一種前輪直線行走微調機構的製作方法

2023-05-25 23:56:27

本發明涉及無碳小車領域，特別是涉及一種前輪直線行走微調機構。

背景技術：

無碳小車是基於全國大學生工程訓練綜合能力競賽的背景下設計製造的，競賽要求無碳小車能夠自主尋跡轉向控制功能。而傳統的無碳小車必須要在比賽開始時即對小車的初始位置進行嚴格的擺放，因為若稍有一點誤差，之後由於誤差累積就可能導致車子行進方向發生很大變化。且傳統小車轉向之後，可能會出現轉彎過後由於傳動系之間的摩擦及路面與輪子之間的滑移導致行進的角度出現誤差，從而使小車前行的方向不是與賽道平行，導致車子撞上側壁或障礙物。

技術實現要素：

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種前輪直線行走微調機構，其能夠解決無碳小車行走時由於各種原因產生前行方向的偏差問題、初始放置時太過困難問題以及轉向之後前行角度誤差的自動修正問題。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種前輪直線行走微調機構，包括裝設於車架底盤上的電控組件以及轉向組件，所述電控組件包括設於車架底盤前端中部的單片機以及兩個分設於車架底盤上兩側相同位置的超聲波傳感器，所述超聲波傳感器通過數據線與單片機連接；所述轉向組件包括通過一支撐架裝設於車架底盤前端的舵機、轉向軸以及轉向輪組件，所述舵機的信號端通過數據線與單片機連接，所述轉向軸的上端連接於所述舵機的輸出端，轉向軸的下端連接所述轉向輪組件；所述單片機對接收到的超聲波傳感器採集的兩個數據進行分析處理後傳遞給舵機，舵機做出反應並通過轉向軸使轉向輪組件進行微調轉向。

作為對上述技術方案的進一步改進：

優選的，所述微調轉向具體為：兩個超聲波傳感器實時採集數據，並將數據發送給單片機，兩個數據在設定的固定距離範圍內出現正負偏差，單片機程序進行運算並決定小車左右轉向，並達到設定距離內，將所需的微調指令發送給舵機，舵機執行指令，其輸出端帶動轉向軸和轉向輪組件微調轉向，直至超聲波傳感器返回的數據達到所述設定的範圍內為止。

優選的，兩個所述超聲波傳感器的安裝位置連線與小車行進方向保持垂直，且超聲波傳感器發射和接收信號的方向與小車行進方向保持垂直。

優選的，所述轉向軸的上端通過花鍵與所述舵機的輸出端連接。

優選的，所述轉向輪組件包括轉向輪支架和轉向輪，所述轉向軸的下端通過螺紋副連接於所述轉向輪支架的頂部，所述轉向輪通過輪軸裝設於轉向輪支架的下端。

優選的，所述超聲波傳感器、單片機以及支撐架均通過螺釘裝設於底盤上。

優選的，所述車架底盤上於所述單片機、超聲波傳感器的下方均設有接線孔，且車架底盤的底部設有多條線槽，所述超聲波傳感器和單片機的數據線均通過各自的所述接線孔置放於相應線槽內。

優選的，所述單片機為80C51型單片機，其下部設有電池組。

與現有技術相比，本發明的優點在於：

本發明通過設置兩個超聲波傳感器進行實時採集數據，並將數據發送給單片機，兩個數據在設定的固定距離範圍內出現正負偏差，單片機程序即進行運算並決定小車左右轉向，並達到設定距離內，將所需的微調指令發送給舵機，舵機執行指令，其輸出端帶動轉向軸旋轉，使轉向輪組件微調轉向，直至超聲波傳感器返回的數據達到之前所設定的範圍內為止，以確保小車能按照所規定的路線前行。本發明將單片機放置在小車前部靠近轉向輪組件的車架上，可實現初始位置放置時角度偏差的修正、行走時前進角度的修正以及轉彎過后角度的修正，使小車行走方向的調整在任何時刻都在進行。結構簡單，調整方便。

附圖說明

圖1是本發明前輪直線行走微調機構的結構示意圖。

圖2是本發明前輪直線行走微調機構裝設於車架底盤上的分解示意圖。

圖3是本發明前輪直線行走微調機構中底盤底部的結構示意圖。

圖4是本發明前輪直線行走微調機構的控制原理圖。

圖5是本發明的無碳小車的結構示意圖。

圖例說明：

1、車架底盤；2、左超聲波傳感器；3、單片機；4、舵機；5、套筒；6、支撐架；7、轉向軸；8、轉向輪支架；9、輪軸；10、轉向輪；11、轉向輪軸承；12、電池組；13、螺母；14、右超聲波傳感器；15、螺釘；16、單片機接線孔；17、超聲波傳感器接線孔；18、線槽；19、數據線。

具體實施方式

為了便於理解本發明，下文將結合說明書附圖和較佳的實施例對本發明作更全面、細緻地描述，但本發明的保護範圍並不限於以下具體的實施例。

如圖1-圖4所示，本發明的一種前輪直線行走微調機構實施例，包括裝設於車架底盤1上的電控組件以及轉向組件，電控組件包括單片機3（型號為80C51）和兩個超聲波傳感器（左超聲波傳感器2和右超聲波傳感器14），單片機3的下部設有電池組12，單片機3設於車架底盤1前端中部，左超聲波傳感器2和右超聲波傳感器14分設於車架底盤1兩側的相同位置處，兩個超聲波傳感器均通過數據線19與單片機3連接，其中左超聲波傳感器2的兩根信號線Trig、Echo分別與單片機3的P1.2、P1.3口相連，右超聲波傳感器14的兩根信號線Trig、Echo分別與單片機3的P1.0、P1.1口相連；轉向組件包括舵機4、轉向軸7以及轉向輪組件，舵機4通過一支撐架6裝設於車架底盤1的前端，舵機4的信號端通過數據線19與單片機3的P0.0口相連並帶有上拉電阻R2，轉向軸7的上端連接於舵機4的輸出端，轉向軸7的下端連接轉向輪組件；單片機3對接收到的超聲波傳感器採集的兩個數據進行分析處理後傳遞給舵機4，舵機4做出反應並通過轉向軸7使轉向輪組件進行微調轉向。本發明通過兩個超聲波傳感器實時採集數據，並將數據發送給單片機，兩個數據在設定的固定距離範圍內出現正負偏差，單片機程序進行運算並決定小車左右轉向，並達到設定距離內，將所需的微調指令發送給舵機，舵機執行指令，其輸出端帶動轉向軸旋轉，使轉向輪組件微調轉向，直至超聲波傳感器返回的數據達到之前所設定的範圍內為止。本發明採用單片機進行實時的數據處理與指令發送，並將其放置在小車前部靠近轉向輪組件的車架上，可實現初始位置放置時角度偏差的修正、行走時前進角度的修正以及轉彎過后角度的修正，使小車行走方向的調整在任何時刻都在進行，以確保小車能按照所規定的路線前行。結構簡單，調整方便。

本實施例中，左超聲波傳感器2和右超聲波傳感器14的安裝位置連線與小車行進方向保持垂直，且兩個超聲波傳感器發射和接收信號的方向與小車行進方向保持垂直。該布置方式使得超聲波傳感器採集到的數據簡單，有利於對數據進行可行性分析。

本實施例中，轉向軸7的上端通過花鍵連接於舵機4的輸出端，使小車所需要的微調轉角精度增大並且可以更容易的控制。轉向輪組件包括U形轉向輪支架8和轉向輪10，轉向輪10通過輪軸9和轉向輪軸承11裝設於U形轉向輪支架8的下端空間內，轉向軸7的下端通過螺紋副連接於轉向輪支架8的頂部橫板上。

本實施例中，超聲波傳感器、單片機3以及支撐架6均通過螺釘15裝設於車架底盤上並通過螺母13緊固。舵機4底部通過一套筒5設於支撐架6上。

本實施例中，車架底盤1上於單片機3、超聲波傳感器的下方分別設有單片機接線孔16和超聲波傳感器接線孔17，且車架底盤1的底部設有3條線槽18，超聲波傳感器和單片機3的數據線19均通過各自的接線孔置放於相應的線槽18內。該結構有利於合理布置數據線使其不與地面接觸，並且可減輕車身質量。

如圖5所示，本發明還提供一種無碳小車，包括車架底盤1，車架底盤1上裝設有上述的直線行走微調機構。單片機3設於車架底盤1前端中部，兩個超聲波傳感器分設於車架底盤1兩側的相同位置處並位於單片機3的後方，且其安裝位置連線與小車行進方向保持垂直，發射和接收信號的方向也與小車行進方向保持垂直。舵機4通過支撐架6裝設於車架底盤1的前端，舵機4的信號端通過數據線19與單片機3連接，轉向軸7的上端連接於舵機4的輸出端，轉向軸7的下端連接轉向輪組件。

本發明通過兩個超聲波傳感器實時採集數據，並將數據發送給單片機，兩個數據在設定的固定距離範圍內出現正負偏差，單片機程序進行運算並決定小車左右轉向，並達到設定距離內，將所需的微調指令發送給舵機，舵機執行指令，其輸出端帶動轉向軸旋轉，使轉向輪組件微調轉向，直至超聲波傳感器返回的數據達到之前所設定的範圍內為止。其結構簡單，調整方便。可實現小車初始位置放置時角度偏差的修正、行走時前進角度的修正以及轉彎過后角度的修正，使小車行走方向的調整在任何時刻都在進行，以確保小車能按照所規定的路線前行。