图1智能小车重力感应控制示意图;图2智能小车结构及其安装示意图;图3智能小车重力感应遥控器电路图;图4智能小车车体控制电路图;图5智能小车重力感应遥控器的软件控制流程图;图6智能小车车体的软件控制流程图。图中标记为1、车身底板,2、智能小车车体控制板,3、齿轮减速装置,4、电池组, 5、直流电机,6、横向传动轴,7、舵机,8、纵向传动轴,9、梯形转向机构,10、换向机构,11、减 振装置,12、车轮,13、F2274型MSP430单片机(遥控装置),14、三轴重力加速度传感器 MMA7260,15、低通滤波通道,16、ENC-03R型陀螺仪,17、有源低通滤波通道,18、APC200A-43 无线发送模块,19、F2274型MSP430单片机(车体控制板),20.APC200A-43无线接收模块, 21、直流电机驱动模块。
具体实施例方式实施例一本实例是智能小车的重力感应遥控装置,该实例主要是解决如何获取智能小车的 转向和转速控制信号。如图1、2和4所示,重力感应遥控器设有型号为MMA7260的三轴重力加速度传感 器14,ENC-03R型陀螺仪16,APC200A-43无线发送模块18,以及型号为F2274的MSP430单片 机13。所述的三轴重力加速度传感器14的X、Y、Z输出信号在通过低通滤波通道15之后, 分别与所述的MSP430单片机13的Ρ2. 0、Ρ2. 1、Ρ2. 2的A/D采集端口相连。所述ENC-03R 型陀螺仪16的角加速度输出信号,经有源低通滤波通道17后与MSP430单片机13的Ρ2. 4 端口相连。而所述的APC200A-43无线发送模块18的TX、RX端口分别与MSP430单片机13 的P3. 5/RXD、P3. 6/TXD相连。系统上电后,所述的MSP430单片机13首先对三轴重力加速 度传感器14和ENC-03R型陀螺仪16进行初始化,并进行校准。然后操作者手握重力感应 遥控装置进行转动和摆动,MSP430单片机13利用内置的10位AD转换器,对加速度传感器 14的X,Y,Z方向上的加速度电压信号和陀螺仪16的角加速度电压信号进行采集。再接 着MSP430单片机13对采样后的X方向加速度和陀螺仪16角加速度进行卡尔曼滤波计算, 从而得到方向盘与水平方向的偏角,该偏角即为智能小车的转向角度。此外将三轴重力加 速度传感器14的Y方向加速度信号作为电机转速控制信号。最后MSP430单片机13通过 APC200A-43无线发送模块18将转向和转速控制信号传输给智能小车车体控制板2。实施例二
本实例是智能小车的车轮驱动装置,该实例主要是解决智能小车实现两前轮驱动 的结构设计问题。如图1和2所示,智能小车驱动装置上设有直流电机5、横向传动轴6、换向机构 10、纵向传动轴8和车轮12。所述的直流电机5的伸出轴端部接有一齿轮,该齿轮通过减速 装置3与所述横向传动轴6端部的齿轮啮合相连。横向传动轴6再通过所述的换向机构10 与连接两个前轮12的纵向传动轴8相连。当直流电机5收到控制信号后,将通过减速装置 3、横向传动轴6、换向机构10、纵向传动轴8等实现智能小车两前轮12的驱动。实施例三本实例是智能小车的转向控制装置,该实例主要是解决智能小车实现两前轮摆动 的结构设计问题。如图1和2所示,智能小车转向装置上设有安装在车身1上的舵机7、梯形转向机 构9。所述的舵机7在收到PWM控制信号后,输出与PWM信号成正比的角度,从而拉动梯形 转向机构9摆动,而梯形转向机构9又与车轮12相连,进而实现智能小车在运动过程中所 需的转向调节。实施例四本实例是智能小车的控制板,该实例主要是解决如何实现智能小车的转向和转速 控制。如图1、2、3、5和6所示,控制板上设有型号为F2274的MSP430单片机19、 APC200A-43无线接收模块20、舵机7、直流电机驱动模块21。所述的APC200A-43无线接收 模块20的TX和RX端分别与MSP430单片机19的P3. 5/RXD和P3. 4/TXD端口相连。舵机 7的PWM端口与MSP430单片机19的P4. 1/TB1端口相连。MSP430单片机19的端口 Pl. 3/ TA2和Pl. 2/TA1通过直流电机驱动模块21来驱动直流电机5。系统上电后,MSP430单片机 19首先对电机5和舵机7进行初始化,使电机5停转,舵机7回到中间位置。舵机7使用周 期为20ms的PWM波控制,占空比由7. 5% 12. 5%分别对应舵机7的-90度到+90度。直 流电机5也同样由PWM波来控制。MSP430单片机19在检查到来自UART通信接受标志位的 置位信号后,开始进行控制数据接收根据获得的方向控制信息,将其转换成对应的PWM波 发送给舵机7实现智能小车的转向;根据获得的电机控制数据,将其转换成对应的PWM波, 经电机驱动模块21后,实现直流电机5的运动控制。
权利要求
一种智能小车的重力感应控制装置,包括重力感应遥控器、小车驱动装置、小车转向装置和小车控制板,其特征在于所述的重力感应遥控器包括单片机(13)、三轴重力加速度传感器(14)、低通滤波通道(15)、陀螺仪(16)、有源低通滤波通道(17)以及无线发送模块(18);其中三轴重力加速度传感器(14)的输出端通过低通滤波通道(15)后与单片机(13)的输入端相连,所述陀螺仪(16)的角加速度信号输出端经有源低通滤波通道(17)后与单片机(13)的另一个输入端相连,所述的无线发送模块(18)与单片机(13)的输入端相连。
2.根据权利要求1所述的智能小车的重力感应控制装置,其特征在于所述的小车驱动 装置包括齿轮减速装置(3)、直流电机(5)、横向传动轴(6)、纵向传动轴(8)、换向机构(10) 和车轮(12),所述直流电机(5)伸出轴的端部装有齿轮,所述的横向传动轴(6) —端也装有 齿轮,两个齿轮通过减速装置(3)相连,横向传动轴(6)另一端通过换向机构(10)与纵向 传动轴(8)相连,而纵向传动轴(8)与所述的车轮(12)相连。
3.根据权利要求1所述的智能小车的重力感应控制装置,其特征在于所述的小车转向 装置包括舵机(7)和梯形转向机构(9),所述的舵机(7)和所述的梯形转向机构(9)相连, 而所述的梯形转向机构(9)再和智能小车的车轮(12)相连。
4.根据权利要求1所述的智能小车的重力感应控制装置,其特征在于所述的小车控 制板包括单片机(19)、无线接收模块(20)和直流电机驱动模块(21);其中无线接收模块 (20)的输出端分别与所述单片机(19)的输入端相连,所述的舵机(7)与单片机(19)的输 出端相连,单片机(19)的另一输出端通过所述直流电机驱动模块(21)来驱动智能小车的 直流电机(5)。
全文摘要
本发明公布了一种智能小车的重力感应控制装置,包括重力感应遥控器、小车驱动装置、小车转向装置和小车控制板,所述的重力感应遥控器包括单片机、三轴重力加速度传感器、低通滤波通道、陀螺仪、有源低通滤波通道以及无线发送模块;其中三轴重力加速度传感器的输出端通过低通滤波通道后与单片机的输入端相连,所述陀螺仪的角加速度信号输出端经有源低通滤波通道后单片机的另一个输入端相连,所述的无线发送模块与单片机的输入端相连。本发明实现智能小车的远距离无线遥控操作和无级调节,避免了传统遥控器中对转向和转速控制键的机械击打,延长了智能小车的使用寿命。
文档编号G05D3/00GK101893898SQ20101022862
公开日
发明者夏凡, 孟庆历, 李忠国, 李成林, 王琪, 程飞, 袁明新 申请人:江苏科技大学