無人駕駛智能小車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種無人駕駛智能小車，包括電源模塊、控制器、車身、驅(qū)動輪，導(dǎo)向輪，舵機(jī)、導(dǎo)航定位裝置、避障裝置，所述車身底部安裝四個車輪，兩個驅(qū)動輪安裝于后部，用于驅(qū)動小車行駛，兩個導(dǎo)向輪安裝于前部，用于轉(zhuǎn)向；所述電源模塊為蓄電池，用于提供電能；所述導(dǎo)航定位裝置包括2個CCD工業(yè)相機(jī)和2個舵機(jī)，所述舵機(jī)布置于車身前部，所述CCD工業(yè)相機(jī)置于舵機(jī)上，舵機(jī)帶動CCD工業(yè)相機(jī)旋轉(zhuǎn)；所述避障裝置包括激光測距儀、超聲波傳感器，所述激光測距儀、超聲波傳感器、CCD工業(yè)相機(jī)將采集的信號輸送至控制器，所述控制器對舵機(jī)進(jìn)行控制。本實用新型的小車具有自動避障和障礙物狀態(tài)識別功能，不僅能解決傳統(tǒng)小車需要人工操縱的弊端，而且能實現(xiàn)安全穩(wěn)定的自動巡航功能。
【專利說明】
無人駕駛智能小車
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本實用新型涉及一種智能小車，屬于智能搬運設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]隨著電子信息技術(shù)的發(fā)展，機(jī)器智能化水平正在逐步提升。四輪小車作為移動機(jī)械的典型代表，也逐漸在向無人化、智能化的領(lǐng)域發(fā)展轉(zhuǎn)變。
[0003]傳統(tǒng)小車通常是通過紅外線、藍(lán)牙等遙控器進(jìn)行無線控制。在這樣的控制形式下，用戶需在一定的距離內(nèi)通過遙控器對小車發(fā)送運動狀態(tài)指令，才可實現(xiàn)小車的自動化工作。
[0004]通過無線遙控對小車的控制并未完全把用戶解放出來，在小車運行過程中，用戶仍需要實時通過遙控器對小車下達(dá)指令。為了進(jìn)一步實現(xiàn)小車運動的智能化，需要借助各類傳感裝置使小車對當(dāng)前路況和運動狀態(tài)具有識別和判斷功能，來進(jìn)行自我決策，從而可以使小車實現(xiàn)完全無人操作的智能化運行。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型的目的在于提供一種無人駕駛智能小車，解決現(xiàn)有技術(shù)的小車控制電路通過紅外線、藍(lán)牙等遙控器進(jìn)行無線控制，沒有自動避障和障礙物狀態(tài)識別單元硬件電路的技術(shù)問題。
[0006]本實用新型的目的通過以下技術(shù)方案予以實現(xiàn):
[0007]—種無人駕駛智能小車，包括電源模塊4、控制器5、車身6、驅(qū)動輪7，導(dǎo)向輪8，舵機(jī)
9、導(dǎo)航定位裝置11、避障裝置12，所述車身6底部安裝四個車輪，兩個驅(qū)動輪7安裝于后部，用于驅(qū)動小車行駛，兩個導(dǎo)向輪8安裝于前部，用于轉(zhuǎn)向；所述電源模塊4為蓄電池，用于提供電能;所述導(dǎo)航定位裝置11包括2個CCD工業(yè)相機(jī)I和2個舵機(jī)9，所述舵機(jī)9布置于車身6前部，所述C⑶工業(yè)相機(jī)I置于舵機(jī)9上，舵機(jī)9帶動CCD工業(yè)相機(jī)I旋轉(zhuǎn);所述避障裝置12包括激光測距儀2、超聲波傳感器3，所述激光測距儀2、超聲波傳感器3、CCD工業(yè)相機(jī)I將采集的信號輸送至控制器5，所述控制器5對舵機(jī)9進(jìn)行控制。
[0008]本實用新型的目的還可以通過以下技術(shù)措施來進(jìn)一步實現(xiàn):
[0009]前述無人駕駛智能小車，其中C⑶工業(yè)相機(jī)I的型號為DFK22AUC03。
[0010]前述無人駕駛智能小車，其中舵機(jī)9的型號為MG995。
[0011]前述無人駕駛智能小車，其中激光測距儀2的型號為KLH-01T-20hz。
[0012]前述無人駕駛智能小車，其中超聲波傳感器3的型號為HC-SR04。
[0013]前述無人駕駛智能小車，其中控制器5是型號為LPC2148的單片機(jī)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是:小車在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上增加了自動避障和障礙物狀態(tài)識別單元硬件電路，去除了傳統(tǒng)小車的人工操縱遙控電路，為實現(xiàn)小車自動巡航提供了硬件電路解決方案。
【附圖說明】
[0015]圖1是無人駕駛小車結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖2是無人駕駛小車控制系統(tǒng)框圖；
[0017]圖3是無人車自動巡航避障原理圖；
[0018]圖4是無人駕駛小車障礙物運動狀態(tài)檢測原理圖；
[0019]圖5是無人駕駛小車視覺導(dǎo)航原理框圖。
【具體實施方式】
[0020]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。
[0021]如圖1所示，本實用新型無人駕駛智能小車包括電源模塊4、控制器5、車身6、驅(qū)動輪7，導(dǎo)向輪8，舵機(jī)9、導(dǎo)航定位裝置11、避障裝置12，所述車身6底部安裝四個車輪，兩個驅(qū)動輪7安裝于后部，用于驅(qū)動小車行駛，兩個導(dǎo)向輪8安裝于前部，用于轉(zhuǎn)向；所述電源模塊4為蓄電池，用于提供電能;所述導(dǎo)航定位裝置11包括2個CCD工業(yè)相機(jī)I和2個舵機(jī)9，所述舵機(jī)9布置于車身6前部，所述CCD工業(yè)相機(jī)I置于舵機(jī)9上，舵機(jī)9帶動CCD工業(yè)相機(jī)I旋轉(zhuǎn);所述避障裝置12包括激光測距儀2、超聲波傳感器3，所述激光測距儀2、超聲波傳感器3、C⑶工業(yè)相機(jī)I將采集的信號輸送至控制器5，所述控制器5對舵機(jī)9進(jìn)行控制。所述CCD工業(yè)相機(jī)I的型號為DFK22AUC03，舵機(jī)9的型號為MG995，激光測距儀2的型號為KLH-01T-20hz，超聲波傳感器3的型號為HC-SR04，控制器5是型號為LPC2148的單片機(jī)。
[0022]CXD工業(yè)相機(jī)用于拍照識別當(dāng)前周邊路況，相機(jī)通過舵機(jī)固定在車身上，通過控制舵機(jī)運動，即可實現(xiàn)相機(jī)對小車周邊360°工況信息采集。
[0023]車身作為小車各部件的安裝平臺，同時可以提供承載貨物的平臺。兩個驅(qū)動輪置于車身底部的后端，用于驅(qū)動小車執(zhí)行前進(jìn)、后退及轉(zhuǎn)向運動。兩個導(dǎo)向輪置于車身底部的前端，與車身通過旋轉(zhuǎn)副相連，可繞旋轉(zhuǎn)軸進(jìn)行自由轉(zhuǎn)動，用于小車運動導(dǎo)向。當(dāng)小車停止運動時，制動器固定住車輪，避免在外力干擾下或是坡道停車時發(fā)生溜車現(xiàn)象。
[0024]如圖2所示，激光測距儀2、超聲波傳感器3、CXD工業(yè)相機(jī)I與控制器5相連，將采集的信號輸送至控制器5，超聲波傳感器用于障礙物探測，激光傳感器用于對障礙物進(jìn)行測距。所述控制器為單片機(jī)，單片機(jī)接收來自導(dǎo)航定位裝置、避障裝置以及檢測到的環(huán)境信息以及反饋回的小車運動狀態(tài)，對其判斷處理后輸出驅(qū)動信息，控制小車的運動狀態(tài)。
[0025]如圖3所示為無人車自動巡航原理圖。小車自動行駛過程中，通過雙目相機(jī)獲取道路圖片，道路邊緣為深色路標(biāo)，中間路面為淺色，通過對拍攝的圖片進(jìn)行灰度化、去噪處理、畸變矯正和閾值分割等步驟即可得到當(dāng)前的道路圖形，然后把相應(yīng)的控制信號發(fā)送給驅(qū)動器，即可實時調(diào)整小車姿態(tài)，保證行駛方向正確。小車避障及轉(zhuǎn)向行駛通過驅(qū)動輪的差速控制來實現(xiàn)。在行駛過程中，當(dāng)障礙物出現(xiàn)在視野范圍時，通過提取相機(jī)所拍攝的圖像特征，判斷出障礙物的位置信息并將其傳遞至控制器，控制器輸出控制信號，使靠近障礙一側(cè)的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速大于另一側(cè)的驅(qū)動輪轉(zhuǎn)速，使小車轉(zhuǎn)向進(jìn)行避障，轉(zhuǎn)過一定角度后，視野范圍內(nèi)檢測不到障礙物，又使控制器改變控制信號，使兩驅(qū)動輪同步轉(zhuǎn)動，小車恢復(fù)直線行駛狀
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[0026]如圖4所示為無人駕駛小車障礙物運動狀態(tài)檢測原理圖。當(dāng)超聲波傳感器檢測到有障礙物時，小車停止運動，激光測距儀開始工作，在At的時間內(nèi)，發(fā)出兩束激光進(jìn)行測距，測得障礙物距離分別為LI和L2，則通過計算L1-L2是否為零，即可判斷障礙物是處于靜止、朝向小車運動或是背離小車運動狀態(tài)，并且可通過(L1-L2)/At計算出障礙物的速度。以此作為小車運動控制的參考:當(dāng)障礙物靠近止一定距離L時，小車后退，避免碰撞；反之，則繼續(xù)前進(jìn)。
[0027]如圖5所示為無人駕駛小車視覺導(dǎo)航原理框圖，通過CCD相機(jī)獲取小車所處的當(dāng)前道路圖片，利用OpenCV圖像處理和計算機(jī)視覺函數(shù)庫對源圖像進(jìn)行預(yù)處理:灰度化、去噪、畸變校正。然后對處理過的圖片進(jìn)行閾值分割，提取道路邊界特征，最后，通過提取特征與事先設(shè)定的道路模板進(jìn)行匹配比較，若兩者匹配，則識別成功，說明該位置為可行道路;若匹配失敗，說明當(dāng)前位置不是可行道路，則控制舵機(jī)帶動相機(jī)轉(zhuǎn)過一角度進(jìn)行重新識別，以此循環(huán)，直到找到可行道路位置。
[0028]除上述實施例外，本實用新型還可以有其他實施方式，凡采用等同替換或等效變換形成的技術(shù)方案，均落在本實用新型要求的保護(hù)范圍內(nèi)。
【主權(quán)項】
1.一種無人駕駛智能小車，包括電源模塊(4)、控制器(5)、車身(6)、驅(qū)動輪(7)，導(dǎo)向輪(8)，所述車身(6)底部安裝四個車輪，兩個驅(qū)動輪(7)安裝于后部，用于驅(qū)動小車行駛，兩個導(dǎo)向輪(8)安裝于前部，用于轉(zhuǎn)向；所述電源模塊(4)為蓄電池，用于提供電能;其特征在于，還包括導(dǎo)航定位裝置(11)、避障裝置(12)，所述導(dǎo)航定位裝置(11)包括2個CCD工業(yè)相機(jī)(I)和2個舵機(jī)(9)，所述舵機(jī)(9)布置于車身(6)前部，所述CCD工業(yè)相機(jī)(I)置于舵機(jī)(9)上，舵機(jī)(9)帶動CCD工業(yè)相機(jī)(I)旋轉(zhuǎn);所述避障裝置(12)包括激光測距儀(2)、超聲波傳感器(3)，所述激光測距儀(2)、超聲波傳感器(3)、CCD工業(yè)相機(jī)(I)將采集的信號輸送至控制器(5)，所述控制器(5)對舵機(jī)(9)進(jìn)行控制。2.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛智能小車，其特征在于，所述CCD工業(yè)相機(jī)(I)的型號為DFK22AUC03。3.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛智能小車，其特征在于，所述舵機(jī)(9)的型號為MG995。4.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛智能小車，其特征在于，所述激光測距儀(2)的型號為KLH-01T-20hz。5.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛智能小車，其特征在于，所述超聲波傳感器(3)的型號為HC-SR04。6.如權(quán)利要求1所述的無人駕駛智能小車，其特征在于，所述控制器(5)是型號為LPC2148的單片機(jī)。
【文檔編號】G05D1/02GK205644275SQ201620450329
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月17日
【發(fā)明人】劉廣軍
【申請人】中外合資沃得重工（中國）有限公司