一种前轮直线行走微调机构的制作方法

本发明涉及无碳小车领域，特别是涉及一种前轮直线行走微调机构。

背景技术：

无碳小车是基于全国大学生工程训练综合能力竞赛的背景下设计制造的，竞赛要求无碳小车能够自主寻迹转向控制功能。而传统的无碳小车必须要在比赛开始时即对小车的初始位置进行严格的摆放，因为若稍有一点误差，之后由于误差累积就可能导致车子行进方向发生很大变化。且传统小车转向之后，可能会出现转弯过后由于传动系之间的摩擦及路面与轮子之间的滑移导致行进的角度出现误差，从而使小车前行的方向不是与赛道平行，导致车子撞上侧壁或障碍物。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种前轮直线行走微调机构，其能够解决无碳小车行走时由于各种原因产生前行方向的偏差问题、初始放置时太过困难问题以及转向之后前行角度误差的自动修正问题。

为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：

一种前轮直线行走微调机构，包括装设于车架底盘上的电控组件以及转向组件，所述电控组件包括设于车架底盘前端中部的单片机以及两个分设于车架底盘上两侧相同位置的超声波传感器，所述超声波传感器通过数据线与单片机连接；所述转向组件包括通过一支撑架装设于车架底盘前端的舵机、转向轴以及转向轮组件，所述舵机的信号端通过数据线与单片机连接，所述转向轴的上端连接于所述舵机的输出端，转向轴的下端连接所述转向轮组件；所述单片机对接收到的超声波传感器采集的两个数据进行分析处理后传递给舵机，舵机做出反应并通过转向轴使转向轮组件进行微调转向。

作为对上述技术方案的进一步改进：

优选的，所述微调转向具体为：两个超声波传感器实时采集数据，并将数据发送给单片机，两个数据在设定的固定距离范围内出现正负偏差，单片机程序进行运算并决定小车左右转向，并达到设定距离内，将所需的微调指令发送给舵机，舵机执行指令，其输出端带动转向轴和转向轮组件微调转向，直至超声波传感器返回的数据达到所述设定的范围内为止。

优选的，两个所述超声波传感器的安装位置连线与小车行进方向保持垂直，且超声波传感器发射和接收信号的方向与小车行进方向保持垂直。

优选的，所述转向轴的上端通过花键与所述舵机的输出端连接。

优选的，所述转向轮组件包括转向轮支架和转向轮，所述转向轴的下端通过螺纹副连接于所述转向轮支架的顶部，所述转向轮通过轮轴装设于转向轮支架的下端。

优选的，所述超声波传感器、单片机以及支撑架均通过螺钉装设于底盘上。

优选的，所述车架底盘上于所述单片机、超声波传感器的下方均设有接线孔，且车架底盘的底部设有多条线槽，所述超声波传感器和单片机的数据线均通过各自的所述接线孔置放于相应线槽内。

优选的，所述单片机为80C51型单片机，其下部设有电池组。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明通过设置两个超声波传感器进行实时采集数据，并将数据发送给单片机，两个数据在设定的固定距离范围内出现正负偏差，单片机程序即进行运算并决定小车左右转向，并达到设定距离内，将所需的微调指令发送给舵机，舵机执行指令，其输出端带动转向轴旋转，使转向轮组件微调转向，直至超声波传感器返回的数据达到之前所设定的范围内为止，以确保小车能按照所规定的路线前行。本发明将单片机放置在小车前部靠近转向轮组件的车架上，可实现初始位置放置时角度偏差的修正、行走时前进角度的修正以及转弯过后角度的修正，使小车行走方向的调整在任何时刻都在进行。结构简单，调整方便。

附图说明

图1是本发明前轮直线行走微调机构的结构示意图。

图2是本发明前轮直线行走微调机构装设于车架底盘上的分解示意图。

图3是本发明前轮直线行走微调机构中底盘底部的结构示意图。

图4是本发明前轮直线行走微调机构的控制原理图。

图5是本发明的无碳小车的结构示意图。

图例说明：

1、车架底盘；2、左超声波传感器；3、单片机；4、舵机；5、套筒；6、支撑架；7、转向轴；8、转向轮支架；9、轮轴；10、转向轮；11、转向轮轴承；12、电池组；13、螺母；14、右超声波传感器；15、螺钉；16、单片机接线孔；17、超声波传感器接线孔；18、线槽；19、数据线。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下文将结合说明书附图和较佳的实施例对本发明作更全面、细致地描述，但本发明的保护范围并不限于以下具体的实施例。

如图1-图4所示，本发明的一种前轮直线行走微调机构实施例，包括装设于车架底盘1上的电控组件以及转向组件，电控组件包括单片机3（型号为80C51）和两个超声波传感器（左超声波传感器2和右超声波传感器14），单片机3的下部设有电池组12，单片机3设于车架底盘1前端中部，左超声波传感器2和右超声波传感器14分设于车架底盘1两侧的相同位置处，两个超声波传感器均通过数据线19与单片机3连接，其中左超声波传感器2的两根信号线Trig、Echo分别与单片机3的P1.2、P1.3口相连，右超声波传感器14的两根信号线Trig、Echo分别与单片机3的P1.0、P1.1口相连；转向组件包括舵机4、转向轴7以及转向轮组件，舵机4通过一支撑架6装设于车架底盘1的前端，舵机4的信号端通过数据线19与单片机3的P0.0口相连并带有上拉电阻R2，转向轴7的上端连接于舵机4的输出端，转向轴7的下端连接转向轮组件；单片机3对接收到的超声波传感器采集的两个数据进行分析处理后传递给舵机4，舵机4做出反应并通过转向轴7使转向轮组件进行微调转向。本发明通过两个超声波传感器实时采集数据，并将数据发送给单片机，两个数据在设定的固定距离范围内出现正负偏差，单片机程序进行运算并决定小车左右转向，并达到设定距离内，将所需的微调指令发送给舵机，舵机执行指令，其输出端带动转向轴旋转，使转向轮组件微调转向，直至超声波传感器返回的数据达到之前所设定的范围内为止。本发明采用单片机进行实时的数据处理与指令发送，并将其放置在小车前部靠近转向轮组件的车架上，可实现初始位置放置时角度偏差的修正、行走时前进角度的修正以及转弯过后角度的修正，使小车行走方向的调整在任何时刻都在进行，以确保小车能按照所规定的路线前行。结构简单，调整方便。

本实施例中，左超声波传感器2和右超声波传感器14的安装位置连线与小车行进方向保持垂直，且两个超声波传感器发射和接收信号的方向与小车行进方向保持垂直。该布置方式使得超声波传感器采集到的数据简单，有利于对数据进行可行性分析。

本实施例中，转向轴7的上端通过花键连接于舵机4的输出端，使小车所需要的微调转角精度增大并且可以更容易的控制。转向轮组件包括U形转向轮支架8和转向轮10，转向轮10通过轮轴9和转向轮轴承11装设于U形转向轮支架8的下端空间内，转向轴7的下端通过螺纹副连接于转向轮支架8的顶部横板上。

本实施例中，超声波传感器、单片机3以及支撑架6均通过螺钉15装设于车架底盘上并通过螺母13紧固。舵机4底部通过一套筒5设于支撑架6上。

本实施例中，车架底盘1上于单片机3、超声波传感器的下方分别设有单片机接线孔16和超声波传感器接线孔17，且车架底盘1的底部设有3条线槽18，超声波传感器和单片机3的数据线19均通过各自的接线孔置放于相应的线槽18内。该结构有利于合理布置数据线使其不与地面接触，并且可减轻车身质量。

如图5所示，本发明还提供一种无碳小车，包括车架底盘1，车架底盘1上装设有上述的直线行走微调机构。单片机3设于车架底盘1前端中部，两个超声波传感器分设于车架底盘1两侧的相同位置处并位于单片机3的后方，且其安装位置连线与小车行进方向保持垂直，发射和接收信号的方向也与小车行进方向保持垂直。舵机4通过支撑架6装设于车架底盘1的前端，舵机4的信号端通过数据线19与单片机3连接，转向轴7的上端连接于舵机4的输出端，转向轴7的下端连接转向轮组件。

本发明通过两个超声波传感器实时采集数据，并将数据发送给单片机，两个数据在设定的固定距离范围内出现正负偏差，单片机程序进行运算并决定小车左右转向，并达到设定距离内，将所需的微调指令发送给舵机，舵机执行指令，其输出端带动转向轴旋转，使转向轮组件微调转向，直至超声波传感器返回的数据达到之前所设定的范围内为止。其结构简单，调整方便。可实现小车初始位置放置时角度偏差的修正、行走时前进角度的修正以及转弯过后角度的修正，使小车行走方向的调整在任何时刻都在进行，以确保小车能按照所规定的路线前行。