AI视觉智能小车的制作方法

本实用新型涉及小车控制技术领域，特别涉及ai视觉智能小车。

背景技术：

智能车是机器人的一种，是一个集环境感知，决策规划，自动行驶为一体的综合系统。智能循迹小车是智能车的一种，在无人驾驶，工业巡检，科学探索等多方面有着广泛的应用。

随着科技的进步，智能手机得到了巨大的发展，通信越来越稳定，使用功能越来越丰富；此外，wi-fi技术相比传统的通信方式，其传输速度较快、覆盖面积较大、布线简单，能够在机电设备较为密集、空间范围小的复杂工作环境下使用，完全可以满足工业现场环境复杂危险的各种要求；此外，随着智能手机的快速普及，以智能手机作为控制端的产品成为现在的发展趋势。

技术实现要素：

本实用新型提出一种ai视觉智能小车，具备wifi视频，视觉循迹，视觉避障，语音播报，人脸识别追踪，物体识别追踪，二维码识别和手势识别等诸多功能于一体，价格实惠，方便人们学习ai人工智能，有利于相关爱好人士的学习，同时，因为采用了麦克纳姆轮以及每个麦克纳姆轮都对应的设置有驱动电机，因此，该智能小车具有全向移动的功能。

本实用新型所采用的技术方案如下：

ai视觉智能小车，包括：底盘、嵌入式主板、驱动板、功放板、摄像头、电池、红外光电传感器、红外传感器支架和二维舵机云台，

所述底盘包括底盘支架、位于底盘支架外侧对称设置的麦克纳姆轮以及位于底盘支架内侧、用于驱动所述麦克纳姆轮转动的电机，

所述嵌入式主板、驱动板、功放板、红外传感器支架和二维舵机云台设置在所述底盘支架的上平面，所述电池设置在所述底盘支架的内部，所述摄像头设置在所述二维舵机云台上，所述红外光电传感器设置在所述红外传感器支架上，

所述嵌入式主板、驱动板和功放板之间电性连接，所述电机、摄像头、电池、红外光电传感器和二维舵机云台分别与所述驱动板电性连接。

在其中一个实施例中，还包括电压表和喇叭，所述电压表设置在所述底盘支架的上平面，所述电压表与所述驱动板之间电性连接，所述喇叭设置在所述功放板的上方，所述喇叭与所述功放板之间电性连接。

在其中一个实施例中，所述底盘支架包括前侧板，后侧板，左侧板，右侧板和顶板，所述前侧板，后侧板，左侧板、右侧板和顶板组合形成一个下方开口的方形的底盘支架，所述左侧板和右侧板的形状和大小相同，所述前侧板包括第一前侧板和第二前侧板，所述第一前侧板位于所述第二前侧板的上方，且所述第一前侧板的上边沿与所述顶板之间以及所述第一前侧板的下边沿与所述第二前侧板之间分别设置有间隙，

四个所述麦克纳姆轮分别通过轮轴对称的设置在所述左侧板和右侧板的外侧面上，所述电机分别设置在所述左侧板和右侧板的内侧面上，四个所述电机的主轴相对应的分别与所述左侧板和右侧板上的麦克纳姆轮的轮轴连接以驱动所述麦克纳姆轮旋转，

所述嵌入式主板、驱动板、功放板、电压表、红外传感器支架和二维舵机云台设置在所述顶板的上平面，所述电池设置在所述顶板的下平面。

在其中一个实施例中，所述电机通过螺钉分别设置在所述左侧板和右侧板的内侧面上，所述嵌入式主板和功放板分别通过螺柱和螺钉设置在所述顶板的上平面，所述驱动板通过螺柱和螺钉设置在所述嵌入式主板的上方，所述电压表和二维舵机云台分别通过螺钉设置在所述顶板的上平面，所述电池通过螺钉设置在所述顶板的下平面，所述喇叭通过螺柱和螺钉设置在所述功放板的上方，所述红外传感器支架呈“l”形状，其下端通过螺钉与所述顶板固定连接、上端设置有红外传感器安装孔，所述红外传感器安装在所述红外传感器安装孔内。

在其中一个实施例中，所述二维舵机云台包括云台舵机、左立柱、右立柱和横梁，所述云台舵机安装在所述顶板的上平面，所述左立柱和右立柱分别对应的设置在所述云台舵机的左侧壁和右侧壁上，且所述左立柱和右立柱与所述云台舵机可转动的连接，所述横梁的两端分别与所述左立柱和右立柱的顶端连接，所述横梁中间位置设置有摄像头安装孔，所述摄像头的底部安装在所述摄像头安装孔内。

在其中一个实施例中，所述第一前侧板的上平面设置有四自由度机械臂，所述四自由度机械臂与所述驱动板电性连接。

在其中一个实施例中，所述四自由度机械臂包括第一机械臂舵机，第二机械臂舵机，第三机械臂舵机，第四机械臂舵机，第一机械臂支架，第二机械臂支架，第三机械臂支架和机械夹爪，所述第一机械臂支架，第二机械臂支架和第三机械臂支架分别为“u”字形状，所述第一机械臂支架的封闭端与所述第一前侧板连接，所述第一机械臂舵机的左、右侧壁分别对应的与所述第一机械臂支架的开口端的两个端部可转动的连接，所述第二机械臂支架的封闭端的中心处与所述第一机械臂舵机的主轴连接，所述第二机械臂舵机的左、右侧壁分别对应的与所述第二机械臂支架的开口端的两个端部可转动的连接，所述第三机械臂支架的封闭端的中心处与所述第二机械臂舵机的主轴连接，所述第三机械臂舵机安装在所述第三机械臂支架内部，所述机械夹爪的下端与所述第三机械臂舵机的主轴连接，所述第四机械臂舵机安装在所述机械夹爪上，并驱动所述机械夹爪张开或夹紧。

在其中一个实施例中，所述第三机械臂支架一侧的侧壁上设置有第三机械臂舵机定位孔，所述第三机械臂舵机的底部与所述第三机械臂支架另一侧的内壁连接，所述第三机械臂舵机的主轴端卡置在所述第三机械臂舵机定位孔内，且所述第三机械臂舵机的主轴贯穿所述第三机械臂舵机定位孔与所述机械爪连接。

在其中一个实施例中，所述机械夹爪包括包括基座、连接部、传动机构和爪部，所述基座、连接部和爪部依次连接，所述基座的下端与所述第三机械臂舵机的主轴连接，

所述爪部包括上指节和下指节，所述上指节的下端与所述下指节的上端通过销轴相互铰接，所述下指节的下端与所述连接部连接，

所述第四机械臂舵机固定在所述连接部的外部，所述传动机构包括摇杆、传动杆和推动杆，所述摇杆设置在所述连接部的内部，所述摇杆由杆头和连接在杆头下端的两个杆尾立板组成，所述第四机械臂舵机的主轴穿过所述连接部与所述杆头连接，所述杆尾立板上开有立板槽口，所述传动杆的下端位于两个所述立板槽口之间并通过轴销与两个所述杆尾立板转动连接，所述推动杆的上端与所述上指节的中部通过销轴铰接，数个所述推动杆的下端以及所述传动杆的上端之间通过销轴相互铰接。

在其中一个实施例中，每个所述电机上均安装有光电编码器。

与现有技术相比，本实用新型提供的ai视觉智能小车具有以下优点：

1.本实用新型提供的ai视觉智能小车具备人脸追踪功能，通过摄像头识别视频范围内出现的人脸，并跟随人脸的运动而运动；

2.本实用新型提供的ai视觉智能小车具备二维码识别功能，通过摄像头识别二维码内容，并执行其中的内容；

3.本实用新型提供的ai视觉智能小车具备球体追踪功能，基于opencv算法和树莓派人工智能找出球得轮廓，利用霍夫变换找出球的中心点坐标和半径，实现了对球体的追踪；

4.本实用新型提供的ai视觉智能小车，具备物体识别功能，通过tensorflow环境，训练并使用自己的模型，最终搭建属于自己的物体识别模型；

5.本实用新型提供的ai视觉智能小车，具备摄像头巡线功能和人体追踪功能，基于opencv摄像头巡线功能的实现；

6、本实用新型提供的ai视觉智能小车，具备语音播报功能，采用百度语音技术，通过喇叭实现语音播报功能；

7、本实用新型提供的ai视觉智能小车，通过手机控制app，电脑设备控制终端，连接摄像头设备，实现视频实施监控及物体抓取；

8、本实用新型提供的ai视觉智能小车，具备红外避障功能，选用漫反射三线红外探头，感应范围更广，灵敏度更高；

9、本实用新型提供的ai视觉智能小车，采用了麦克纳姆轮以及每个麦克纳姆轮都对应的设置有驱动电机，基于麦克纳姆轮技术的全向移动，小车可以实现前行、横移、斜行、旋转及其组合等运动方式，具备更流畅的运动方式，可以灵活的避开障碍物，采用麦克纳姆轮，小车横移时无需转弯即可实现。

附图说明

图1为本实用新型的右视三维结构示意图；

图2为本实用新型的左视三维结构示意图；

图3为本实用新型中的机械夹爪的部分结构示意图；

图4为本实用新型另一个实施例的右视三维结构示意图。

具体实施方式

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“轴向”、“径向”、等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

如图1-3所示，为了便于描述，本实用新型中的“上”“下”“左”“右”“前”“后”方位基准以附图1所示的方位为准；

本实用新型提供的一种ai视觉智能小车，包括：底盘11、嵌入式主板7、驱动板6、功放板9、摄像头3、电池、红外光电传感器2、红外传感器支架10和二维舵机云台12，

底盘11包括底盘支架11-1、位于底盘支架外侧对称设置的麦克纳姆轮11-2以及位于底盘支架11-1内侧、用于驱动麦克纳姆轮11-2转动的电机，

嵌入式主板7、驱动板6、功放板9、红外传感器支架10和二维舵机云台12设置在底盘支架11-1的上平面，电池设置在底盘支架11-1的内部，摄像头3设置在二维舵机云台12上，红外光电传感器2设置在红外传感器支架10上，

嵌入式主板7、驱动板6和功放板9之间电性连接，电机、摄像头3、电池、红外光电传感器2和二维舵机云台12分别与驱动板9电性连接。

在本实施例中，还包括电压表5和喇叭4，电压表5设置在底盘支架11-1的上平面，电压表5与驱动板9之间电性连接，喇叭4设置在功放板9的上方，喇叭4与功放板9之间电性连接。

在本实施例中，底盘支架11-1包括前侧板，后侧板，左侧板，右侧板和顶板，前侧板，后侧板，左侧板、右侧板和顶板组合形成一个下方开口的方形的底盘支架11-1，左侧板和右侧板的形状和大小相同，前侧板包括第一前侧板11-1-1和第二前侧板，第一前侧板11-1-1位于第二前侧板的上方，且第一前侧板11-1-1的上边沿与顶板之间以及第一前侧板11-1-1的下边沿与第二前侧板之间分别设置有间隙，

四个麦克纳姆轮11-2分别通过轮轴对称的设在底盘支架11-1的左侧板和右侧板的外侧面上，电机分别设置在底盘支架11-1的左侧板和右侧板的内侧面上，四个电机的主轴相对应的分别与底盘支架11-1的左侧板和右侧板上的麦克纳姆轮11-2的轮轴连接以驱动麦克纳姆轮11-2旋转，

嵌入式主板7、驱动板6、功放板9、电压表5、红外传感器支架10和二维舵机云台12设置在底盘支架11-1的顶板的上平面，电池设置在底盘支架11-1的顶板的下平面。

如图4所示，另一种结构的底盘支架11-3包括前侧板，后侧板，左侧板，右侧板和顶板，前侧板，后侧板，左侧板、右侧板和顶板组合形成一个下方开口的方形的底盘支架11-3；

四个麦克纳姆轮11-2分别通过轮轴对称的设在底盘支架11-3的左侧板和右侧板的外侧面上，电机分别设置在底盘支架11-3的左侧板和右侧板的内侧面上，四个电机的主轴相对应的分别与底盘支架11-3的左侧板和右侧板上的麦克纳姆轮11-2的轮轴连接以驱动麦克纳姆轮11-2旋转，

嵌入式主板7、驱动板6、功放板9、电压表5、红外传感器支架10和二维舵机云台12设置在底盘支架11-3的顶板的上平面，电池设置在底盘支架11-3的顶板的下平面。

在本实施例中，电机通过螺钉分别设置在底盘支架11-1的左侧板和右侧板的内侧面上，嵌入式主板7和功放板9分别通过螺柱8和螺钉设置在底盘支架11-1的顶板的上平面，驱动板9通过螺柱8和螺钉设置在嵌入式主板7的上方，电压表5和二维舵机云台12分别通过螺钉设置在底盘支架11-1的顶板的上平面，电池通过螺钉设置在底盘支架11-1的顶板的下平面，喇叭4通过螺柱8和螺钉设置在功放板9的上方，红外传感器支架10呈“l”形状，其下端通过螺钉与底盘支架11-1的顶板固定连接、上端设置有红外传感器安装孔，红外传感器2安装在红外传感器支架10上的红外传感器安装孔内。

如图2所示，在本实施例中，二维舵机云台12包括云台舵机12-1、左立柱12-2、右立柱12-3和横梁12-4，云台舵机12-1安装在底盘支架11-1的顶板的上平面，左立柱12-2和右立柱12-3分别对应的设置在云台舵机12-1的左侧壁和右侧壁上，且左立柱12-2和右立柱12-3与云台舵机12-1可转动的连接，横梁12-4的两端分别与左立柱12-2和右立柱12-3的顶端连接，横梁12-4中间位置设置有摄像头安装孔，摄像头3的底部安装在横梁12-4上的摄像头安装孔内。

在本实施例中，第一前侧板11-1-1的上平面设置有四自由度机械臂1，四自由度机械臂1与驱动板9电性连接。

具体的，四自由度机械臂1包括第一机械臂舵机1-1，第二机械臂舵机1-2，第三机械臂舵机1-3，第四机械臂舵机1-4，第一机械臂支架1-5，第二机械臂支架1-6，第三机械臂支架1-7和机械夹爪1-8，第一机械臂支架1-5，第二机械臂支架1-6和第三机械臂支架1-7分别为“u”字形状，第一机械臂支架1-5的封闭端与第一前侧板11-1-1连接，第一机械臂舵机1-1的左、右侧壁分别对应的与第一机械臂支架1-5的开口端的两个端部可转动的连接，第二机械臂支架1-6的封闭端的中心处与第一机械臂舵机1-1的主轴连接，第二机械臂舵机1-2的左、右侧壁分别对应的与第二机械臂支架1-6的开口端的两个端部可转动的连接，第三机械臂支架1-7的封闭端的中心处与第二机械臂舵机1-2的主轴连接，第三机械臂舵机1-3安装在第三机械臂支架1-7内部，机械夹爪1-8的下端与第三机械臂舵机1-3的主轴连接，第四机械臂舵机1-4安装在机械夹爪1-8上，并驱动机械夹1-8爪张开或夹紧。

具体的，第三机械臂支架1-7一侧的侧壁上设置有第三机械臂舵机定位孔，第三机械臂舵机1-3的底部与第三机械臂支架1-7另一侧的内壁连接，第三机械臂舵机1-3的主轴端卡置在第三机械臂支架1-7上的第三机械臂舵机定位孔内，且第三机械臂舵机1-3的主轴贯穿第三机械臂支架1-7上的第三机械臂舵机定位孔与机械爪1-8连接。

在本实施例中，机械夹爪1-8包括包括基座1-8-1、连接部1-8-2、传动机构和爪部1-8-3，基座1-8-1、连接部1-8-2和爪部1-8-3依次连接，基座1-8-1的下端与第三机械臂舵机1-3的主轴连接，

爪部1-8-3包括上指节1-8-3-1和下指节1-8-3-2，上指节1-8-3-1的下端与下指节1-8-3-2的上端通过销轴相互铰接，下指节1-8-3-2的下端与连接部1-8-2连接，

第四机械臂舵机1-4固定在连接部1-8-2的外部，传动机构包括摇杆1-8-4-1、传动杆1-8-4-2和推动杆1-8-4-3，摇杆1-8-4-1设置在连接部1-8-2的内部，摇杆1-8-4-1由杆头1-8-4-1-1和连接在杆头1-8-4-1-1下端的两个杆尾立板1-8-4-1-2组成，第四机械臂舵机1-4的主轴穿过连接部1-8-2与杆头1-8-4-1-1连接，杆尾1-8-4-1-2立板上开有立板槽口1-8-4-1-3，传动杆1-8-4-2的下端位于两个立板槽口1-8-4-1-3之间并通过轴销与两个杆尾立板1-8-4-1-2转动连接，推动杆1-8-4-3的上端与上指节1-8-3-1的中部通过销轴铰接，两个推动杆1-8-4-3的下端以及传动杆1-8-4-2的上端之间通过销轴相互铰接。

优选的，每个电机上均安装有光电编码器。

在本实施例中，嵌入式主板7采用的是树莓派嵌入式主板，树莓派是目前市场上性价比非常好的开发平台，凭借丰富的设计资源和硬件接口占领了创客市场，成为ai的流行的研究方向之一；

树莓派ai视觉智能小车是以python语言编程，opencv图像处理库，搭配硬件学习ai人工智能（opencv、tensorflow)，可实现颜色识别追踪、人脸识别追踪、二维码及手势识别、语音播报、app视频控制、视觉循迹避障等多种功能，配合丰富的案例教程，让你从零开始搭建raspberrypi视觉编程环境，带你轻松玩转ai人工智能。

在本实施例中，用于驱动驱动履带轮11-2-1的电机具备大扭力、大容量锂电池且带有编码器的优质电机，具备全金属减速箱，没有任何塑料件，精度以及可靠性高，高品质碳刷，代替了传统的铜刷，具备过电量大，寿命长等优点。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。