智能避障自動導航小車的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于智能機器人技術領域，涉及一種能自動導航、視頻采集的探測裝置，具體設計一種智能避障自動導航小車。
【背景技術】
[0002]目前，在企業(yè)生產(chǎn)技術不斷提高、對自動化技術要求不斷加深的環(huán)境下，智能車輛以及在智能車輛基礎上開發(fā)出來的產(chǎn)品已成為自動化物流運輸，柔韌生產(chǎn)組織等系統(tǒng)的關鍵設備。世界上許多國家都在積極進行智能車輛的研究和開發(fā)設計。移動機器人是機器人雪中的一個重要分支，出現(xiàn)于20實際60年代。當時斯坦福研究院SRI的Nils Nilssen和Charles Rose等人，在1966年之1972年中研制出來取名為shakey的自主式一定機器人，目的是將人工智能技術應用在復雜環(huán)境下，完成機器人系統(tǒng)的自主推理、規(guī)劃和控制。從此，移動機器人從無到有，數(shù)量不斷增多，智能車輛作為移動機器人的一個重要分支也得到越來越多的關注。
[0003]智能小車，是一個集環(huán)境感知，規(guī)劃決策，自動行駛等功能于一體的綜合系統(tǒng)，它集中的運用了計算機、傳感、信息、通信、導航及自動控制等技術，是典型的高新技術綜合體。
[0004]目前以實現(xiàn)的智能機器人，大部分研究均是針對某一方面的深化研究，很少有從整體實現(xiàn)上來對智能機器人的避障導航性能進行改進，因此從環(huán)境感知、動態(tài)決策與規(guī)劃、行為控制與執(zhí)行三個方面來設計構建實體智能機器人，從整體上提升人工勢場法和慣性定位法的決策效果。本方案擬采用環(huán)境感知、視頻采集、GPS的組合定位的方法，實現(xiàn)智能避障自動導航小車的自動導航定位。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的是提供一種智能避障自動導航小車。解決了現(xiàn)有技術中存在的只是從單一方面研究智能機器人的避障導航性能，很少從整體上對智能機器人的避障導航，同時通過現(xiàn)場視頻采集，提高了智能避障自動導航小車的定位精度。
[0006]本發(fā)明的技術方案是智能避障自動導航小車，其包括:電機驅(qū)動模塊、避障模塊、GPS模塊、無線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送模塊、人機界面、無線視頻采集與接收模塊、主控單元，其特征是:由主控單元控制電機驅(qū)動模塊，電機驅(qū)動模塊連接直流電機，主控單元控制避障模塊在固定時間間隔發(fā)出一定頻率的脈沖信號，并對返回數(shù)據(jù)給主控單元進行采集處理，判斷前方障礙物的距離與位置，GPS模塊每間隔IS采集系統(tǒng)的當前坐標并送給主控單元，主控單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊送給人機界面。同事人機界面會通過無線數(shù)據(jù)模塊傳送目的坐標給主控單元，無線視頻采集模塊固定在智能避障自動導航小車上，接收模塊連接人機界面實時返回現(xiàn)場畫面。
[0007]所述的電機驅(qū)動模塊是由L298N進行驅(qū)動，可以直接驅(qū)動兩個直流電機。
[0008]所述的避障模塊采用MSR04超聲避障模塊采用1 口 TRIG觸發(fā)測距，給在觸發(fā)端口至少1us的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回，當有信號返回，通過1 口 ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2。
[0009]所述的GPS模塊
所述的無線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送模塊使用Nordic公司的nRF2401A芯片，可以工作在雙工模式，通過主控單元控制RXEN管腳使模塊處于接收還是發(fā)射狀態(tài)。
[0010]所述的人機界面采用Iabview軟件實現(xiàn)數(shù)據(jù)的接收、顯示與發(fā)送。
[0011]所述的無線視頻采集與接收模塊視頻采集部分固定在智能避障自動導航小車上，接收部分與人機界面相連接并通過Iabview對視頻進行處理后顯示。
[0012]所述的所述的主控單元采用的芯片是TMS320F2812。
[0013]本發(fā)明的有益效果是
相對于一般的智能避障自動導航小車，它只是對道路的障礙物進行識別，并在識別后進行躲避動作。缺少自身的定位功能，沒有對環(huán)境畫面的實時采集，顯示。而智能避障自動導航小車，在實際應用中，不僅能躲避自身障礙物，同時能確定系統(tǒng)自身坐標，并能自動到達自定目的坐標，并且對現(xiàn)場環(huán)境畫面進行實時采集，并通過無線設備傳輸給上位機。在戰(zhàn)場上或者工程中，常常會遇到各種各樣的意外。這時，智能避障自動導航小車就會發(fā)揮很好的作用?？梢蕴綔y化學泄露物質(zhì)，以及在強烈地震發(fā)生后到廢墟中尋找被埋人員等。在制造領域中，可以用于工業(yè)管道中機械損傷，裂紋等缺陷的探尋，對輸油和輸氣管線的泄露和破損點的查找和定位。
【附圖說明】
[0014]圖1是本智能避障自動導航小車控制框圖；
圖2為多諧振蕩電路；
圖3為驅(qū)動電路圖4為前置濾波放大電路；
圖5為比較電路；
圖6為電機驅(qū)動電路。
【具體實施方式】
[0015]智能避障自動導航小車，其包括:電機驅(qū)動模塊、避障模塊、GPS模塊、無線數(shù)據(jù)接收與發(fā)送模塊、人機界面、無線視頻采集與接收模塊、主控單元，其特征是:由主控單元控制電機驅(qū)動模塊，電機驅(qū)動模塊連接直流電機，主控單元控制避障模塊在固定時間間隔發(fā)出一定頻率的脈沖信號，并對返回數(shù)據(jù)給主控單元進行采集處理，判斷前方障礙物的距離與位置，GPS模塊每間隔IS采集系統(tǒng)的當前坐標并送給主控單元，主控單元通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊送給人機界面。同事人機界面會通過無線數(shù)據(jù)模塊傳送目的坐標給主控單元，無線視頻采集模塊固定在智能避障自動導航小車上，接收模塊連接人機界面實時返回現(xiàn)場畫面。
[0016]智能避障自動導航小車整天框圖如圖1所示。主控單元通過控制電機驅(qū)動電路控制電機的轉向，在行進的過程中避障模塊實時對前方障礙物進行采集并返回主控單元，主控單元通過返回信號判斷前方障礙物的位置，并驅(qū)動電機進行避障動作，在行進過程中，GPS會實時采集當前坐標，并通過無線數(shù)據(jù)模塊返回人機界面進行顯示，在導航時，人機界面會給出目的坐標并通過無線數(shù)據(jù)模塊送人主控單元與當前坐標進行比較，從而實現(xiàn)自動導航，視頻采集使用攝像頭采集，通過無線傳輸給人機界面進行顯示。
[0017]智能避障自動導航小車在電路設計上主要采用集成電路來完成，特別是主控芯片采用數(shù)字信號處理芯片TMS320F2812來控制。主控芯片的穩(wěn)定性好，反應速度快，以數(shù)字方式處理信號，從而解決了現(xiàn)有技術中存在的波形輸出失真，測量誤差多，程控反應慢。由于采用大規(guī)模集成電路設計，從而解決了硬件設計復雜，體積大、笨，難以達到較高的精度等問題。
[0018]智能避障自動導航小車設計的核心就實現(xiàn)自動避障與導航，具體實施過程如下:
自動避障
主控單元控制MSR04超聲避障模塊1 口 TRIG觸發(fā)測距，給在觸發(fā)端口至少1us的高電平信號，模塊自動發(fā)送8個40khz的方波，自動檢測是否有信號返回，當有信號返回，通過1 口 ECHO輸出一個高電平，高電平持續(xù)的時間就是超聲波從發(fā)射到返回的時間。測試距離=(高電平時間*聲速(340M/S))/2。在智能避障自動導航小車前方左右兩邊各放置一個超聲傳感器。檢測前方障礙物的位置，當檢測到障礙物時會控制電機的轉向，從而實現(xiàn)方向的控制，實現(xiàn)避障功能。
[0019]自動導航
GPS模塊實時采集當前坐標，并通過無線數(shù)據(jù)傳輸模塊送給人機界面進行顯示，當人機界面通過無線數(shù)據(jù)模塊傳輸送出目的坐標時，系統(tǒng)會實