一种追踪光源点机器人的实验装置的制作方法

本发明涉及机器人技术领域，尤其涉及一种追踪光源点机器人的实验装置。

背景技术：

随着科技的发展和人们生活水平的提高，人们对智能产品的需求与要求也不断地提高。但是也往往忽略一点就是如何让更多开发者能更加容易地去开辟一个全新的领域。每一个领域虽然都有一个开辟者，但是光只有一个开辟者是远远不够的，一个新领域需要更多的能力者去不断开拓它。譬如后来学习者想要进入光源点机器人这个新的领域，这需要学习图像识别技术和电机调控技术，一般高校的电气类电子信息类的专业都有开设电机调速这门课程，但图像识别这个技术许多高校都没有开设。

现有技术中并没有相关的学习装置或实验装置可以带领初学者入门到光源点机器人领域，从而引起学生的学习兴趣，提高学习主观能动性。

技术实现要素：

本发明实施例提出一种追踪光源点机器人的实验装置，能带领初学者走进光源点机器人领域，提高学生的学习兴趣和主观能动性。

本发明实施例提供一种追踪光源点机器人的实验装置，包括：图片信号采集装置和小车驱动装置；

所述小车驱动装置包括：电机驱动模块、数据处理控制器和供电模块；

所述数据处理控制器分别与所述图片信号采集装置、电机驱动模块、供电模块连接；

所述供电模块分别与所述图片信号采集装置、电机驱动模块连接；

所述图片信号采集装置用于采集外部图片数据，并将所述图片数据发送给所述数据处理控制器；

所述数据处理控制器用于根据所述图片数据，生成pwm驱动信号，并将所述pwm驱动信号发送给电机驱动模块，以使所述电机驱动模块调节所述小车驱动装置的行进速度，实现光源点的自动追踪。

进一步的，所述数据处理控制器用于根据所述图片数据，生成pwm驱动信号，具体为：

根据预设的颜色参数、图片矩形尺寸、横向pid速度比值和纵向pid速度比值，建立内部直角坐标系；

根据所述图片数据中的颜色，生成图片矩阵，并将所述图片矩阵与所述内部直角坐标系进行对比，获得横轴与纵轴的偏差值；

根据所述横轴与纵轴的偏差值，结合pid运算，计算得出横轴与纵轴的输出值；

将横轴输出值乘以横轴pid速度比值定义为横向转弯速度，将纵轴输出值乘以纵轴pid速度比值定义为纵向进退速度；

根据所述横向转弯速度和所述纵向进退速度，生成pwm驱动信号。

进一步的，所述图片信号采集装置为图片传感器。

进一步的，所述图片传感器是型号为ov7725的图片传感器。

进一步的，所述数据处理控制器是型号为stm32f765vgt6的处理器。

进一步的，所述电机驱动模块是型号为tb6612fng的电机驱动模块。

实施本发明实施例，具有如下有益效果：

本发明实施例提供的追踪光源点机器人的实验装置，包括图片信号采集装置和小车驱动装置。图片信号采集装置用于采集外部图片数据，并将图片数据发送给数据处理控制器。数据处理控制器用于根据图片数据，生成pwm驱动信号，并将pwm驱动信号发送给电机驱动模块，以使电机驱动模块调节小车驱动装置的行进速度，实现光源点的自动追踪。相比于现有技术没有很好的引导学习方案，本发明技术方案由简单的追踪光源点实验来引导学生学习图像识别技术和电机驱动技术，使得学生学习和认识更加直观，提高学生的学习兴趣和主观能动性。

附图说明

图1是本发明提供的追踪光源点机器人的实验装置的一种实施例的结构示意图；

图2是本发明提供的数据处理控制器的一种实施例的结构示意图；

图3是本发明提供的供电模块的一种实施例的结构示意图；

图4是本发明提供的图片传感器的一种实施例的结构示意图；

图5是本发明提供的电机驱动模块的一种实施例的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

参见图1，是本发明提供的追踪光源点机器人的实验装置的一种实施例的结构示意图，如图1所示，该实验装置包括：图片信号采集装置1和小车驱动装置2。小车驱动装置2包括：电机驱动模块21、数据处理控制器22和供电模块23。数据处理控制器22分别与图片信号采集装置1、电机驱动模块21、供电模块23连接。供电模块23分别与图片信号采集装置1、电机驱动模块21连接。

图片信号采集装置1用于采集外部图片数据，并将图片数据发送给数据处理控制器22。数据处理控制器22用于根据图片数据，生成pwm驱动信号，并将pwm驱动信号发送给电机驱动模块，以使电机驱动模块调节小车驱动装置的行进速度，实现光源点的自动追踪。

在本实施例中，数据处理控制器用于根据图片数据，生成pwm驱动信号，具体为：

步骤1：根据预设的颜色参数、图片矩形尺寸、横向pid速度比值和纵向pid速度比值，建立内部直角坐标系。

步骤2：根据图片数据中的颜色，生成图片矩阵，并将图片矩阵与内部直角坐标系进行对比，获得横轴与纵轴的偏差值。

步骤3：根据横轴与纵轴的偏差值，结合pid运算，计算得出横轴与纵轴的输出值。

步骤4：将横轴输出值乘以横轴pid速度比值定义为横向转弯速度，将纵轴输出值乘以纵轴pid速度比值定义为纵向进退速度。

步骤5：根据横向转弯速度和纵向进退速度，生成pwm驱动信号。

在本实施例中，数据处理控制22需先进行内部程序初始化，设置对应扫描颜色与坐标值green_threshold、图片矩形尺寸size_threshold、横向pid速度比值x_pid和纵向pid速度比值h_pid，并以此建立内部直角坐标系。然后从采集的图片数据中捕获颜色，生成图片矩阵，利用图片矩阵中的点与直角坐标系中的点进行对比，得到横轴与纵轴的偏差值x_error和h_error；根据横轴与纵轴的偏差值，结合pid运算，计算得出横轴与纵轴的输出值x_output和h_output，即通过每一机器周期(1微秒)的pid运算。那么，将横轴输出值乘以横轴pid速度比值定义为横向转弯速度(x_output*x_pid)，将纵轴输出值乘以纵轴pid速度比值定义为纵向进退速度(h_output*h_pid)，由此可以得出-h_output-x_output的值就为左轮速度，h_output+x_output为右轮速度，最后以此生成左右轮的pwm驱动信号，发送给驱动电机模块。驱动电机模块接收到该信号后，对电机进行pwm调速。

在本实施例中，如果横轴与纵轴的偏差值x_error和h_error均无变化，说明并无捕捉到光源，设备处于待机状态。如果发生变化说明捕捉到光源，则重复上述步骤，实现自动追踪。

在本实施例中，所述图片信号采集装置为图片传感器。图片传感器是型号为ov7725的图片传感器。参见图4，图4是本发明提供的图片传感器的一种实施例的结构示意图。

在本实施例中，数据处理控制器22是型号为stm32f765vgt6的处理器。参见图2，图2是本发明提供的数据处理控制器的一种实施例的结构示意图。

在本实施例中，电机驱动模块21是型号为tb6612fng的电机驱动模块。参见图5，图5是本发明提供的电机驱动模块的一种实施例的结构示意图。

在本实施例中，供电模块23是型号为bd331a的芯片。参见图3，图3是本发明提供的供电模块的一种实施例的结构示意图。

由上可见，本发明实施例提供的追踪光源点机器人的实验装置，包括图片信号采集装置1和小车驱动装置2。图片信号采集装置1用于采集外部图片数据，并将图片数据发送给数据处理控制器22。数据处理控制器22用于根据图片数据，生成pwm驱动信号，并将pwm驱动信号发送给电机驱动模块21，以使电机驱动模块21调节小车驱动装置的行进速度，实现光源点的自动追踪。相比于现有技术没有很好的引导学习方案，本发明技术方案由简单的追踪光源点实验来引导学生学习图像识别技术和电机驱动技术，使得学生学习和认识更加直观，提高学生的学习兴趣和主观能动性。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也视为本发明的保护范围。