和调试辅助模块等等。本技术的有益效果在于：1.本技术创新性的结构提高了履带车的行走能力，对于科技人员救灾工具的开发有借鉴意义。2.使用者可向学生展示两种形式的行走方式，加深学生对结构创新的理解。3.使用者可以根据实际情况、实验需要设定智能车的目标转角和目标速度；同时使用者可以形象直观地了解智能车的行驶状态。4.本技术操作简单，易于调试，使使用者易于掌握主控设备原理，可以生动直观的展示智能车控制的结果,有助于提高学生的学习兴趣，是大专院校教学和科技人员进行单片机传感器相结合应用技术实验和动态实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种履带式复合行走智能车，其特征在于：包括机械结构部分与感知控制系统；机械机构部分包括底盘(1)、侧板(3)、驱动轮(4)、承重轮(5)、履带(7)、摄像装置支撑杆(11)、摄像头(10)、第一减速电机(9)、第二减速电机(8)和连接部分；所述摄像头(10)与摄像装置支撑杆(11)通过摄像头连接件连接，并通过支撑杆固定件固定在底盘(1)上；所述第二减速电机(8)内侧与角度位移传感器(12)连接，通过电机固定件(13)固定在底盘(1)上；所述侧板(3)通过法兰(15)和螺丝与第二减速电机(8)外侧连接；所述驱动轮(4)通过侧板(3)以及连接轴与第一减速电机(9)连接；各承重轮(5)通过螺丝固定在侧板(3)上；驱动轮(4)与承重轮(5)通过轮齿与履带齿啮合与履带(7)连接；滚动推进履带模块(16)采用四条履带，每条履带包含驱动轮(4)与承重轮(5)，各履带对应车体前后四个第一减速电机(9)同时驱动四个驱动轮(4)，使得它有很好的穿梭能力和转向能力；摆臂越障履带模块(17)四条履带内侧均装有侧板(3)，分别对应车体上的四个电机驱动侧板的摆动。

【技术特征摘要】
1.一种履带式复合行走智能车，其特征在于：包括机械结构部分与感知控制系统；机械机构部分包括底盘(1)、侧板(3)、驱动轮(4)、承重轮(5)、履带(7)、摄像装置支撑杆(11)、摄像头(10)、第一减速电机(9)、第二减速电机(8)和连接部分；所述摄像头(10)与摄像装置支撑杆(11)通过摄像头连接件连接，并通过支撑杆固定件固定在底盘(1)上；所述第二减速电机(8)内侧与角度位移传感器(12)连接，通过电机固定件(13)固定在底盘(1)上；所述侧板(3)通过法兰(15)和螺丝与第二减速电机(8)外侧连接；所述驱动轮(4)通过侧板(3)以及连接轴与第一减速电机(9)连接；各承重轮(5)通过螺丝固定在侧板(3)上；驱动轮(4)与承重轮(5)通过轮齿与履带齿啮合与履带(7)连接；滚动推进履带模块(16)采用四条履带，每条履带包含驱动轮(4)与承重轮(5)，各履带对应车体前后四个第一减速电机(9)同时驱动四个驱动轮(4)，使得它有很好的穿梭能力和转向能力；摆臂越障履带模块(17)四条履带内侧均装有侧板(3)，分别对应车体上的四个电机驱动侧板的摆动。2.根据权利要求1所述的一种履带式复合行走智能车，其特征在于：所述的滚动推进履带模块(16)的传动部分，从内至外依次为第一减速电机(9)、驱动轴、驱动轮(4)、履带(7)，安装在车体前方和后方上的四个第一减速电机(9)各自独立驱动驱动轮(4)转动，带动履带(7)运动，从而使承重轮...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙超超，王英伍，王立伟，孔凡英，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：新型
国别省市：吉林,22