一种无线智能自动跟随车系统技术方案

本实用新型专利技术涉及一种无线智能自动跟随车系统。系统选用六个超声波测距传感器，根据它们的测距角度范围，利用定位算法能测算出其周围障碍物的具体方位；超声波测距传感器虽可测出障碍物的具体方位，但无法辨认哪个是被跟随人，为此，系统又使用了两个蓝牙模块。被跟随人的手机可实现与其中任意一个蓝牙模块的无线通信，其手机能根据接收的蓝牙信号强度可测得它与两个蓝牙模块之间的距离，从而确定哪个是被跟随人。被跟随人是处于行走还是静止状态，可再根据被跟随人手机内部重力加速度传感器的变化情况判定。本实用新型专利技术实现了一种能自动跟随人行走的系统设计。

【技术实现步骤摘要】
一种无线智能自动跟随车系统
本技术涉及一种无线智能自动跟随车系统。
技术介绍
随着电子技术和人工智能的高速发展，智能化的产品越来越多，在一些特定的场所和环境下，智能化的产品比人类做的更好，它们不但可以代替人们完成某些强度大的工作，而且还可以解放我们的双手。在我们的日常生活中，在机场、医院、工厂、超市、餐厅等地方经常需要人工推拉载物车，因此能设计一个既节省体力，又能让人们腾出双手的自动跟随车系统是很有必要的。在现有的自动跟随车中，有采用电子磁罗盘技术的，但被跟随人的手持设备必须保持平稳，稳定性较差；还有采用三个蓝牙模块进行三点定位技术的，但是采用蓝牙定位的技术稳定性稍差、容易受噪声信号干扰、蓝牙信号易发生反射；还有采用超声波技术和红外技术来实现的，但是他们身上需要佩带特定的超声波发射器或者红外发射器，易发出噪声、易被外界干扰、角度还必须要保持一致。因此设计一个操作简单易实现的无线智能自动跟随车系统有很大的现实意义。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种无线智能自动跟随车系统，让跟随车与被跟随人保持一定的角度和距离自动行驶，节省了被跟随人的体力。为了解决
技术介绍
所存在的问题，本技术是采用如下技术方案：它包含手机1和跟随车控制器2两部分；跟随车控制器2的特征在于它包含超声波测距传感器组11、蓝牙模块组12、单片机13、电机调速驱动器14、第一直流电机15、第二直流电机16、温度传感器17；手机可与蓝牙模块组12的任一模块连接；超声波测距传感器组11的输入端和输出端分别与单片机13的输出端和输入端相连；蓝牙模块组12的输入端和输出端分别与单片机13的输出端和输入端相连；单片机13的输出端与电机调速驱动器14的输入端相连；电机调速驱动器14的输出端分别与第一直流电机15和第二直流电机16的正极和负极相连；温度传感器17的输入端与单片机13的输出端相连。所述手机的主要功能是可与跟随车控制器2上的任意一个蓝牙模块实现无线通信；能检测到手机内部重力加速度传感器的变化情况，判断出被跟随人处于行走状态还是静止状态。所述跟随车的长度为80cm，宽度40cm，高度60cm（跟随车的长度、宽度和高度可根据被跟随人的需要自行设定）。所述超声波测距传感器组11的主要功能是用来依次发射超声波，定时器开始计时，然后遇到障碍物返回再被超声波测距传感器接收，定时器停止计时，利用时间间隔来检测超声波测距传感器与障碍物之间的距离，再通过算法来实现对障碍物的定位和避障。为了保证能检测到障碍物和正常移动范围内的被跟随人，系统使用六个最远探测距离可达0.8米的超声波测距传感器，并依次进行编号，被跟随人可以根据需求选择相应编号的超声波测距传感器以实现定位的功能，未被选择的超声波测距传感器以实现避障的功能。超声波测距传感器组11由第一超声波测距传感器U1、第二超声波测距传感器U2、第三超声波测距传感器U3、第四超声波测距传感器U4、第五超声波测距传感器U5和第六超声波测距传感器U6构成；第一超声波测距传感器U1、第二超声波测距传感器U2、第三超声波测距传感器U3、第四超声波测距传感器U4、第五超声波测距传感器U5和第六超声波测距传感器U6的TRIG端分别与单片机13的PA4端、PA6端、PC4端、PB0端、PF11端和PE7端相连，第一超声波测距传感器U1、第二超声波测距传感器U2、第三超声波测距传感器U3、第四超声波测距传感器U4、第五超声波测距传感器U5和第六超声波测距传感器U6的ECHO端分别与单片机13的PA5端、PA7端、PC5端、PB1端、PF12端和PE8端相连，第一超声波测距传感器U1、第二超声波测距传感器U2、第三超声波测距传感器U3、第四超声波测距传感器U4、第五超声波测距传感器U5和第六超声波测距传感器U6的VCC端与5V电源相连。所述系统中被跟随人的初始位置位于跟随车的左前方或者右前方0.3~0.4米的范围内，为了保证在0.3~0.4米的范围内不会出现盲区，通过计算最终确定了第一超声波测距传感器U1、第二超声波测距传感器U2、第三超声波测距传感器U3、第四超声波测距传感器U4、第五超声波测距传感器U5和第六超声波测距传感器U6的摆放位置和辐射角度（见图1），并且测得的最大盲区为0.2米，满足系统的要求。所述蓝牙模块组12的主要功能是实现与被跟随人手机的无线通信，并且能根据接收蓝牙信号的强度测得它与被跟随人手机之间的距离，通过蓝牙模块组与被跟随人手机之间距离的变化情况确定哪个是被跟随人。蓝牙模块组12由第一蓝牙模块U7和第二蓝牙模块U8构成；第一蓝牙模块U7和第二蓝牙模块U8的RX端分别与单片机13的PD4端和PD3端相连，第一蓝牙模块U7和第二蓝牙模块U8的TX端分别与单片机13的PD5端和PD2端相连，第一蓝牙模块U7和第二蓝牙模块U8的VCC端分别与5V电源相连。所述系统为了能根据被跟随人与蓝牙模块U7和蓝牙模块U8之间距离的变化情况不仅能判断出朝跟随车左前方或者右前方行走的被跟随人，还能判断出朝跟随车左后方或者右后方行走的被跟随人，确定了蓝牙模块U7和蓝牙模块U8的摆放位置（见图1，在满足系统要求下，蓝牙模块组的摆放位置可根据被跟随人的需要自行设定）。所述单片机控制器13的主要功能是用来实现与系统各部分的通信。单片机13的PA4端、PA6端、PC4端、PB0端、PF11端和PE7端分别与第一超声波测距传感器U1、第二超声波测距传感器U2、第三超声波测距传感器U3、第四超声波测距传感器U4、第五超声波测距传感器U5和第六超声波测距传感器U6的TRIG端相连，单片机13的PA5端、PA7端、PC5端、PB1端、PF12端和PE8端分别与第一超声波测距传感器U1、第二超声波测距传感器U2、第三超声波测距传感器U3、第四超声波测距传感器U4、第五超声波测距传感器U5和第六超声波测距传感器U6的ECHO端相连，单片机13的PD5端、PD4端分别与第一蓝牙模块U7的TX端、RX端相连，单片机13的PD2端、PD3端分别与第二蓝牙模块U8的TX端、RX端相连，单片机13的PE9端与温度传感器18的DQ端相连，单片机13的VDD4端与5V电源相连。所述电机调速驱动器14的主要功能是通过调整直流电源开关电压的固定频率脉冲宽度来改变负载上得到的平均电压，通过改变平均电压来改变电机的速度，以实现跟随车的前进、转弯和停止。电机调速驱动器14的IN1端、IN2端、IN3端、IN4端、ENA端和ENB端分别与单片机13的PG8端、PG7端、PG6端、PG5端、PG4端和PG3端相连，电机调速驱动器14的OUT1端和OUT2端分别与第一直流电机15的正极和负极相连，电机调速驱动器14的OUT3端和OUT4端分别与第二直流电机16的正极和负极相连，电机调速驱动器14的VCC端与24V电源相连。所述第一直流电机15和第二直流电机16的型号可根据跟随车的实际载重量来选择。所述温度传感器17的主要功能是用来实现对超声波测距传感器工作时的温度补偿，使测量结果更精确。温度传感器17的DQ端与单片机13的PE9端相连，温度传感器17的VCC端与5V电源相连。本技术的优点为：操作简单易实现，仅需要一部智能手机一次连接就能实现小车的自动跟随。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种无线智能自动跟随车系统，其特征在于它包含手机（1）和跟随车控制器（2）两部分；跟随车控制器（2）包含超声波测距传感器组（11）、蓝牙模块组（12）、单片机（13）、电机调速驱动器（14）、第一直流电机（15）、第二直流电机（16）、温度传感器（17）；手机可与蓝牙模块组（12）的任一模块连接；超声波测距传感器组（11）的输入端和输出端分别与单片机（13）的输出端和输入端相连；蓝牙模块组（12）的输入端和输出端分别与单片机（13）的输出端和输入端相连；单片机（13）的输出端与电机调速驱动器（14）的输入端相连；电机调速驱动器（14）的输出端分别与第一直流电机（15）和第二直流电机（16）的正极和负极相连；温度传感器（17）的输入端与单片机（13）的输出端相连。

【技术特征摘要】
1.一种无线智能自动跟随车系统，其特征在于它包含手机（1）和跟随车控制器（2）两部分；跟随车控制器（2）包含超声波测距传感器组（11）、蓝牙模块组（12）、单片机（13）、电机调速驱动器（14）、第一直流电机（15）、第二直流电机（16）、温度传感器（17）；手机可与蓝牙模块组（12）的任一模块连接；超声波测距传感器组（11）的输入端和输出端分别与单片机（13）的输出端和输入端相连；蓝牙模块组（12）的输入端和输出端分别与单片机（13）的输出端和输入端相连；单片机（13）的输出端与电机调速驱动器（14）的输入端相连；电机调速驱动器（14）的输出端分别与第一直流电机（15）和第二直流电机（16）的正极和负极相连；温度传感器（17）的输入端与单片机（13）的输出端相连。2.根据权利要求1所述的一种无线智能自动跟随车系统，其特征在于所述的超声波测距传感器组（11）由第一超声波测距传感器（U1）、第二超声波测距传感器（U2）、第三超声波测距传感器（U3）、第四超声波测距传感器（U4）、第五超声波测距传感器（U5）和第六超声波测距传感器（U6）构成；第一超声波测距传感器（U1）、第二超声波测距传感器（U2）、第三超声波测距传感器（U3）、第四超声波测距传感器（U4）、第五超声波测距传感器（U5）和第六超声波测距传感器（U6）的TRIG端分别与单片机（13）的PA4端、PA6端、PC4端、PB0端、PF11端和PE7端相连，第一超声波测距传感器（U1）、第二超声波测距传感器（U2）、第三超声波测距传感器（U3）、第四超声波测距传感器（U4）、第五超声波测距传感器（U5）和第六超声波测距传感器（U6）的ECHO端分别与单片机（13）的PA5端、PA7端、PC5端、PB1端、PF12端和PE8端相连，第一超声波测距传感器（U1）、第二超声波测距传感器（U2）、第三超声波测距传感器（U3）、第四超声波测距传感器（U4）、第五超声波测距传感器（U5）和第六超声波测距传感器（U6）的VCC端与5V电源相连。3.根据权利要求1所述的一种无线智能自动跟随车系统，其特征在于所述的蓝牙模块组（12）由第一蓝牙模块（...

【专利技术属性】
技术研发人员：吴丽华，刘继辉，蒋亚文，白旭，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，
类型：新型
国别省市：黑龙江,23