一种新型越野车辆的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种新型越野车辆。它包括STC12C5A60S2控制模块、电机模块、避障模块、垫升模块、电源模块。STC12C5A60S2控制模块与电机模块、避障模块、垫升模块相连。当超声波传感器、激光测距仪将检测到的信号传输到STC12C5A60S2控制模块，该模拟量电流/模拟电压信号经A/D转换后，进入STC12C5A60S2单片机，利用超声波传感器、视觉传感器的综合信息测量出车辆与周围障碍物之间的距离来确定是否减速或者刹车。电机模块有驱动轮的轮毂电机组成，轮毂电机带动驱动轮，万向轮提高了车辆的稳定性。垫升模块包括风机及风机电机，可根据路面的情况来调节风机流量的大小来调节气垫承重，提高车辆在各种复杂工况下的通过性。该气垫车辆成本较低，具有较好的性价比，可广泛应用于各种恶劣环境中。
【专利说明】一种新型越野车辆
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种新型越野车辆，具体涉及一种适用于各种路况行驶，并能发挥出更加出色的陆地行驶性能的车辆。
【背景技术】
[0002]在我国广袤的国土上存在着大面积的沼泽、滩涂、沙漠等软地环境。在各种恶劣地形中遂行勘探、搜索、救援等作业任务，尤其有危险性的任务(如军事侦察、清除泄漏石油等)，对研发越野车辆提出了现实需求。越野车辆一方面要求它能够准确地避开障碍物，传统的单独运用超声波传感器进行测距、定位如果障碍物距离较近(小于30cm左右)，则超声波传感器接收不到回波信号，测量盲区大。超声波探测波束角过大，方向性差，往往只能获得目标的距离信息，不能准确地提供目标的边界信息；另一方面它要求具有良好的地面通过能力，从而适应各种恶劣环境。传统的越野车辆的行走机构一般采用车轮，但是这种常规行走机构的接地压强固定不变，因此对地面环境变化的适应性差。具体而言，为了使其能够适用于软地面，须加大车轮宽度或半径，这会导致其在硬地面上行驶时的阻力大、经济性差、磨损严重等问题。
[0003]基于以上问题，当进行道路跟踪时，车辆可以采用超声传感器获得正下方路面的相对高度、斜度和起伏摆动，视觉传感器获得的信息用于障碍物检测，因为路面与背景之间景深的微笑差别将干扰激光测距信号，故采用彩色图像定位道路。采用对光照条件不敏感的激光测距仪获得路面障碍物的几何特征。
[0004]同时将气垫技术引入越野车辆，为改变常规行走机构的接地垂向力、提高其恶劣地面通过性提供了一种可行方案，从而有利于改善车辆的运动学和动力学性能。气垫车辆利用风机在车底形成高压气垫，用于支撑部分车重，这部分车重可根据路面的具体情况通过改变风机转速来进行主动调节。该气垫车辆成本较低，具有较好的性价比，可广泛应用于各种恶劣环境的无人驾驶中。
[0005]所以，本实用新型提出了将超声波传感器、激光测距仪与视觉传感器相结合，将气垫与轮式行走机构相结合的气垫车辆。
实用新型内容
[0006]本实用新型的目的在于提出一种能够准确避障，并且能适用于各种路况行驶，具有良好的地面通过能力，同时能发挥出更加出色的无人驾驶陆地行驶性能的新型越野车辆。
[0007]为达到目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0008]一种新型越野车辆，包括车体和安装在车体上的STC12C5A60S2控制模块、电机模块，避障模块、垫升模块和电源模块，其特征在于:所述的STC12C5A60S2控制模块与电机模块、避障模块、垫升模块相连，所述的电源模块为STC12C5A60S2控制模块、电机模块、避障模块与垫升模块提供电源，所述的避障模块包括超声波传感器、视觉传感器，当超声波传感器和视觉传感器将检测到的信号传输到STC12C5A60S2控制模块，该模拟量电流/模拟电压信号经A/D转换后，进入STC12C5A60S2单片机，从而利用超声波传感器与视觉传感器的综合信息测量出车辆与周围障碍物之间的距离来确定是否减速或者刹车，所述的电机模块由两个驱动轮轮毂电机组成，两个轮毂电机带动驱动轮，两个万向轮提高了车辆的稳定性，使得小车可以任意的改变方向，能够自由前进、停止、后退、左转、右转，所述的的万向轮、驱动轮与车体相连，所述的垫升模包括风机、风机电机、逆变器、气垫围裙、围裙安装孔，逆变器可把低电压逆变为高电压，从而满足风机的电压需求，可根据路面的情况来调节风机流量的大小来调节气垫承重，改变行走机构的接地垂向力，从而有利于改善车辆的运动学和动力学性能，提高车辆在各种复杂工况下的通过性，所述的风机空气压入车体底部，所述的风机电机与风机相连，所述的气垫围裙通过围裙安装孔与车体相连，所述的电源模块包括24v蓄电池、12v蓄电池，24v蓄电池为电机模块中的轮毂电机、避障模块中的超声波传感器、垫升模块中的逆变器供电，12v蓄电池为STC12C5A60S2控制模块、避障模块中的视觉传感器供电。
[0009]与现有技术相比，本实用新型具有如下突出的优点:
[0010]第一，本实用新型提出的越野气垫车利用气垫技术实现了行走机构支撑功能与驱动功能的分离，通过改变行走机构的垂向接地压强，从而有利于改善车辆的运动学和动力学性能，提高其地面通过性。第二，车辆采用超声传感器获得正下方路面的相对高度、斜度和起伏摆动，视觉传感器产生的信息用于障碍物检测，能够更好的识别障碍物的信息，防止发生不必要的事故。第三，它采用轮毂电机驱动和差动转向模式，同传统的发动机-变速器-传动系-分动器的传动模式相比，减少了中间环节，从而有利于改善能源利用率，提高控制精度，同常规的转向盘-转向系-转向轮的转向模式相比，有利于减小转向半径，从而提高越野车辆的可操纵性。第四，该气垫车辆成本较低，具有较好的性价比，可广泛应用于各种恶劣的无人驾驶环境中。
[0011]各主要组成模块及其功能说明如下:
[0012]1、STC12C5A60S2 控制模块
[0013]STC12C5A60S2的核心部件是单片机STC12C5A60S2，它与MCS-51单片机产品兼容、8K字节在系统可编程Flash存储器、1000次擦写周期、全静态操作:0Hz?33Hz、三级加密程序存储器、32个可编程I/O 口线、三个16位定时器/计数器八个中断源、全双工UART串行通道、低功耗空闲和掉电模式、掉电后中断可唤醒、看门狗定时器、双数据指针、掉电标识符。STC89C52是一种低功耗、高性能CM0S8位微控制器，具有8K在系统可编程Flash存储器。使用高密度非易失性存储器技术制造，与工业80C51产品指令和引脚完全兼容。片上Flash允许程序存储器在系统可编程，亦适于常规编程器。在单芯片上，拥有灵巧的8位CPU和在线系统可编程Flash，使得STC89C52为众多嵌入式控制应用系统提供高灵活、超有效的解决方案。STC12C5A60S2单片机在电子类产品中有广泛的应用。图2所示为STC12C5A60S2的引脚分布图。主要引脚功能如下
[0014]
【权利要求】
1.一种新型越野车辆，包括:车体(15)和安装在车体(15)上的STC12C5A60S2控制模块(I)、电机模块(2)、避障模块(3)、垫升模块(4)和电源模块(5)，其特征在于:所述的STC12C5A60S2控制模块(I)与电机模块(2)、避障模块(3)、垫升模块(4)相连，所述的电源模块(5)为STC12C5A60S2控制模块(I)、电机模块(2)、避障模块(3)与垫升模块(4)提供电源。
2.根据权利要求1所述的新型越野车辆，其特征在于:所述的避障模块(3)包括超声波传感器(7)、视觉传感器(6)，当超声波传感器(7)和视觉传感器(6)将检测到的信号传输到STC12C5A60S2控制模块(I )，该检测到的信号为模拟量电流/模拟电压信号，经A/D转换后,进入STC12C5A60S2单片机。
3.根据权利要求1所述的新型越野车辆，其特征在于:所述的电机模块(2)由两个驱动轮轮毂电机(19)组成，两个轮毂电机(19)带动两个驱动轮(18)，还有两个万向轮(14)，均安装在车体下面。
4.根据权利要求1所述的新型越野车辆，其特征在于:所述的垫升模块(4)包括风机(8)、风机电机(9)、逆变器(13)、气垫围裙(16)、围裙安装孔(17)，逆变器(13)可把低电压逆变为高电压，连接风机(8)，所述的风机(8)出气口连通至车体(15)底部气垫围裙内，所述的风机电机(9)与风机(8)相连，所述的气垫围裙(16)通过围裙安装孔(17)与车体(15)相连。
5.根据权利要求1所述的新型越野车辆，其特征在于:所述的电源模块(5)包括24v蓄电池(10 )、12v蓄电池(11 )，24v蓄电池(10 )为电机模块(2 )中的轮毂电机(19 )、避障模块(3)中的超声波传感器(7)、垫升模块(4)中的逆变器(13)供电，12v蓄电池(11)为STC12C5A60S2控制模块(I )、避障模块(3)中的视觉传感器(6)供电。
6.根据权利要求1所述的新型越野车辆，其特征在于:所述电源模块(5)中的轮毂电机(19)的 Al, A2, BI, B2 四个端口与 STC12C5A60S2 (I)单片机 Pl.1，Pl.2，P0.6，P0.7 四个引脚相连接，Al，A2控制左轮的正反转，BI，B2控制右轮的正反转。
7.根据权利要求4所述的新型越野车辆，其特征在于:所述的气垫围裙(16)为折角指型，每个围裙指上与车体(15)相连接的部分采用刚性材料制造，其上开有围裙安装孔，通过它将围裙指与车体(15)铰接。
8.根据权利要求2所述的新型越野车辆，其特征在于:所述超声波传感器(7)CX20106A的管脚I连接一个报警器的一个输入端并通过连接电容Cl I接地，管脚2依次连接电阻R19和电容C14然后接地，管脚3连接电容C12然后接地，管脚4直接接地，管脚5连接一个限流电阻R20然后接电源VCC，管脚6连接电容C13然后接地，管脚7连接限流电阻R21然后接电源VCC并连接STC12C5A60S2的P3.2 口，管脚8直接接电源VCC，报警器的另一个输入端接地。
9.根据权利要求3所述的新型越野车辆，其特征在于:所述的轮毂电机(19)上集成有控制器。
【文档编号】B60V1/11GK203854659SQ201420004343
【公开日】2014年10月1日 申请日期:2014年1月6日 优先权日:2014年1月6日
【发明者】游玉霖, 余金华, 肖武华, 贾亚凯, 张伟, 施群 申请人:上海大学