[实用新型]智能循迹小车

说明书

技术领域

本实用新型属于机器人自动引导技术领域，涉及一种智能循迹小车。

背景技术

随着生产自动化的发展，机器人已经得到越来越广泛地应用。并且随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走的重要部件。视觉的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，但其价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近觉传感器是一种实用有效的方法。

机器人要实现自动导引功能就必须要感知导引线，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。故对机器人的研究已成为必要。 智能循线是基于导引小车系统，采用红外传感器实现小车的循迹。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种智能循迹小车，解决了现有技术中存在的循迹精度低的问题。

本实用新型采用的技术方案为：一种智能循迹小车包括Atmega16控制芯片、电源模块、电机驱动电路、寻迹检测模块和避障检测模块；寻迹检测模块和避障检测模块的输出端与Atmega16控制芯片的输入端连接，Atmega16控制芯片的输出端与电机驱动电路的输入端连接，Atmega16控制芯片的输入端与电源模块的输出端连接；寻迹检测模块采用的是红外光电传感器TCRT5000；电机驱动电路采用的是L298N驱动芯片；避障检测模块采用E18-D80NK红外避障传感器。

本实用新型的有益效果是，它可自动按照既定路线进行行走，无需人为操控，且简化了CCD等传感器的复杂控制算法和电路，在满足需求的前提下，实现了算法，电路和成本的最优化。

附图说明

图1为本实用新型的结构框图；

图2是本实用新型循迹小车的结构示意图。

图中，1. Atmega16控制芯片，2.电源模块，3.电机驱动电路，4.寻迹检测模块，5.避障检测模块，6.底盘，7.红外探测头，8.左轮，9.右轮。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型进行详细说明。

如图1所示，本实用新型提供一种智能循迹小车，包括Atmega16控制芯片1、电源模块2、电机驱动电路3、寻迹检测模块4和避障检测模块5。寻迹检测模块4和避障检测模块5的输出端与Atmega16控制芯片1的输入端连接，Atmega16控制芯片1的输出端与电机驱动电路3的输入端连接，Atmega16控制芯片1的输入端与电源模块2的输出端连接。寻迹检测模块4采用的是红外光电传感器TCRT5000；电机驱动电路3选用的是L298N驱动芯片，避障检测模块5采用E18-D80NK红外避障传感器。

整个系统基于玩具小车的机械结构，并利用了小车的底盘6，左右电机，能够平稳跟踪路面黑色轨迹。小车总体控制结构为以ＡＶＲ单片机Atmega16控制芯片1为控制核心，利用寻迹检测模块4对路面进行检测，经过比较器处理之后，送给单片机进行实时控制，单片机输出相应的高低电平信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车运动。

小车在运动过程中，根据黑白线反光系数不同，通过寻迹检测模块4将路面两种颜色进行区分，转化为不同的电平信号，将此信号传送给Atmega16控制芯片1，Atmega16控制芯片1处理后发出相应的高低电平信号给电机驱动电路3，实现小车的相应转向，从而引导小车沿引导线行走。本实用新型寻迹检测模块4采用的是红外光电传感器TCRT5000，红外光电传感器TCRT5000它是一种光电子扫描，光电二极管发射，三极管接收并输出的装置。它尺寸小，使用方便，信号高输出，工作状态受温度影响小。当红外传感器在黑线范围内，反射接收的是高电平，黑线外接收的是低电平。　　另外，从Atmega16控制芯片1输出的信号功率很弱，即使在没有其它外在负载时也无法带动电机，所以在实际电路中加入了电机驱动电路3提高输入电机信号的功率，从而能够根据需要控制电机转动。根据驱动功率大小以及连接电路的简化要求电机驱动电路3选择L298N驱动芯片，它通过PWM波，改变时钟周期内高低电平的占空比，进而改变左右各电机的输出电压的有效值，从而改变其速度；通过两电机的速度差值可实现小车的转向。

避障检测模块5采用E18-D80NK红外避障传感器，这是一种集发射和接收于一体的光电传感器，主要用于障碍物的检测，对障碍物的感应距离可以根据要求进行调节，该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小的特点。

在小车具体的循迹行走过程中，为了能精确测定黑线位置并确定小车行走的方向，需要同时在底盘6装设4个红外探测头7，进行两级方向纠正控制，提高其循迹的可靠性。这4个红外探头7的具体位置如图2所示。其中，靠近黑线两端的红外探测头7为第一级方向控制传感器，远离黑线两端的红外探测头7为第二级方向控制传感器。小车行走时，始终保持黑线在两侧红外探测头7之间，当小车偏离黑线时，第一级探测器一旦探测到有黑线，Atmega16控制芯片1就会按照预先编定的程序发送指令给小车的左轮8和右轮9，左轮8和右轮9再对小车路径予以纠正。若小车回到了轨道上，即4个红外探测头7都只检测到白纸，则小车会继续行走；若小车由于惯性过大依旧偏离轨道，越出了第一级两个探测器的探测范围，这时第二级动作，再次对小车的运动进行纠正，使之回到正确轨道上去。可以看出，第二级方向探测器实际是第一级的后备保护，从而提高了小车循迹的可靠性。