[发明专利]一种嵌入式教育用工程小车

说明书

本发明公开一种嵌入式教育用工程小车，包括车体、主控MCU、蓝牙模块、麦伦驱动模块、红外光电循迹模块、光敏光电循迹模块、超声波避障模块、远程图传模块及电源模块，所述电源模块通过稳压电路给整个工程小车供电；所述车体的两侧分别设置有两麦克纳姆轮；所述车体分为顶层和底层两层，所述顶层采用一亚力克板，所述亚力克板上固定设置有光敏光电循迹模块、超声波避障模块和远程图传模块；所述底层设置为一PCB电路板，所述PCB电路板集成有多个供主控MCU、蓝牙模块、红外光电循迹模块和麦伦驱动模块插接的插槽，本发明适合低年龄段学生去学习与制作，且其也可以完成简单的货物搬运任务，室内可见光定位，室内环境监测等功能。

技术领域

本发明属于嵌入式、自动控制技术领域，具体涉及一种嵌入式教育用工程小车。

背景技术

Arduino是一款便捷灵活、方便上手的开源电子平台，支持C/C++编程，其语言框架简单，有专门的技术交流平台供用户交流学习。Arduino主要包括两部分，硬件电路部分如Arduino开发板与Arduino IDE工具，其可通过各种各样的传感器来感知环境，再通过电机、舵机等反馈来改变环境。其易于上手，功能强大的特点其成为众多嵌入式学习者的入门选择。

麦克纳姆轮是瑞典麦克纳母公司的专利，其主要由轮毂和辊子组成，轮毂是整个轮子的主体支架，辊子则是安装在轮毂上的鼓状物。通过其各自电机不同的速度和运动方向，可以实现矢量的叠加而形成最终的合力矢量，从而实现在矢量方向上的自由移动，进而通过不同的矢量组合实现平面上的全向移动。

在教育过程中，初学者不能可以快速上手嵌入式技术及入门嵌入式；而且机器人的组装及编程方面不易，方向开发更难，不适用于低龄的初学者入门。而且，现有的方案中，大多使用两路的PWM控制一路电机的正反转，这样导致PWM复用口利用率不高，浪费单片机I/O资源。

发明内容

本发明的目的是提供一种嵌入式教育用工程小车，使得嵌入式技术的初学者可以快速上手及入门嵌入式。机器人的组装及编程方面都向着低门槛，易上手的方向开发，使其可以面向年龄更低的人群，如初/高中生，启蒙嵌入式教育，以解决背景技术中所提出的问题。

为实现上述目的，本发明的实施例提供一种嵌入式教育用工程小车，其特征在于，包括车体、主控MCU、蓝牙模块、麦伦驱动模块、红外光电循迹模块、光敏光电循迹模块、超声波避障模块、远程图传模块及电源模块，所述电源模块通过稳压电路给整个工程小车供电；所述车体的两侧分别设置有两麦克纳姆轮；所述车体分为顶层和底层两层，所述顶层采用一亚力克板，所述亚力克板上固定设置有光敏光电循迹模块、超声波避障模块和远程图传模块；所述底层设置为一PCB电路板，所述PCB电路板集成有多个供主控MCU、蓝牙模块、红外光电循迹模块和麦伦驱动模块插接的插槽，所述主控MCU、蓝牙模块、红外光电循迹模块和麦伦驱动模块的芯片采用直插式的方式插接在插槽内；所述麦克纳姆轮分别通过连轴器连接有驱动电机，所述驱动电机通过麦伦驱动模块连接主控MCU；所述主控MCU还电性连接有蓝牙模块、光敏光电循迹模块、红外光电循迹模块、超声波避障模块和远程图传模块。

进一步的，所述红外光电循迹模块安装在车体底部，所述红外光电循迹模块包括LM393电压比较器和TCRT5000红外反射传感器，所述LM393电压比较器对TCRT5000的反馈电压与阈值电压进行比较，从而判断小车运行环境。

进一步的，所述光敏光电循迹模块用于采集室内或室外的光照强度，所述主控MCU的ADC口电连接光敏光电循迹模块来采集光照强度，并通过均值滤波算法与PD反馈控制算法，所述光敏光电循迹模块、主控MCU的配合使用实现小车的追光行进，从而对室内环境光照强度进行精确定位。

进一步的，所述超声波避障模块可以对车体前方0-180度范围进行测距，所述超声波避障模块检测到障碍物并将障碍信息发送给主控MCU，所述主控MCU通过BUG算法进行路径规划。