一種小車自動導引和避障系統的製作方法
2023-07-19 23:59:16
專利名稱：一種小車自動導引和避障系統的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及汽車自動化領域，特別指一種小車自動導引和避障系統。
背景技術：
根據世界衛生組織的數據，每年全球因道路交通事故死亡的人數超過120萬。我們認為，我們可以用技術減少這一數字，甚至使其下降一半。自動駕駛汽車能夠促使人們拼車，極大的減少汽車的使用，創造「明天的高速公路火車」。這些高速公路火車能減少能源消耗，增加主要道路的運力。在節約時間方面，美國交通運輸部估計，每一工作日，人們平均花費52分鐘在上下班路上。未來，人們可以以更有效率的方式使用這些時間。自動駕駛汽車，簡稱自駕汽車，是指工程師主導研製並安裝汽車自動駕駛成熟技術設備的汽車。可以依靠人工智慧、視覺計算、雷達、監控裝置和全球定位系統協同合作，讓電腦在沒有任何人類主動的操作下，自動安全地操作機動車輛。
實用新型內容為了改進現有技術，本實用新型提出了一種小車自動導引和避障系統，其小車在沒有任何人的主動操作下，可以自動安全的運行，且還能和全球定位系統協同合作。
本實用新型解決其技術問題所採用的技術方案為:一種小車自動導引和避障系統，其包括舵機驅動模塊，其用於對小車上的舵機進行驅動以便快速準確控制小車運動方向；速度檢測模塊，其用於對小車運行速度進行檢測、實現閉環控制以便調整彎道和直道速度、使小車能夠平穩快速的運行至目的地；電機驅動模塊，其用於通過控制驅動電機兩端電壓使小車加速運行或制動；與上述舵機驅動模塊、速度檢測模塊和電機驅動模塊通訊連接的中央控制模塊及電源模塊，所述系統還包括一道路識別模塊，其用於完成車道相對小車運動信息的採集並將上述信息傳送至所述中央控制模塊。作為上述技術方案的進一步改進，所述中央控制|旲塊還包括一 GPRS定位系統，所述GPRS定位系統與中央控制模塊通訊連接，其使得小車能和GPRS定位系統協同合作、自動引導小車到達目的地，同時在意外突發時可以最大程度減少損失。優選地，所述中央控制模塊選用MC9S12DG128晶片，其單片機功能強大，可完全勝任小車的檢測和控制功能。優選地，所述道路識別模塊選用CXD傳感器。本實用新型帶來的有益效果有:所述小車自動導引和避障系統包括道路識別模塊，其可以在小車運行途中完成車道相對小車偏移量、方向、曲率等運動信息的採集並將信息傳送至所述中央控制模塊，通過後者的控制算法對小車發出控制命令，自動導引小車沿著車道軌跡穩定前行，提高了運動中小車在導引和避障過程的實時性和準確性，使得小車對周圍環境的快速感知、識別能力得以改進，從根本上改變了傳統的「人一車一路」閉環控制方式，將不可控的駕駛員從該閉環系統中請出，大大提高了交通系統的效率和安全性。
以下結合附圖及具體實施方式
對本實用新型作進一步說明，附
圖1是本實用新型結構框圖。
具體實施方式
基於模糊控制的小車避障方法已有研究，證明了這種基於生理學上的「感知一行為」的新思路的實用性。本實用新型採用一種具有速度反饋的模糊避障控制器，提高了運動小車避障過程的實時性和準確性，結合附圖1，本實用新型所述小車自動導引和避障系統包括:舵機驅動模塊2，其用於對小車上的舵機進行驅動，以快速準確控制小車運動方向；速度檢測模塊3，其用於對小車運行速度進行檢測，實現閉環控制以便調整彎道和直道速度，從而提高平均速度，使小車能夠平穩快速的運行至目的地；電機驅動模塊4，其用於通過控制驅動電機兩端電壓可以使小車加速運行，也可以對小車進行制動；與上述舵機驅動模塊2、速度檢測模塊3和電機驅動模塊4通訊連接的中央控制模塊I及電源模塊5，其中所述中央控制模塊I優選採用的MC9S12DG128晶片是以運算速度很快的CPU12內核為核心的單片機，經過鎖相環後，時鐘頻率可達到40MHz，內部Flash高至128KB，擁有2組各8路10位A/D、16路I/O 口，有功能強大的8位PWM輸出共8路，以及8路16位增強型定時器(ECT)，該單片機功能強大，完全能夠勝任小車的檢測和控制功能。可靠的電源方案是整個電路穩定運行的基礎，而所述電源模塊5包含多個電池電壓監測電路及穩壓電路，其可以將充電電池電壓轉換成各模塊所需要的電壓為各個模塊提供穩定電源。此外，所述系統還包括一道路識別模塊6，用於完成車道相對小車的偏移量、方向、曲率等運動信息的採集，通過連接線把以上信息傳送至中央控制模塊1，使小車沿著車道軌跡穩定前行，因為獲取更多、更遠、更精確的車道信息是提高小車運行速度的關鍵。中央控制模塊I在計算路徑時，採用的是已較為成熟的導航算法，但本實用新型的改進之處在於，與所述中央控制模塊I通訊連接的還有一 GPRS定位系統7，小車的行駛路徑能在GOOGLE公司提供的Google Earth進行顯示，這為保存小車行駛路徑數據提供了方法，使小車即使在出現意外情況下，也能及時地被發現，避免危險的發生或最大程度減少損失。具本實用新型系統的小車的工作模式是:通過道路識別模塊6優選的CXD傳感器探測車道信息，速度檢測模塊3中轉速傳感器檢測當前車速，電源模塊5中電池電壓監測電路檢測電池電壓，並將這些信息傳送至中央控制模塊I單片機進行處理。通過控制算法對小車發出控制命令，進而通過轉向舵機和驅動電機對小車的運動軌跡和速度進行實時控制。這是一種將探測、識別、判斷、決策、優化、優選、執行、反饋、糾控功能融為一體，會學習、會總結、會提高技能，集微電腦、微電機、綠色環保動力系統、新型結構材料等頂尖科技成果為一體的智慧型汽車。不過需要指出的是，研發這種自動導引和避障的小車並非要完全替代駕駛員，而只是在需要替代的領域和場合作替代。無人駕駛汽車尤其適合從事旅遊、應急救援、長途高速客貨運輸、軍事用途，以發揮可靠、安全、便利及高效的性能優勢，減少事故，彌補有人駕駛汽車的不足。最後，儘管已經參照本實用新型的具體實施例顯示和描述了本實用新型的基本情況，但本領域的技術人員應當理解，以上所述僅為本實用新型的優先實施方式，只要以基本相同手段實現本實用新型目的的技術方案都應屬於本實用新型的保護範圍之內。
權利要求1.一種小車自動導引和避障系統，其包括 舵機驅動模塊(2)，其用於對小車上的舵機進行驅動以便快速準確控制小車運動方向； 速度檢測模塊(3)，其用於對小車運行速度進行檢測、實現閉環控制以便調整彎道和直道速度、使小車能夠平穩快速的運行至目的地； 電機驅動模塊(4 )，其用於通過控制驅動電機兩端電壓使小車加速運行或制動； 與上述舵機驅動模塊(2 )、速度檢測模塊(3 )和電機驅動模塊(4 )通訊連接的中央控制模塊(I)及電源模塊(5)，其特徵在於:所述系統還包括一道路識別模塊(6)，其用於完成車道相對小車運動信息的採集並將上述信息傳送至所述中央控制模塊(I )。
2.根據權利要求1所述的一種小車自動導引和避障系統，其特徵在於:所述中央控制模塊(I)還包括一 GPRS定位系統(7 )，所述GPRS定位系統(7 )與中央控制模塊(I)通訊連接。
3.根據權利要求1所述的一種小車自動導引和避障系統，其特徵在於:所述中央控制模塊(I)選用MC9S12DG128晶片。
4.根據權利要求1所述的一種小車自動導引和避障系統，其特徵在於:所述道路識別模塊(6)選用C⑶傳感器。 ·
專利摘要本實用新型公開了一種小車自動導引和避障系統，其包括舵機驅動模塊、速度檢測模塊、電機驅動模塊、與上述舵機驅動模塊、速度檢測模塊和電機驅動模塊通訊連接的中央控制模塊及電源模塊，所述系統還包括一道路識別模塊，其用於完成車道相對小車運動信息的採集並將上述信息傳送至所述中央控制模塊。本實用新型提高了運動中小車在導引和避障過程的實時性和準確性，使得小車對周圍環境的快速感知、識別能力得以改進，從根本上改變了傳統的「人—車—路」閉環控制方式，將不可控的駕駛員從該閉環系統中請出，大大提高了交通系統的效率和安全性。
文檔編號G05D1/02GK203164762SQ20132013987
公開日2013年8月28日 申請日期2013年3月25日 優先權日2013年3月25日
發明者張正勇, 李美良, 葉長青 申請人:江門市第一職業高級中學