[发明专利]一种组合式缩微智能车及其构成方法

说明书

技术领域

本发明涉及光机电一体化技术领域，特别是一种模块化的、易于安装、易于功能组合的组合式缩微智能车及其构成方法。

背景技术

无人驾驶车辆又称轮式移动机器人，是一个集环境感知、规划决策、辅助驾驶等功能于一体的综合系统。无人驾驶车辆集中地运用了计算机、传感器、信息融合、通讯、人工智能以及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。作为智能交通系统的重要研究内容之一，无人驾驶车辆的主要研究目的是代替人类完成车辆驾驶任务，这些任务包括保持车辆行驶在正确的道路上，维持车辆之间的安全距离，根据当前的交通状况和道路特征调节车辆的速度，横跨车道以达到超车和避障的目的以及找到达目的地的最短路径，在市区内方便的行驶和停靠等。无人驾驶车辆将有效减轻驾驶员的负担，减少驾驶员疲劳驾驶的现象，有利于提高交通安全；同时，配合城市交通控制系统，可以合理分配交通流，实现交通顺畅。随着计算机和机器人技术的高速发展，无人驾驶车辆研究已经取得了长足进展，例如谷歌公司的无人驾驶车辆以经完成30万公里的测试，并于2012年获得美国内华达州机动车辆管理局的“自动驾驶”汽车车牌。国防科技大学自主研制的无人驾驶车辆完成从长沙到达武汉的286公里无人驾驶实验。但目前的无人驾驶车辆研究多侧重于单车研究，对于未来多台无人驾驶车辆共同行驶在同一环境的状况还少有研究。

缩微智能车的研究目的是通过模拟局部城市交通流状况，进而研究多智能车交互行为认知模型及相应的调控方法，研究和验证基于视听觉信息的自主驾驶模拟方法，使智能驾驶和多车交互成为可能，并为大型无人驾驶车辆多车交互及城市智能交通提供基本理论依据或技术支撑。同时，缩微智能车还将为机械传动、自动化仿真与控制、计算机视觉技术、人工智能技术、通讯技术、传感技术、信息融合技术等专业提供多学科交叉研究的载体和实验平台，特别适合在科研及教学领域中应用。

第一届全国缩微智能车竞赛于2011年12月在重庆举办。此次竞赛有10余支队伍参加，包括总参61研究所、重庆市科学技术研究院、中科院自动化所、航天科工集团8357所、清华大学、湖南大学、重庆邮电大学、上海交通大学、南京解放军理工大学、军事交通学院等院校以及科研院所。分三大竞赛科目，六项比赛内容。参赛队伍基本代表了国内缩微智能车研究的最高水平，向观众展现了缩微智能车的先进技术，但是也暴露了一系列研究中的问题。

现有的缩微智能车多采用自主式开发，各研究机构独立开发满足其要求的硬件平台与软件平台。研究机构间没有统一的标准，功能部件接口各异，无法通用。这要求开发人员不单需要负责功能开发，也要兼顾设备开发。由于这种复杂的软硬件组合方法，使得缩微智能车难以向一般科研、教育机构推广普及，不利于广大爱好者的加入。

发明内容

为了克服上述缺点，本发明提出了一种组合式缩微智能车及其构成方法。其通过结构的优化设计使硬件模块化，使安装变得简单，可实现设备的定制安装，做到即插即用，使非专业人员也可以搭建自己的缩微智能车。

根据本发明的一方面，提出一种组合式缩微智能车，其特征在于，该组合式缩微智能车包括车体、连接部件、控制母板和即插即用设备，其中：

所述车体通过连接部件与控制母板相连，用于接收控制命令并实现运动、支撑控制母板及安装在控制母板上面的设备，所述车体包含提供动力的电机、控制速度的电子调速器、控制转向的舵机和车灯；

所述控制母板用于连接各个即插即用设备，为即插即用设备提供载体，所述控制母板分为顶层控制母板和底层控制母板，顶层控制母板负责运算，底层控制母板负责数据收集，顶层控制母板和底层控制母板通过其上分别设置的连接槽孔和数据接口相连；

所述连接部件用于相连含有槽孔的部件；

所述即插即用设备包括：主运算设备、车辆控制设备和外围输入设备；所述主运算设备用于进行设备功能的检查、设备功能的组合、环境感知、决策和控制；所述车辆控制设备包括电机控制模块、舵机控制模块和灯光控制模块；所述外围输入设备包括图像设备、音频设备、波形设备、GPS设备和通信设备；

所述即插即用设备直接插入所述控制母板的相应接口中，即插即用设备之间通过接口协议与主运算设备进行通信。

根据本发明的另一方面，提出一种组合式缩微智能车的构成方法，所述缩微智能车包括车体、连接部件、控制母板和即插即用设备，所述控制母板分为顶层控制母板和底层控制母板两层，所述即插即用设备包括主运算设备、车辆控制设备和外围输入设备，其特征在于，所述构成方法包括以下步骤：