专利名称：运动物体自动跟踪系统及应用该系统的小车和升降晾衣架的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种运动物体自动跟踪系统，具体涉及ー种导盲避障的跟踪系统及应用该系统的小车和升降晾衣架。
背景技术：
传统的盲人出行一般采用辅助工具拐杖，有些智能工具是导向犬和动物犬。但是这些工具都有ー些弊端，比如，拐杖掉了，怎么办？周围有移动的物体靠近，盲人都不能及时的做出反应；还有导向犬只能导向，却不能跟踪盲人，盲人想转弯，它却直接向无障反向前进；还有动物犬，每天要给它们喂食，清洗，还要牵着，还有时候不按照盲人的意向行走。
发明内容
本发明的目的是为了克服传统辅助工具和ー些智能工具的缺陷，提供ー种既能导向又能跟踪的运动物体自动追踪系统。为了达到上述目的，本发明提供了一种运动物体自动跟踪系统，包括超声波传感器模块、单片机处理模块、电源模块、电机驱动模块和电机；超声波传感器模块的输出端与单片机处理模块的输入端相连；单片机处理模块的输出端与电机驱动模块相连；电机驱动模块与电机相连；电源模块分别与单片机处理模块和电机相连；超声波传感器模块米集运动物体的信号，并传送给单片机处理模块；单片机处理模块接收运动物体的信号后，确定运动物体的位置，输出指令至电机驱动模块；电机驱动模块控制电机带动自动跟踪系统跟踪运动物体。对本发明的进ー步改进在于超声波传感器模块包括6个超声波传感器；6个超声波传感器以自动跟踪系统为中心，分别向周围6个不同的方位进行超声波发送和回波接收；超声波的频率为40kHz。单片机处理模块接收运动物体的信号后，通过定位控制算法确定运动物体的位置。单片机处理模块采用STC12C5410AD单片机。电机驱动模块上设有隔离电路。本发明还提供了一种小车，该小车上设有上述自动跟踪系统，并通过该系统的电机驱动小车运动。小车上还设有摄像头和无线通讯模块；摄像头的输出端与无线通讯模块相连。小车上还设有避障模块；避障模块为超声波传感器；避障模块与单片机处理模块相连。本发明还提供了ー种升降晾衣架，该升降晾衣架上设有上述自动跟踪系统，并通过该系统的电机驱动升降晾衣架运动。本发明相比现有技术具有以下优点采用超声波传感器进行运动物体识别，通过以一点为中心的多方位采集距离，距离数据通过单片机进行精确的定位控制算法确定目标的位置，然后控制跟踪特定的目标。本发明自动跟踪控制系统能自动根据反馈信息调节速度和转弯等各种目标跟踪功能，同时采用驱动模块能增加负载能力。将该系统装于小车上，进行自动跟踪，并可通过摄像头用于侦察，探险等工作，也可通过加载避障模块对一定周围环境障碍物体进行规避；应用于购物车上，不用顾客推拉，就能跟在实时顾客后面或前面，解放人们的双手；应用于升降式晾衣架上，只要人在衣架的正前方停留一段时间(O. 5s以上)，智能衣架直接跟踪到人面前，当人离开后，智能衣架恢复到原来的位置。本发明运动物体自动跟踪系统具有跟踪和导向双重功能，结构简单，使用方便。
图I为本发明运动物体自动跟踪系统的结构框 图2为图I中超声波传感器模块的识别方向；
图3为图I中超声波传感器模块对运动物体的识别原理示意 图4为本发明运动物体自动跟踪系统的跟踪逻辑 图5为本发明运动物体自动跟踪系统的程序框图；
图6为本发明小车用于跟踪避障的结构示意图。图中，I-超声波传感器模块，2-单片机处理模块，3-电机驱动模块，4-电源模块，5-电机，6-小车，7-避障模块，8-运动物体，9-障碍物，a-超声波传感器的长度，ο-自动跟足示系统的点位中心。
具体实施例方式下面结合附图对本发明运动物体自动跟踪系统进行详细说明。參见图1，本发明运动物体自动跟踪系统包括超声波传感器模块I、单片机处理模块2、电源模块4、电机驱动模块3和电机5。超声波传感器模块I米用6个ー收一发频率为40kHz的超生波传感器，并且做成模块化的、与单片机处理模块2相兼容的、控制和測量于一体的超声波模块。只需要提供ー个短期的IOuS的脉冲触发信号。该模块内部将发出8个40kHz周期电平并检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响信号。回响信号是ー个脉冲的宽度成正比的距离对象，通过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算到距离。结合图2，总框表示系统的简略框图，正六边形的各边代表超声波传感器的位置。该超声波传感器模块I通过以一点为中心的多方位采集距离，将采集得到数据送给单片机处理模块2。该超声波传感器模块I可以提供2cnT450Cm的非接触式距离探測功能，测距精度可达3mm,能够探测以ο为中心半径为3m的圆圈范围。可设定运动物体的识别宽度彡Icm,运动速度为5cm — 10cm/s，跟踪时运动物体的距离为aX I. 732+2mm。參见图3、图4和图5，单片机处理模块2采用5V的STC12C5410AD单片机，对超声波传感器模块I将运动物体8的多方位(形成的6个通道)的測量信号转化为相应的距离，再利用精确的点位算法确定运动物体8的ニ维坐标，并且实时测量来确定运动物体的行为方式。将确定的运动物体的ニ维坐标转化为运动物体跟踪方式，将信号传给电机驱动模块3的控制脚。并且实时通过测量的数据来及时的更改小车的运动方式，使其该系统反应灵敏。电机驱动模块3控制电机5带动自动跟踪系统跟踪运动物体8。电源模块4采用5号电池组装供电，避免电缆连接使其无法出行的情况，和避免
3.3V系统需要电源芯片减压，減少成本和解决应用领域的一些技术问题。采用5号电池组装两端输出的电源模块4，一端为9. 6V，一端为5. 8V，9. 6V为全部电池串联起来的，5. 8V为部分电池串联起来的，用5. 8V给单片机处理模块2供电，9. 6V给电机5供电。
电机驱动模块3的电路采用低压大电流隔离驱动，用小型继电器来隔离，用三极管来做功放电路，采用ニ极管IN4148来保护电路。该驱动模块耐压值大，可达40V(建议不要长期使用)，驱动电机的驱动电流是一般市场上的驱动模块I. 5^2倍，驱动(负重大)能力强，并且有隔离电路，使其与单片机的兼容性好。參见图6，该自动跟踪系统应用于小车6吋，小车6后方设有避障模块7，避障模块7采用超声波传感器。设定对运动物体8保持一定的距离，通过单片机处理模块2指令电机驱动模块3，从而带动小车6对运动物体8 (人)进行跟踪导向，同时通过避障模块7躲避障碍物9。本发明自动跟踪系统还可以应用于家具，如智能衣架，只要人移动至衣架的正前方停留一段时间(O. 5s以上)，智能衣架直接跟踪到人面前，当人离开后，智能衣架恢复到原来的位置。可以做成智能升降晾衣架，当人要到达阳台晾衣服，晾衣架自动减低，直到人离开后衣架自动回到原点，取晾衣架上的衣服，操作一祥。不仅减去拿架杆向上举费カ动 作，还省去衣架费用和防止衣服上的水顺着架杆和人手弄湿衣服等麻烦。还可以应用于商场智能购物车，不用顾客推拉，就能跟在实时顾客后面或前面，解放人们的双手。
权利要求
1.一种运动物体自动跟踪系统，其特征在于包括超声波传感器模块、单片机处理模块、电源模块、电机驱动模块和电机；所述超声波传感器模块的输出端与单片机处理模块的输入端相连；所述单片机处理模块的输出端与所述电机驱动模块相连；所述电机驱动模块与所述电机相连；所述电源模块分别与所述单片机处理模块和电机相连；所述超声波传感器模块采集所述运动物体的信号，并传送给所述单片机处理模块；所述单片机处理模块接收运动物体的信号后，确定所述运动物体的位置，输出指令至所述电机驱动模块；所述电机驱动模块控制所述电机带动所述自动跟踪系统跟踪运动物体。
2.根据权利要求I所述的运动物体自动跟踪系统，其特征在于所述超声波传感器模块包括6个超声波传感器；所述6个超声波传感器以所述自动跟踪系统为中心，分别向周围6个不同的方位进行超声波发送和回波接收；所述超声波的频率为40kHz。
3.根据权利要求2所述的运动物体自动跟踪系统，其特征在于所述单片机处理模块接收运动物体的信号后，通过定位控制算法确定所述运动物体的位置。
4.根据权利要求I至3任一所述的运动物体自动跟踪系统，其特征在于所述单片机处理模块采用STC12C5410AD单片机。
5.根据权利要求I至3任一所述的运动物体自动跟踪系统，其特征在于所述电机驱动模块上设有隔尚电路。
6.ー种设有权利要求I至3任一所述自动跟踪系统的小车，其特征在于所述自动跟踪系统设于小车上，并通过电机带动所述小车运动。
7.根据权利要求6所述的小车，其特征在于所述小车上设有摄像头和无线通讯模块；所述摄像头的输出端与所述无线通讯模块相连。
8.根据权利要求6所述的小车，其特征在于所述小车上还设有避障模块；所述避障模块为超声波传感器；所述避障模块与所述单片机处理模块相连。
9.ー种设有权利要求I至3任一所述的自动跟踪系统的升降晾衣架，其特征在于所述自动跟踪系统设于升降晾衣架上，并通过所述电机带动所述升降晾衣架运动。
全文摘要
本发明公开了一种运动物体自动跟踪系统和设有该系统的小车和升降晾衣架。本发明运动物体自动跟踪系统包括超声波传感器模块、单片机处理模块、电源模块、电机驱动模块和电机；超声波传感器模块的输出端与单片机处理模块的输入端相连；单片机处理模块的输出端与电机驱动模块相连；电机驱动模块与电机相连；电源模块分别与单片机处理模块和电机相连。本发明运动物体自动跟踪系统具有跟踪和导向双重功能，结构简单，使用方便。
文档编号D06F57/00GK102692929SQ201210200978
公开日2012年9月26日 申请日期2012年6月18日 优先权日2012年6月18日
发明者张明品, 戴娟, 蔡楷山 申请人:南京工业职业技术学院