一种基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车

1.本实用新型属于无人智能小车设计技术领域，尤其涉及一种基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车。


背景技术：

2.随着世界范围内汽车普及率的提高，汽车在极大地方便人们生活的同时也带来了大量问题，如交通安全问题、城市交通拥挤和环境污染等。解决交通问题的直接办法是提高路网的通行能力。但是，目前来看，汽车数量的增加已经导致已有的道路远不能满足经济发展的需要，单纯地进行道路基础设施的建设由于受到土地，经济成本，时间等多重因素的制约，不可能解决交通问题，真正切实可行的方法是如何提高现有道路的容量和效率。随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。
3.智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响，例如能切实提高道路网络的利用率、降低车辆的燃油消耗量，尤其是在改进道路交通安全等方面提供了新的解决途径。因此，单纯地进行道路基础设施的建设由于受到土地，经济成本，时间等多重因素的制约，不可能解决交通问题，真正切实可行的方法是如何提高现有道路的容量和效率。在这种背景下，运用高新技术，将现有的道路和车辆综合起来考虑，构建智能交通系统来解决交通问题的思想应运而生。智能交通系统是将先进的信息技术、数据通讯技术以及计算机技术等有效地综合运用于整个交通管理体系和车辆而建立起来的一种大范围、全方位发挥作用的、实时、准确、高效、先进的运输系统。
4.目前市场上的无人智能小车仍然主流行的是超声波来实现小车的避障操作，通过超声波来获取周围障碍物的尺寸、位置等，然而这种方式存在的问题就是运算速率，响应速度并不是太能满足一些突发情况。为此本方案将电磁和图像传感器相结合，电磁主要运用在于道路寻迹，在寻迹上面能够更好的咬线电磁导航系统是近些年新发展出的一种技术，在临床医学、农用中存在相对于光学导航存在明显的优势，它不受外界光照因素的影响，在显微神经外科手术、脊柱外科中、生活导航以及农业中搬运货物]中都有详细的介绍，根据黑线上附带的磁场判定方向，从而实现小车的运行。摄像头主要对于复杂路况、转向、紧急情况避险等方面拥有更加敏捷的反应能；为方便调试，还进行了ui界面设计，在液晶上能实时观察图像和调整各项参数；在速度决策方面，车子能够对不同道路元素动态计算出合适的运行速度，即实现自身调速，保证车子能够安全，稳定，高效的全程运行。此外，传感器发射超声波，声音是锥形传播的，因此实际测到的距离并不是一个点，而是某个锥形角度范围内最近物体的距离，因此就导致在锥形角度中存在一些视野盲区，在实际运用当中可接受的范围并不大，因此结合电磁和图像传感器的路径识别智能小车运用前景和对场景的可承受范围是非常可观的。


技术实现要素：

5.针对现有技术中的上述不足，本实用新型提供的一种基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车外部结构合理，能够提升智能小车的道路适应性，并解决了智能小车结合电磁和图像传感器迅速识别道路的问题。
6.为了达到上述发明目的，本实用新型采用的技术方案为：本实用新型提供一种基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车，包括小车底盘、均设置于小车底盘上的电源模块、摄像头模块、液晶显示及在线调试模块、舵机方向控制模块、tc264芯片最小系统板、编码器测速模块、电机驱动模块、电机和蓝牙模块，以及上位机模块；
7.所述电源模块分别与摄像头模块、液晶显示及在线调试模块、舵机方向控制模块、tc264芯片最小系统板、蓝牙模块、编码器测速模块和电机驱动模块电连接；所述tc264芯片最小系统板分别与摄像头模块、液晶显示及在线调试模块和蓝牙模块双向通信连接；所述蓝牙模块与上位机模块无线通信连接；所述tc264芯片最小系统板分别与舵机方向控制模块和电机驱动模块通信连接；所述电机驱动模块与电机连接；所述编码器测速模块与tc264芯片最小系统板通信连接。
8.本实用新型的有益效果为：本实用新型提供的基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车通过电磁和图像传感器相结合完成对路径的识别和自动行驶操作，能够更加迅速地识别道路；所述智能小车设计结构合理，能够提升智能小车对其自身行驶道路适应性；所述智能小车通过上位机提供的程序和小车内部线路连接可实现在面对更加复杂的道路做出不同的路径判断和选择。
9.进一步地，所述电源模块采用7.2v锂电池。
10.采用上述进一步方案的有益效果为：所述智能小车采用的7.2v锂电池能够提供足够的动力使智能小车行进。
11.进一步地，舵机方向控制模块包括舵机和功率电感子模块；
12.所述功率电感子模块包括两个均为10mh8a的功率电感，且横向对称设于摄像头模块两侧；所述舵机与功率电感子模块连接；所述功率电感子模块与tc264芯片最小系统板连接。
13.采用上述进一步方案的有益效果为：所述功率电感子模块中横向对称设于摄像头模块两侧的功率电感能够传递不同的信号给运放电路，所述运放电路放大所采集到的信号，从而使用不同的电压电源实现对中线的不同的咬合能力，对特殊三岔路、路障的判断，对转向和圆环等元素进行判断，通过舵机实现对智能小车转向的控制。
14.进一步地，所述电机驱动模块包括设于小车地板上端的头部的电机驱动板和单双电机mos管驱动；
15.所述电机驱动板与7.2v锂电池连接；所述电机嵌设于电机驱动板内，并与单双电机mos管驱动连接；所述单双电机mos管驱动设于电机驱动板上侧，并分别与7.2v锂电池和tc264芯片最小系统板连接。
16.采用上述进一步方案的有益效果为：所述7.2v锂电池为电机驱动和电机工作提供动力，所述驱动模块通过tc264芯片最小系统板向电机驱动板上的mos管驱动实现对电机的驱动，使智能小车在tc264芯片最小系统板的控制下在不同路况下采用不同方式自动行驶。
17.进一步地，所述tc264芯片最小系统板设于小车底盘上侧中部，并通过电源线与单
双电机mos管驱动连接；所述tc264芯片最小系统板通过电源线与电磁杆前瞻连接；所述电磁杆前瞻与相对小车底盘向后倾斜设置的碳素杆固定连接。
18.采用上述进一步方案的有益效果为：所述tc264芯片最小系统板控制单双电机mos管驱动实现对电机的控制，使智能小车在不同路况下采用不同方式自动行驶；所述电磁杆前瞻倾斜设置，用于应对一些斜坡等特殊路段的处理。
19.进一步地，所述电磁杆前瞻上设置有若干个电磁传感器，且所述各电磁传感器均通过电源线与tc264芯片最小系统板连接。
20.采用上述进一步方案的有益效果为：所述电磁杆前瞻上设置有若干个电磁传感器，用于采集智能小车所行驶路段的路况信息。
21.进一步地，所述摄像头模块包括型号为mt9v03x的摄像头和图像传感器；
22.所述摄像头与图像传感器连接，并通过一根支架固定设于小车底盘上端尾部；所述图像传感器与tc264芯片最小系统板双向通信连接。
23.采用上述进一步方案的有益效果为：所述摄像头模块将二值化的图像传递给蓝牙模块，通过对比度不同、灰度值不同向上位机模块发送数据，并记录不同路况所带来的不同数据，若采集的数据不在预设范围内，将会由tc264芯片最小系统板进行排除和运算操作，去掉最不可能的数据，将剩下的数据取一个平均值，然后得出一个最佳的行进方案。
24.进一步地，所述电机驱动板、电机、舵机、电磁杆前瞻、单双电机mos管驱动、功率电感子模块均采用qpq防腐蚀处理的外壳罩。
25.采用上述进一步方案的有益效果为：本装置的电路板及其他外接模块均经过了防腐蚀处理或添加有经qpq防腐蚀处理的金属外壳罩。
附图说明
26.图1为本实用新型实施例中基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车的系统拓扑结构图。
27.图2为本实用新型实施例中基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车的结构俯视图。
28.图3为本实用新型实施例中基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车的结构侧视图。
29.图4为本实用新型实施例中基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车的控制系统结构图。
30.其中：1、电机驱动板；2、电机；3、锂电池；4、tc264芯片最小系统板；5、摄像头模块；6、舵机；7、双头排线；8、电磁杆前瞻；9、电源线；10、碳素杆；11、上位机模块；12、单双电机mos管驱动；13、编码器测速模块；14、功率电感子模块；15、蓝牙模块。
具体实施方式
31.下面对本实用新型的具体实施方式进行描述，以便于本技术领域的技术人员理解本实用新型，但应该清楚，本实用新型不限于具体实施方式的范围，对本技术领域的普通技术人员来讲，只要各种变化在所附的权利要求限定和确定的本实用新型的精神和范围内，这些变化是显而易见的，一切利用本实用新型构思的发明创造均在保护之列。
32.如图1所示，在本实用新型的一个实施例中，本方案提供一种基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车，包括小车底盘、均设置于小车底盘上的电源模块、摄像头模块5、液晶显示及在线调试模块、舵机方向控制模块、tc264芯片最小系统板4、编码器测速模块13、电机驱动模块、电机2和蓝牙模块15，以及上位机模块11；
33.所述电源模块分别与摄像头模块5、液晶显示及在线调试模块、舵机方向控制模块、tc264芯片最小系统板4、蓝牙模块15、编码器测速模块13和电机驱动模块电连接；所述tc264芯片最小系统板4分别与摄像头模块5、液晶显示及在线调试模块和蓝牙模块15双向通信连接；所述蓝牙模块15与上位机模块11无线通信连接；所述tc264芯片最小系统板4分别与舵机方向控制模块和电机驱动模块通信连接；所述电机驱动模块与电机2连接；所述编码器测速模块13与tc264芯片最小系统板4通信连接。
34.如图2、图3和图4所示，在本发明的一个实用实例中，所述电源模块采用7.2v锂电池3；
35.所述智能小车采用的7.2v锂电池能够提供足够的动力使智能小车行进。
36.所述舵机方向控制模块包括舵机6和功率电感子模块14；
37.所述功率电感子模块14包括两个均为10mh8a的功率电感，且横向对称设于摄像头模块5两侧；所述舵机6与功率电感子模块14连接；所述功率电感子模块14与tc264芯片最小系统板4连接。
38.所述功率电感子模块14中横向对称设于摄像头模块5两侧的功率电感能够传递不同的信号给运放电路，所述运放电路放大所采集到的信号，从而使用不同的电压电源实现对中线的不同的咬合能力，对特殊三岔路、路障的判断，对转向和圆环等元素进行判断，通过舵机实现对智能小车转向的控制。
39.所述电机驱动模块包括设于小车地板上端的头部的电机驱动板1和单双电机mos管驱动12；
40.所述电机驱动板1与7.2v锂电池3连接；所述电机2嵌设于电机驱动板1内，并与单双电机mos管驱动12连接；所述单双电机mos管驱动12设于电机驱动板1上侧，并分别与7.2v锂电池3和tc264芯片最小系统板4连接；
41.所述7.2v锂电池3为电机驱动和电机2工作提供动力，所述驱动模块通过tc264芯片最小系统板4向电机驱动板1上的mos管驱动12实现对电机2的驱动，使智能小车在tc264芯片最小系统板4的控制下在不同路况下采用不同方式自动行驶。
42.所述tc264芯片最小系统板4设于小车底盘上侧中部，并通过电源线9与单双电机mos管驱动12连接；所述tc264芯片最小系统板4通过电源线9与电磁杆前瞻8连接；所述电磁杆前瞻8与相对小车底盘向后倾斜设置的碳素杆10固定连接。
43.所述tc264芯片最小系统板4控制单双电机mos管驱动12实现对电机2的控制，使智能小车在不同路况下采用不同方式自动行驶；所述电磁杆前瞻8倾斜设置，用于应对一些斜坡等特殊路段的处理。
44.所述摄像头模块5包括型号为mt9v03x的摄像头和图像传感器；
45.所述摄像头与图像传感器连接，并通过一根支架固定设于小车底盘上端尾部；所述图像传感器与tc264芯片最小系统板4双向通信连接。
46.所述摄像头模块将二值化图像传递给蓝牙模块，通过对比度不同、灰度值不同向
上位机模块发送数据，并记录不同路况所带来的不同数据，若采集的数据不在预设范围内，将会由tc264芯片最小系统板进行排除和运算操作，去掉最不可能的数据，将剩下的数据取一个平均值，然后得出一个最佳的行进方案。
47.所述电机驱动板1、电机2、舵机6、电磁杆前瞻8、单双电机mos管驱动12、功率电感子模块14均采用qpq防腐蚀处理的外壳罩。
48.本装置的电路板及其他外接模块均经过了防腐蚀处理或添加有经qpq防腐蚀处理的金属外壳罩。
49.本实用新型的工作原理为：本方案提供的基于电磁和图像传感器的路径识别智能小车通过电源模块中的7.2v锂电池为摄像头模块、液晶显示及在线调试模块、舵机方向控制模块、蓝牙模块、电机驱动模块、编码器测速模块和tc264芯片最小系统板供电；所述tc264芯片最小系统板用于计算智能小车行进的合适路线，且所述智能小车搭载的蓝牙模块和液晶显示及在线调试模块实时上传相关行进路线数据至上位机模块，使得能够实时观察到智能小车在行进过程中的道路信息；所述智能小车通过tc264芯片最小系统板向电机驱动模块中电机驱动板上的双电机mos管驱动传输驱动信号，传输电压不同时双电机mos管驱动控制电机达到转速不同；所述tc264芯片最小系统板通过电源线与电磁杆前瞻连接；所述电磁杆前瞻与相对小车底盘向后倾斜设置的碳素杆固定连接，电磁杆前瞻倾斜设置用于应对斜坡等特殊路段的处理；所述舵机方向控制模块中的功率电感子模块中的两个横向对称设于摄像头模块左右两侧，且均为10mh8a的功率电感传输采集到的不同信号给运放电路放大，从而实现不同电压电源对中线的咬合能力，对特殊三岔路、路障的判断，对转向和圆环等元素进行判断，通过舵机实现对智能小车转向的控制；所述编码测速模块通过tc264芯片最小系统板传输的电机驱动信号和上位机模块下载的程序，可对比得出智能小车行进速度；所述摄像头模块将二值化图像传递给蓝牙模块，通过对比度不同、灰度值不同向上位机模块发送数据，并记录不同路况所带来的不同数据，若采集的数据不在预设范围内，将会由tc264芯片最小系统板进行排除和运算操作，去掉最不可能的数据，将剩下的数据取平均值，然后得出最佳的行进路线，使智能小车在不同路况下持续行进。