CN203338137U - 寻迹避障轮式机器人 - Google Patents
寻迹避障轮式机器人 Download PDFInfo
- Publication number
- CN203338137U CN203338137U CN2013204514274U CN201320451427U CN203338137U CN 203338137 U CN203338137 U CN 203338137U CN 2013204514274 U CN2013204514274 U CN 2013204514274U CN 201320451427 U CN201320451427 U CN 201320451427U CN 203338137 U CN203338137 U CN 203338137U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- circuit
- chip microcomputer
- chip
- ultrasonic
- tracking
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 238000004891 communication Methods 0.000 claims description 14
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 claims description 9
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 6
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 6
- 238000012545 processing Methods 0.000 claims description 4
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 239000004973 liquid crystal related substance Substances 0.000 claims description 2
- 238000004088 simulation Methods 0.000 abstract description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 230000000875 corresponding effect Effects 0.000 description 5
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000000034 method Methods 0.000 description 2
- 101100236764 Caenorhabditis elegans mcu-1 gene Proteins 0.000 description 1
- 102100024061 Integrator complex subunit 1 Human genes 0.000 description 1
- 101710092857 Integrator complex subunit 1 Proteins 0.000 description 1
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 1
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 description 1
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 1
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 1
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 1
- 230000002093 peripheral effect Effects 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 230000004382 visual function Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Measurement Of Velocity Or Position Using Acoustic Or Ultrasonic Waves (AREA)
- Manipulator (AREA)
- Control Of Position, Course, Altitude, Or Attitude Of Moving Bodies (AREA)
Abstract
本实用新型涉及系统仿真领域，公开了一种寻迹避障轮式机器人，包括单片机、电动机驱动电路、红外寻迹电路以及超声波壁障电路，所述单片机采用STC89C52芯片。本实用新型的优点在于，结构新颖，可以实现自动寻迹，并具有避障功能，具有较高的应用价值。
Description
技术领域
本实用新型涉及系统仿真领域，特别涉及一种寻迹避障轮式机器人。
背景技术
随着机器人工业的快速发展，关于机器人的研究也就越来越受到人文的关注，而机器人的发展水平在很大程度上反映着一个国家的工业水平。智能小车，也就是轮式机器人，它能够完成很多人类无法完成的任务，比如高层户外打扫卫生、各种军事机器人、勘探机器人等，和我们日常生活更为接近的有各种医疗机器人、汽车泊位机器人、自动驾驶系统等。但是它要实现这些高级应用，有赖于底层的轨迹跟踪控制能力的提高，使机器人能够快速而准确的定位，提高机器人的工作效率，工作能够更加可靠稳定。机器人要实现自动寻迹功能和避障功能就必须要感知引导线和障碍物，感知导线相当于给机器人一盒视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车系统，基于它的智能小车实现自动识别线路，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并做出判断和相应的执行动作，提高其实时性和准确性，就成为一个焦点和难点。因而对于轮式机器人的寻迹避障控制的研究就显得非常有必要了。
发明内容
本实用新型针对现有轮式机器人的寻迹避障效率不高，实时性和准确性不高等缺点，提供了一种新型寻迹避障轮式机器人。
为实现上述目的，本实用新型可采取下述技术方案：
寻迹避障轮式机器人，包括单片机、电动机驱动电路、红外寻迹电路以及超声波壁障电路，电动机驱动电路、红外寻迹电路以及超声波壁障电路分别与单片机相连接，所述单片机采用STC89C52芯片，所述电动机驱动电路包括保护电路、驱动芯片，驱动芯片采用L298n芯片，驱动芯片连接单片机，保护电路分别连接驱动芯片和直流电机，红外寻迹电路包括红外发光二极管和红外光敏二极管，红外光敏二极管用于接收反射的红外线，红外光敏二极管连接单片机，所述超声波壁障电路包括放大电路、超声波发射探头、超声波接收头以及接收电路，单片机的输出方波经放大电路放大后驱动超声波发射探头发射超声波信号，超声波接收头接收的超声波反射信号经过接收电路进行检波放大和积分整形后传送至单片机处理。
作为优选，还包括LCD显示装置，LCD显示装置采用LCD12864液晶屏，LCD显示装置与单片机相连接。
作为优选，还包括通讯模块，通讯模块连接单片机与PC机的RS232接口，通讯模块使用MAX232芯片进行电平转换。
作为优选，还包括测速模块，测速模块包括反射式光电传感器和敷贴于所述寻迹避障轮式机器人主驱动轮一侧的纸质圆盘，反射式光电传感器正对纸质圆盘，且与单片机相连接，纸质圆盘上均匀绘制有同心的黑、白扇形，黑、白扇形间隔设置。
本实用新型由于采用了以上技术方案，具有显著的技术效果：
具有较好的寻迹和避障功能，寻迹时的实时性和准确性均较好。进一步地，还设置有LCD显示屏，可以将速度、里程，转向等信息进行直观的显示。同时，通过通讯模块可以实现与PC机的连接。测速模块可以自动测出轮式机器人目前的速度，进一步提高了寻迹和避障的准确性。
附图说明
图1为寻迹避障轮式机器人的结构示意图。
图2为5V电源电路的电路结构示意图。
图3为12V电源电路的电路结构示意图。
图4为单片机的电路结构示意图。
图5为电动机驱动电路的电路结构示意图。
图6为红外寻迹电路的电路结构示意图。
图7为超声波壁障电路的电路结构示意图。
图8为通讯模块的电路结构示意图。
图9为LCD显示装置的电路结构示意图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型作进一步的详细描述。
实施例1
寻迹避障轮式机器人，如图1所示，包括单片机1、电动机驱动电路2、红外寻迹电路3以及超声波壁障电路4，电动机驱动电路2、红外寻迹电路3以及超声波壁障电路4分别与单片机1相连接，所述单片机采用STC89C52芯片，所述电动机驱动电路2包括保护电路21、驱动芯片22，驱动芯片22采用L298n芯片，驱动芯片22连接单片机1，保护电路21分别连接驱动芯片22和直流电机5，红外寻迹电路3包括红外发光二极管31和红外光敏二极管32，红外光敏二极管32用于接收反射的红外线，红外光敏二极管32连接单片机1，所述超声波壁障电路4包括放大电路41、超声波发射探头42、超声波接收头43以及接收电路44，单片机1的输出方波经放大电路41放大后驱动超声波发射探头42发射超声波信号，超声波接收头43接收的超声波反射信号经过接收电路44进行检波放大和积分整形后传送至单片机1处理。
寻迹避障轮式机器人还包括双电源，如图3所示，12V电源电路给直流电机供电，以保证小车足够的驱动力；如图2所示，5V电源电路供给最小系统、各个传感器以及液晶屏的电源。
如图4所示，用STC89C52单片机1构成最小应用系统时，只要将单片机1接上时钟电路和复位电路即可。
单片机1端口分配如下：
P0.0-P0.7端口分配给液晶显示屏的数据端；
P1.0-P1.2和P1.4端口分配给直流电机驱动模块L298n的控制端；
P1.3端口分配给步进电机驱动电路板中的两块驱动芯片L298N的使能端；
P1.5-P1.7端口分配给用于检测路面黑线的红外传感器的信号端；
P2.0，P2.3-P2.5端口分配给液晶显示屏的控制端；
P3.2端口分配给用于测速红外传感器的信号端。
如图5所示，L298N芯片通过一个有四个4148二极管组成的保护电路与电机相连，保护电路主要是用来在电机开启和关闭时泄流之用。L298N可以直接实现对直流电机的控制，在这两者之间无须添加隔离电路。通过单片机的I/O输出端口改变芯片控制端的电平，即可以对电机进行正反转、停止的控制，操作非常方便，亦能满足直流减速电机的大电流要求。调试时在依照上表，用程序输入对应的码值，即可以实现对应的操作。
如图6所示，发射式红外传感器用于检测路面的引导轨迹（1cm宽的黑线），输出的高低电平送单片机控制。电路采用反射接收原理配置了一对红外线发射、接收传感器。该电路包括一个红外发光二极管、一个红外光敏二极管及其精调电阻。红外发光二极管发射一定强度的红外线照射路面，红外光二极管在接收带发射回来的红外线后导通，输出低电平；若没有接收到发射的红外线则截止，输出高电平。而路面的轨迹式黑色的，可以吸收掉发射的红外线，因此传感器接触到黑线就会截止，未接触黑线而是照射地面就导通。本系统共设计4个红外线传感器，按一定的顺序放置在小车的前面，用来读取地上的黑色轨迹线。当行车方向偏离轨道的时候，通过这四个红外线感应装置就可以判断出行车的偏离的方向，将实时信息以高低电平的方式传送给单片机，然后通过单片机的处理，相应的控制直流芯片就可以修正行车路线，最终完成自动寻迹的任务。当传感器照射到黑线上时，传感器接收不到光线使三极管截止，输出高电平，而当传感器照射到白线上时，传感器就会接收到反射回来的光而使三极管导通，传感器输出低电平。
如图7所示，超声波传感器是压电式陶瓷传感器，安装在小车上的超声波发射器的输入端接到单片机P3.6口，单片机执行测距子程序后，在P3.6端口输出一个40kHZ脉冲信号，经过普通的三极管T放大后来驱动超声波发射器发出40kHZ的脉冲超声波。接收头使用和发射头配对的，将超声波调制脉冲变为交变电压信号，经两级放大后加至单片机P3.2口。在发出超声波信号的同时启动定时器1开始计时，当接收到反射回来的超声波脉冲信号后INT1产生一个下降沿，单片机去处理中断信号，执行测距程序，计算小车与障碍物之间的距离，从而来确定小车的运行方向。
寻迹避障轮式机器人还包括LCD显示装置6，如图9所示，LCD显示装置6采用LCD12864液晶屏，LCD显示装置6与单片机1相连接。用于显示速度、里程以及小车的转向等。
寻迹避障轮式机器人还包括通讯模块7，如图8所示，通讯模块7连接单片机1与PC机的RS232接口，通讯模块7使用MAX232芯片进行电平转换。STC89C52单片机片内有一个串行I/O端口,通过引脚RXD(P3.0)和TXD(P3.1)可与外设电路进行全双工的串行异步通信。串行通信的波特率可以程控设定.在不同工作方式中,由时钟振荡频率的分频值或由定时器Tl的定时溢出时间确定,使用十分方便灵活.本实验中所使用的晶振为12MHz,保证了串行通信的波特率为整数。
寻迹避障轮式机器人还包括测速模块8，测速模块8包括反射式光电传感器和敷贴于所述寻迹避障轮式机器人主驱动轮一侧的纸质圆盘，反射式光电传感器正对纸质圆盘，且与单片机1相连接，纸质圆盘上均匀绘制有同心黑、白扇形，所述黑、白扇形间隔设置。当纸质圆盘随着主驱动轮转动的时，反射式光电传感器接就可以接收到交替变化的电压，由此可以得到一系列脉冲信号，将这一系列的脉冲信号输给单片机[8]就可以检测速度，其依据的原理是后轮转动一圈，可以捕捉到可触发信号，通过累计1秒钟时间内的脉冲数，可以得到和速度对应的参数值。
总之，以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，凡依本实用新型申请专利范围所作的均等变化与修饰，皆应属本实用新型专利的涵盖范围。
Claims (4)
1.一种寻迹避障轮式机器人，其特征在于，包括单片机（1）、电动机驱动电路（2）、红外寻迹电路（3）以及超声波壁障电路（4），电动机驱动电路（2）、红外寻迹电路（3）以及超声波壁障电路（4）分别与单片机（1）相连接，所述单片机采用STC89C52芯片，所述电动机驱动电路（2）包括保护电路（21）、驱动芯片（22），驱动芯片（22）采用L298n芯片，驱动芯片（22）连接单片机（1），保护电路（21）分别连接驱动芯片（22）和直流电机（5），红外寻迹电路（3）包括红外发光二极管（31）和红外光敏二极管（32），红外光敏二极管（32）用于接收反射的红外线，红外光敏二极管（32）连接单片机（1），所述超声波壁障电路（4）包括放大电路（41）、超声波发射探头（42）、超声波接收头（43）以及接收电路（44），单片机（1）的输出方波经放大电路（41）放大后驱动超声波发射探头（42）发射超声波信号，超声波接收头（43）接收的超声波反射信号经过接收电路（44）进行检波放大和积分整形后传送至单片机（1）处理。
2.根据权利要求1所述寻迹避障轮式机器人，其特征在于，还包括LCD显示装置（6），LCD显示装置（6）采用LCD12864液晶屏，LCD显示装置（6）与单片机（1）相连接。
3.根据权利要求1所述寻迹避障轮式机器人，其特征在于，还包括通讯模块（7），通讯模块（7）连接单片机（1）与PC机的RS232接口，通讯模块（7）使用MAX232芯片进行电平转换。
4.根据权利要求1所述寻迹避障轮式机器人，其特征在于，还包括测速模块（8），测速模块（8）包括反射式光电传感器和敷贴于所述寻迹避障轮式机器人主驱动轮一侧的纸质圆盘，反射式光电传感器正对纸质圆盘，且与单片机（1）相连接，纸质圆盘上均匀绘制有同心黑、白扇形，所述黑、白扇形间隔设置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013204514274U CN203338137U (zh) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | 寻迹避障轮式机器人 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN2013204514274U CN203338137U (zh) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | 寻迹避障轮式机器人 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN203338137U true CN203338137U (zh) | 2013-12-11 |
Family
ID=49706802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN2013204514274U Expired - Fee Related CN203338137U (zh) | 2013-07-29 | 2013-07-29 | 寻迹避障轮式机器人 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN203338137U (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN104149781A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-11-19 | 广东技术师范学院天河学院 | 智能搬运车控制系统及其控制方法 |
| CN104842900A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-08-19 | 南宁市鼎天机械制造有限公司 | 多功能微型农用拖拉机 |
| CN105045266A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-11-11 | 东南（福建）汽车工业有限公司 | 一种车辆自动寻迹方法 |
| CN105182970A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-23 | 北京大基康明医疗设备有限公司 | 一种运输机器人无线射频控制系统及其控制方法 |
| CN105302129A (zh) * | 2014-06-29 | 2016-02-03 | 侯名能 | 一种小车的避障控制装置 |
| CN107953345A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-04-24 | 杨宇辰 | 面向儿童的熊猫造型智能教育陪护机器人 |
| CN108519603A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-09-11 | 芜湖泰领信息科技有限公司 | 适用于机器人的避障测距系统 |
| CN110515087A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-29 | 中国民航大学 | 一种便携式道面轮迹测试装置 |
-
2013
- 2013-07-29 CN CN2013204514274U patent/CN203338137U/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105302129A (zh) * | 2014-06-29 | 2016-02-03 | 侯名能 | 一种小车的避障控制装置 |
| CN104149781A (zh) * | 2014-07-07 | 2014-11-19 | 广东技术师范学院天河学院 | 智能搬运车控制系统及其控制方法 |
| CN104149781B (zh) * | 2014-07-07 | 2017-01-11 | 广东技术师范学院天河学院 | 智能搬运车控制系统及其控制方法 |
| CN104842900A (zh) * | 2015-03-05 | 2015-08-19 | 南宁市鼎天机械制造有限公司 | 多功能微型农用拖拉机 |
| CN105045266A (zh) * | 2015-08-07 | 2015-11-11 | 东南（福建）汽车工业有限公司 | 一种车辆自动寻迹方法 |
| CN105045266B (zh) * | 2015-08-07 | 2018-02-02 | 东南（福建）汽车工业有限公司 | 一种车辆自动寻迹方法 |
| CN105182970A (zh) * | 2015-08-14 | 2015-12-23 | 北京大基康明医疗设备有限公司 | 一种运输机器人无线射频控制系统及其控制方法 |
| CN107953345A (zh) * | 2017-12-27 | 2018-04-24 | 杨宇辰 | 面向儿童的熊猫造型智能教育陪护机器人 |
| CN108519603A (zh) * | 2018-03-08 | 2018-09-11 | 芜湖泰领信息科技有限公司 | 适用于机器人的避障测距系统 |
| CN110515087A (zh) * | 2019-07-22 | 2019-11-29 | 中国民航大学 | 一种便携式道面轮迹测试装置 |
| CN110515087B (zh) * | 2019-07-22 | 2022-12-23 | 中国民航大学 | 一种便携式道面轮迹测试装置 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN203338137U (zh) | 寻迹避障轮式机器人 | |
| CN103869321B (zh) | 一种超声波测距系统及控制其测距的方法 | |
| CN101976075B (zh) | 基于语音控制的智能化自循迹小车控制系统 | |
| CN202330713U (zh) | 一种基于多超声传感器的导盲避碰装置 | |
| CN205540268U (zh) | 一种基于磁导航的自动避障循迹小车 | |
| CN102288191A (zh) | 一种智能导航小车 | |
| CN104459705A (zh) | 一种具有温度补偿的超声波测距系统 | |
| CN104149781A (zh) | 智能搬运车控制系统及其控制方法 | |
| CN102749920A (zh) | 一种基于arm7微控制器的清洁机器人控制系统 | |
| CN104656088A (zh) | 一种具有温度补偿的采用脉冲计数的超声波汽车防撞系统 | |
| CN202337258U (zh) | 一种智能汽车避障控制装置 | |
| CN204515131U (zh) | 一种单片机控制的智能汽车测速及倒车警示装置 | |
| CN202887591U (zh) | 一种基于激光双边循迹智能车教学实验装置 | |
| CN201945686U (zh) | 一种基于at89c51单片机的超声波测距仪 | |
| CN103616691A (zh) | 一种超声波测距的装置 | |
| CN103019238A (zh) | 一种基于可编程控制器的自动引导车系统及其控制方法 | |
| CN104459704A (zh) | 一种结合环境温度的距离测量方法 | |
| CN201226026Y (zh) | 激光测距防撞仪 | |
| CN202459187U (zh) | 一种可提示行人避让的导盲装置 | |
| CN206224247U (zh) | 一种基于单片机的遥控跟随小车 | |
| CN201302578Y (zh) | 一种智能模型车的电机测速装置 | |
| CN103760563B (zh) | 近距离避障系统用的超声测距定位仪 | |
| CN205193278U (zh) | 一种基于超声波传感器的自动测距装置 | |
| CN207965153U (zh) | 可拆卸式测速与障碍物检测装置 | |
| CN203037661U (zh) | 一种基于传动齿轮的智能模型车测速装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131211 Termination date: 20160729 |