一种基于STC89C52单片机的智能化避障无碳小车的制作方法

本发明涉及一种无碳小车，尤其是涉及一种智能化避障无碳小车。

背景技术：

随着我国人民生活水平的不断提高，其无碳节能的生活方式越来越受到人们的欢迎。无碳小车的研制，具有经济、环保、便利等优点，将有助于我们找到更为环保绿色的能源，有利的能量转化途径，以及提高能量的利用效率，且在一定程度上对传统能源的逐渐取代有着深远的意义。无碳小车作为一种理论模型，其设计方案为开发新型交通工具提供一种方法。

无碳小车行走的能量来自于重物下降的重力势能，目前针对无碳小车的设计主要有两种：一种是“s”型无碳小车，如公开号为cn203355282u，公开日期为2013年12月25日，名称为“‘s’形行走的变距越障无碳小车”的中国专利，其通过曲柄摇杆机构实现了无碳小车“s”形轨迹周期性绕行避障的功能；另外一种是“8”字型无碳小车，如公开号为cn204952255u，公开日期为2016年1月13日，名称为“一种8字轨迹无碳小车”的中国专利，其通过双联齿轮实现了无碳小车“8”字形轨迹绕行避障的功能。然而它们都有共同缺点：只能完成特定轨迹的绕行，无法实现任意轨迹的智能避障。通过文献查阅与实际调研，由于现有的无碳小车缺少智能控制模块，无碳小车在行走过程中不能按任意轨迹行驶，因此，现有无碳小车具有行驶效率较低、能量利用率不高、行驶路径复杂等问题。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种基于stc89c52单片机的智能化避障无碳小车，以解决现有无碳小车无法实现任意轨迹智能化避障的技术问题。

本发明提供的一种基于stc89c52单片机的智能化避障无碳小车，包括：车架、避障控制系统。

车架包括底板、右后轮、左后轮、前轮、砝码、砝码架，底板上有绳轮，绳轮上缠绕着细绳，细绳的一端连接砝码；前轮通过轴承安装在底板的下方；

砝码架包括所述三根铝管以及支撑台，支撑台包括绕线器、轴、平台，三根铝管与平台连接，平台上有支撑架，支撑架支撑并固定轴，轴与绕线器配对连接，绕线器通过轴悬吊在平台的正上方，所述平台上开有方孔，绕线器上的细绳穿过方孔与所述砝码连接；

后轮是砝码通过细绳与绳轮连接，绳轮与大齿轮相啮合，大齿轮与小车左后轮以及后轮轴连接在一起，小车右后轮与后轮轴直接固定相连；

避障控制系统包括主控模块、电源模块、感测模块、转向模块；

包括分别与底板连接的stc89c52单片机，stc89c52单片机采用7805稳压芯片将电源电压降至5v后为其供电；

感测模块采用三个红外光电开关作为避障传感器，三个红外光电开关安装在固定架上，分别在小车正前方180°均匀分布，实现小车对正前方180°范围内的障碍物检测；

转向模块通过舵机控制前轮转向。

所述无碳小车包括与所述底板连接的前轮导向和左后轮、右后轮驱动，所述前轮包括前轮轮圈以及与右后轮、左后轮包括后轮轮毂及轮轴。

本发明的有益效果是：基于stc89c52单片机的避障无碳小车设计，通过对stc89c52单片机主控电路的搭建，在主控模块控制下，各个模块协同工作，实现小车的智能避障。该设计在传统的无碳小车设计基础上，增加了基于stc89c52单片机的智能模块，符合设计智能化的要求，从而使无碳小车在行驶的过程中实现任意轨迹的智能化避障。

附图说明

图1为本发明的整体构造图。

图2为本发明的控制原理图。

图3为电路模型图。

图中：1-右后轮；2-左后轮；3-单片机芯片；4-舵机；5-固定架；6-前轮；7-前轮支架；8-前轮轴；9-底板；10-红外光电开关支架板；11-红外光电开关；12-驱动轴承架；13-后轮轴支架；14-驱动轴轴承座；15-大齿轮；16-后轮轴轴承架；17-小齿轮；18-砝码架；19-砝码；20-支撑台；21-平台；22-绕线器；23-轴。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述。

图1为本发明实施方式提供的无碳小车的整体构造图，图2是本发明实施方式提供的无碳小车的避障系统的控制原理图，图3为本发明实施方式提供的无碳小车的电路模型图。

如图1所示，本发明提供的无碳小车，包括单片机芯片3、红外光电开关支架板10和红外光电开关11，红外光电开关支架板10包括竖直设置于底板9上和前轮轴8上，红外光电开关支架板10上安装有所述单片机芯片3，同时与红外光电开关11连接，三个所述红外光电开关11在无碳小车的正前方均匀分布，解决不同方向的障碍物检测，单片机芯片3接受红外光电开关11传输的信号，通过内部分析来发出信号给转向模块，从而控制前轮转向。

本发明提供的无碳小车，包括三个砝码架18，砝码19连接在砝码架18上，防止砝码19在下降过程中左右摇摆造成该无碳小车失去平衡，同时，在三个砝码架18下能约束砝码的运动轨迹，保证输出的能量平稳，保证该无碳小车能够稳定前进，且在砝码19下落过程中损耗更少的势能，使得无碳小车具有更好的性能。

进一步地说明，绕线器22上开设有v形槽，v形槽底部有倒角。倒角很小，略大于细绳的直径。本实施方式中的v形槽结构，使得细绳能够稳定流畅地穿过上述v形槽。

此外，本发明提供的无碳小车包括分别与所述底板9连接的右后轮1和左后轮2，右后轮1与后轮轴轴承架16的一端固定连接，左后轮2通过支撑架与后轮轴轴承架16的另一端连接。细线一端与砝码19固定连接，另一端绕过绕线器22后与后轮轴轴承架16固定连接。本实施方式中的无碳小车采用单轮驱动，其中，与后轮轴轴承架16固定连接的右后轮1为主动轮，为无碳小车行走提供动力，通过支撑架与后轮轴轴承架16连接的左后轮2为从动轮，以实现两轮的差速运动，避免了该无碳小车在转向过程中，右后轮1和左后轮2速度不一致引起的阻力。

具体地，右后轮1和左后轮2均采用镂空处理，右后轮1以及左后轮2分别包括轮圈以及沿所述轮圈的周向均匀分布的四个加强筋两两加强筋之间成90°，两两加强筋之间的部分中空，在保证强度的情况下，去除不必要的载荷，结构非常精简，将右后轮1和左后轮2的重量降低到最小。

进一步地说明，右后轮1和左后轮2的轮圈均采用45°倒角，轮圈与地面接触部分的宽度降低为2mm，大大减少了车轮在转向时的转动阻力。

底板9整体为近似锥形结构，底板9的前部比后部窄，这种锥形结构降低了该无碳小车在转向过程中的转动惯量。底板9的前部、中部以及后部均做了镂空处理，极大减轻了无碳小车的质量，降低了在转向时的能量损耗。

通过上述描述可知，本发明提的无碳小车，结构精简，多处进行镂空处理，将整个无碳小车的质量降低到最大限度，因而该无碳小车在行走过程中的阻力也降低到了最低，砝码19的重力势能向动能的转化效率高，该无碳小车能够行走较远的距离，在竞赛时也能通过更多个障碍物。

本发明提供的无碳小车的运动过程如下：

砝码19降落，砝码19带动绕线器22旋转，细绳一端与砝码19固定连接，另一端绕过绕线器22后与后轮轴固定连接。随着砝码19的降落，绕线器22与砝码19之间的距离变大，细绳带动后轮轴旋转，与后轮轴固定连接的右后轮1作为主动轮旋转，左后轮2作为从动轮旋转，推动无碳小车前进，砝码19的重力势能转换成了无碳小车的动能。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解；其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。