一种智能循迹车控制电路及智能循迹车的制作方法

1.本发明涉及智能汽车的技术领域，具体而言，涉及一种智能循迹车控制电路及智能循迹车。


背景技术：

2.循迹车是机器人领域的热点研究问题，其可在工厂车间、物流配送等许多领域有着重要的应用价值。由于工作环境的复杂性，以及运送物料路线的特殊性，实际应用中对循迹车的性能提出了较高的要求。通常，对于移动车采用gps进行位置标定，但在工厂车间内gps信号微弱，另外，对于大型工厂车间，路径较为复杂、密集，gps信号或其他卫星定位误差相对较大，通常很难满足工厂内需要的实时性及准确性的要求，难以实现路径的自动规划功能。因此，急需一种能够自动实现路径规划功能的移动智能循迹车。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于提供一种智能循迹车控制电路，其能够避免夜晚或阴雨天气时，因为光线较弱导致循迹车无法收到光线，进而无法正常工作的问题。
4.本发明的实施例是这样实现的：
5.第一方面，本技术实施例提供一种智能循迹车控制电路，其包括主控电路、用于驱动电机的驱动电路、电磁运放电路和电磁传感器；主控电路分别与驱动电路、电磁运放电路和电磁传感器连接；主控电路包括第一处理器u1、电源接口模块、用于驱动舵机的舵机电源模块、转换电源模块、电池电压检测模块、电磁接口模块和编码器接口模块；电源接口模块分别与舵机电源模块、转换电源模块、电池电压检测模块连接；转换电源模块分别与第一处理器u1、电磁接口模块、编码器接口模块连接；第一处理器u1分别与舵机电源模块、编码器接口模块、驱动电路连接；电磁运放电路通过电磁接口模块与第一处理器u1连接。
6.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，舵机电源模块包括电源管理芯片u2、电源管理芯片u2的第一信号输入端和第二信号输入端分别与电源接口模块连接，电源管理芯片u2的第二信号输入端通过电容c3与电源管理芯片u2的接地端连接；电容c3还并联电容c2，电容c2还并联电解电容c1；电源管理芯片u2的电源电压端通过电容c8与电源管理芯片u2的接地端连接；电源管理芯片u2的同步控制端通过电容c7接地，电源管理芯片u2的使能端通过电阻r3接地，电源管理芯片u2的使能端通过电阻r4与电源接口模块连接；电源管理芯片u2的电感检测输入端、电感l1、电解电容c4和电源管理芯片u2的接地端依次连接；电源管理芯片u2的自升压端通过电容c6与电源管理芯片u2电感检测输入端连接；电解电容c4与电容c5并联；电感l1与电解电容c4的公共端通过电阻r5与滑动变阻器r6的移动端连接，滑动变阻器r6的固定端通过电阻r7接地；电感l1与电解电容c4的公共端通过电阻r8、发光二极管led2与电解电容c1的负极连接；滑动变阻器r6、电阻r7的公共端与电源管理芯片u2电压反馈输入端连接；电感l1与电解电容c4的公共端与舵机电源插接件j2的第一输入端连接，舵机电源插接件j2的第二输入端通过电阻r9与第一处理器u1的51号引脚连接。
7.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，电源接口模块包括电源插接件j3、二极管d1、电阻r1、开关sw1、电阻r2和场效管q1；电源插接件j3的信号输入端与开关sw1的第一不动端连接，开关sw1的动端通过电阻r2与场效管q1的栅极连接，场效管q1的源极接地，场效管q1的漏极与电源插接件j3的接地端连接；开关sw1的第二不动端通过二极管d1与电源插接件j3的接地端连接；电阻r1与二极管d1并联，二极管d1的负极与开关sw1的动端连接，开关sw1的第一不动端分别与电源管理芯片u2的第一信号输入端、第二信号输入端、电阻r4连接。
8.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，转换电源模块包括电源芯片u3、二极管d2、电解电容c9、电容c10、电解电容c11、电容c12、电感fb1、电阻r10和发光二极管led1；电源芯片u3的信号输入端与通过二极管d2与滑动变阻器r6、电阻r7的公共端连接；电解电容c9的正极与二极管d2的负极连接，电解电容c9的负极接地，电容c10与电解电容c9并联；电源芯片u3的信号输出端、电阻r10和发光二极管led1的正极依次连接，二极管led1的负极接地；电解电容c11的正极与电源芯片u3的信号输出端连接，电解电容c11的负极通过电感fb1接地，电容c12与电解电容并联。
9.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，驱动电路包括处理模块以及与处理模块连接的电机驱动模块，处理模块与第一处理器u1连接。
10.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，处理模块包括第二处理器u6，第二处理器u6的信号输入端通过电容c14接地，第二处理器u6的输出使能端接地，第二处理器u6的第一输入端与第一处理器u1的第22号引脚连接，第二处理器u6的第一输入端通过电阻r13接地；第二处理器u6的第二输入端与第一处理器u1的第24号引脚连接，第二处理器u6的第二输入端通过电阻r14接地；第二处理器u6的第一输出端和第二输出端分别与电机驱动模块连接。
11.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，电机驱动模块包括半桥驱动器u5，半桥驱动器u5的电源输入端通过二极管d3与半桥驱动器u5的高侧浮动电源端连接，半桥驱动器u5的高侧浮动电源端通过电容c15与半桥驱动器u5的高侧浮动电源返回端连接；半桥驱动器u5的逻辑输入端与第二处理器u6的第一输出端连接；半桥驱动器u5的高侧栅极驱动端通过电阻r15与场效应管q2的基极连接，场效应管q2的源极与场效应管q4的漏极连接，场效应管q4的基极通过电阻r17与半桥驱动器u5的低侧栅极驱动端连接；场效应管q4的源极与场效应管q5的源极连接，场效应管q5的漏极与场效应管q3的源极连接，场效应管q3的漏极与场效应管q2的漏极连接，场效应管q3基极通过电阻r16与半桥驱动器u6的高侧栅极驱动端连接，半桥驱动器u6的电源输入端通过二极管d4与半桥驱动器u6的高侧浮动电源端连接，半桥驱动器u6的高侧浮动电源端通过电容c16与半桥驱动器u6的高侧浮动电源返回端连接；半桥驱动器u6的逻辑输入端与第二处理器u6的第二输出端连接；半桥驱动器u5的高侧栅极驱动端通过电阻r18与场效应管q5的基极连接，场效应管q2的源极通过电机与场效应管q3的源极连接。
12.基于第一方面，在本发明的一些实施例中，电磁接口模块包括电磁接口插接件j1，电磁接口插接件j1的第一接线端与电磁运放电路的第一输入端连接，电磁接口插接件j1的第二接线端接地，电磁接口插接件j1的第三接线端与电磁运放电路的第二输入端连接；电磁接口插接件j1的第四接线端与电磁运放电路的第三输入端连接；电磁接口插接件j1的第
五接线端接地；电磁接口插接件j1的第六接线端与电磁运放电路的第四输入端连接；电磁运放电路的第一输出端与第一处理器u1的第50号引脚连接，电磁运放电路的电源电压输入端与电解电容c11的正极连接；电磁运放电路的第二输出端与第一处理器u1的第49号引脚连接；电磁运放电路的第三输出端与第一处理器u1的第60号引脚连接；电磁运放电路的第四输出端与第一处理器u1的第59号引脚连接。
13.第二方面，本技术实施例提供一种智能循迹车，其包括车体和道路寻迹装置，道路寻迹装置包括装置主体以及设置于装置主体内上述的智能循迹车控制电路。
14.基于第二方面，在本发明的一些实施例中，还包括固定于车体上的支撑架，支撑架沿车体长度方向设置，支撑架的前端安装电磁传感器，电磁传感器位于车体的正前方。
15.相对于现有技术，本发明的实施例至少具有如下优点或有益效果：
16.对于循迹车的设置为了尽可能地在各种地区保持稳定性，发明人在仔细比对光学路径循迹和磁性路径循迹后，采用电磁路径循迹，其优势在于，当处于夜晚或阴雨天气时，光线较弱，若采用利用光学反射作为循迹路径，其会使得循迹车无法收到光线，进而无法正常工作，由此本实施例采用磁性路径循迹，即路径采用带有磁性的磁性带作为路径，而循迹车利用电磁传感器实时接收磁力信号，并由电磁运放电路将电磁传感器转换后的信号进行放大，从而被主控电路进行接收并处理，并由主控电路中的第一处理器u1向舵机电源模块发送信号，从而利用舵机电源模块对舵机进行控制，由此控制循迹车的转向。同时由第一处理器向驱动电路发送信号，控制循迹车的前进、后退或停止；而设置转换电源模块的目的是为了给第一处理器u1或其他元器件提供适合的电压，从而提高适配性，同时为了让循迹车可以自由移动，可以在循迹车上设置电池，利用电池电压检测模块对电池的电压监测，提高了安全性。电源接口模块、电磁接口模块和编码器接口模块的设置主要为了方便接入外接设备，也能够方便对电路进行模块化设置，方便更换，提高了便捷性。
附图说明
17.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
18.图1为本发明一种智能循迹车控制电路的结构图；
19.图2为本发明中舵机电源模块的电路原理图；
20.图3为本发明中电源接口模块的电路原理图；
21.图4为本发明中转换电源模块的电路原理图；
22.图5为本发明中处理模块的电路原理图；
23.图6为本发明中电机驱动模块的电路原理图；
24.图7为本发明中电磁接口模块的电路原理图；
25.图8为本发明一种智能循迹车的结构示意图。
26.图标：1、主控电路；11、电源接口模块；12、舵机电源模块；13、转换电源模块；14、电池电压检测模块；15、电磁接口模块；16、编码器接口模块；2、驱动电路；21、处理模块；22、电机驱动模块；3、电磁运放电路；4、电磁传感器；5、电机；6、舵机；7、车架；71、驱动机构；711、
带轮；72、转向机构；721、转动件；722、连接件；723、车头装置；8、道路寻迹装置；81、支撑架；811、安装部；812、延伸件。
具体实施方式
27.为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
28.因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。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。
29.应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
30.在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“上”、“下”、“内”、“外”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，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
31.在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。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发明中的具体含义。
32.实施例1
33.请参照图1，图1所示为本实施例提供一种智能循迹车控制电路，其包括主控电路1、用于驱动电机5的驱动电路2、电磁运放电路3和电磁传感器4；主控电路1分别与驱动电路2、电磁运放电路3和电磁传感器4连接；主控电路1包括第一处理器u1、电源接口模块11、舵机电源模块12、转换电源模块13、电池电压检测模块14、电磁接口模块15和编码器接口模块16；电源接口模块11分别与舵机电源模块12、转换电源模块13、电池电压检测模块14连接；转换电源模块13分别与第一处理器u1、电磁接口模块15、编码器接口模块16连接；第一处理器u1分别与舵机电源模块12、编码器接口模块16、驱动电路2连接；电磁运放电路3通过电磁接口模块15与第一处理器u1连接。
34.在本发明的一些实施例中，对于循迹车的设置为了尽可能地在各种地区保持稳定性，发明人在仔细比对光学路径循迹和磁性路径循迹后，采用电磁路径循迹，其目的在于，当处于夜晚或阴雨天气时，光线较弱，若采用利用光学反射作为循迹路径，其会使得循迹车无法收到光线，进而无法正常工作，由此本实施例采用磁性路径循迹，即路径采用带有磁性的磁性带作为路径，而循迹车利用电磁传感器4实时接收磁力信号，并由电磁运放电路3将
电磁传感器4转换后的信号进行放大，从而被主控电路1进行接收并处理，并由主控电路1中的第一处理器u1向舵机电源模块12发送信号，从而利用舵机电源模块12对舵机6进行控制，由此控制循迹车的转向。同时由第一处理器向驱动电路2发送信号，控制循迹车的前进、后退或停止；而设置转换电源模块13的目的是为了给第一处理器u1或其他元器件提供适合的电压，从而提高适配性，同时为了让循迹车可以自由移动，可以在循迹车上设置电池，利用电池电压检测模块14对电池的电压监测，提高了安全性。电源接口模块11、电磁接口模块15和编码器接口模块16的设置主要为了方便接入外接设备，也能够方便对电路进行模块化设置，方便更换，提高了便捷性。
35.在本发明的一些实施例中，由于本实施例采用的是摩托车模型，故而还设置有陀螺仪，其实现方式为，第一处理器u1的型号采用stc16f40k128，利用编码器对处理器内的程序进行预设时采用如下代码进行实现：
36.37.38.39.40.41.42.[0043][0044]
实施例2
[0045]
请参照图2，本实施例基于实施例1的技术方案提出，舵机电源模块12包括电源管理芯片u2、电源管理芯片u2的第一信号输入端和第二信号输入端分别与电源接口模块11连接，电源管理芯片u2的第二信号输入端通过电容c3与电源管理芯片u2的接地端连接；电容c3还并联电容c2，电容c2还并联电解电容c1；电源管理芯片u2的电源电压端通过电容c8与电源管理芯片u2的接地端连接；电源管理芯片u2的同步控制端通过电容c7接地，电源管理芯片u2的使能端通过电阻r3接地，电源管理芯片u2的使能端通过电阻r4与电源接口模块11连接；电源管理芯片u2的电感检测输入端、电感l1、电解电容c4和电源管理芯片u2的接地端依次连接；电源管理芯片u2的自升压端通过电容c6与电源管理芯片u2电感检测输入端连接；电解电容c4与电容c5并联；电感l1与电解电容c4的公共端通过电阻r5与滑动变阻器r6的移动端连接，滑动变阻器r6的固定端通过电阻r7接地；电感l1与电解电容c4的公共端通过电阻r8、发光二极管led2与电解电容c1的负极连接；滑动变阻器r6、电阻r7的公共端与电源管理芯片u2电压反馈输入端连接；电感l1与电解电容c4的公共端与舵机电源插接件j2的第一输入端连接，舵机电源插接件j2的第二输入端通过电阻r9与第一处理器u1的51号引脚连接。
[0046]
在本发明的一些实施例中，其中舵机模块的电源管理芯片u2采用的型号为sy8205fcc的同步稳压芯片，其通过舵机电源插接件j2与第一处理器u1连接，其中电感l1通直流，阻交流，从而实现滤波，使得信号传递更为清晰。其作用在于将电池或外接电源的电
压稳定至舵机6需要的电压，从而为舵机6提供电源，同时在通过外围电路的滤波除杂后，接收第一处理器u1的控制，从而达到控制舵机6的转向。
[0047]
实施例3
[0048]
请参照图3，本实施例基于实施例2的技术方案提出，电源接口模块11包括电源插接件j3、二极管d1、电阻r1、开关sw1、电阻r2和场效管q1；电源插接件j3的信号输入端与开关sw1的第一不动端连接，开关sw1的动端通过电阻r2与场效管q1的栅极连接，场效管q1的源极接地，场效管q1的漏极与电源插接件j3的接地端连接；开关sw1的第二不动端通过二极管d1与电源插接件j3的接地端连接；电阻r1与二极管d1并联，二极管d1的负极与开关sw1的动端连接，开关sw1的第一不动端分别与电源管理芯片u2的第一信号输入端、第二信号输入端、电阻r4连接。
[0049]
在本发明的一些实施例中，由于循迹车的运行过程中，由于循迹车内需要较为稳定的电压且为了方便对循迹车的电源进行控制，由此设置电源接口模块11，本实施例中在电源接口模块11设置场效应管q1和开关sw1，用于对循迹车的启停。
[0050]
实施例4
[0051]
请参照图4，本实施例基于实施例3的技术方案提出，转换电源模块13包括电源芯片u3、二极管d2、电解电容c9、电容c10、电解电容c11、电容c12、电感fb1、电阻r10和发光二极管led1；电源芯片u3的信号输入端与通过二极管d2与滑动变阻器r6、电阻r7的公共端连接；电解电容c9的正极与二极管d2的负极连接，电解电容c9的负极接地，电容c10与电解电容c9并联；电源芯片u3的信号输出端、电阻r10和发光二极管led1的正极依次连接，二极管led1的负极接地；电解电容c11的正极与电源芯片u3的信号输出端连接，电解电容c11的负极通过电感fb1接地，电容c12与电解电容并联。
[0052]
在本发明的一些实施例中，在循迹车运行的过程中，由于其内含有大量对不同电压有需求的元器件或装置，故而设置转换电源模块13，采用型号为spx2940-5.0的电源芯片u3，对电源接口模块11输入的电压进行转换，从而为第一处理器u1、编码器接口模块16、电磁接口模块15供电。
[0053]
实施例5
[0054]
请参照图1，本实施例基于实施例4的技术方案提出，驱动电路2包括处理模块21以及与处理模块21连接的电机驱动模块22，处理模块21与第一处理器u1连接。
[0055]
请参照图5，本实施例基于实施例1的技术方案提出，处理模块21包括第二处理器u6，第二处理器u6的信号输入端通过电容c14接地，第二处理器u6的输出使能端接地，第二处理器u6的第一输入端与第一处理器u1的第22号引脚连接，第二处理器u6的第一输入端通过电阻r13接地；第二处理器u6的第二输入端与第一处理器u1的第24号引脚连接，第二处理器u6的第二输入端通过电阻r14接地；第二处理器u6的第一输出端和第二输出端分别与电机驱动模块22连接。
[0056]
在本发明的一些实施例中，驱动电路2用于驱动电机5，其在第一处理器u1的控制下，由第一处理器u1向处理模块21内的第二处理器u6发送控制信号，再由第二处理器u6控制电机驱动模块22，从而控制电机5的运转，其中第二处理器u6采用的型号为74lvc245。
[0057]
实施例6
[0058]
请参照图6，本实施例基于实施例5的技术方案提出，电机驱动模块22包括半桥驱
动器u5，半桥驱动器u5的电源输入端通过二极管d3与半桥驱动器u5的高侧浮动电源端连接，半桥驱动器u5的高侧浮动电源端通过电容c15与半桥驱动器u5的高侧浮动电源返回端连接；半桥驱动器u5的逻辑输入端与第二处理器u6的第一输出端连接；半桥驱动器u5的高侧栅极驱动端通过电阻r15与场效应管q2的基极连接，场效应管q2的源极与场效应管q4的漏极连接，场效应管q4的基极通过电阻r17与半桥驱动器u5的低侧栅极驱动端连接；场效应管q4的源极与场效应管q5的源极连接，场效应管q5的漏极与场效应管q3的源极连接，场效应管q3的漏极与场效应管q2的漏极连接，场效应管q3基极通过电阻r16与半桥驱动器u6的高侧栅极驱动端连接，半桥驱动器u6的电源输入端通过二极管d4与半桥驱动器u6的高侧浮动电源端连接，半桥驱动器u6的高侧浮动电源端通过电容c16与半桥驱动器u6的高侧浮动电源返回端连接；半桥驱动器u6的逻辑输入端与第二处理器u6的第二输出端连接；半桥驱动器u5的高侧栅极驱动端通过电阻r18与场效应管q5的基极连接，场效应管q2的源极通过电机5与场效应管q3的源极连接。
[0059]
在本发明的一些实施例中，由于电机5的驱动需要较大的电流，由此设置半桥驱动电路2，通过产生交流电触发信号，从而产生大电流进一步驱动电机5，由此满足电机5的电流需要。
[0060]
实施例7
[0061]
请参照图7，本实施例基于实施例4的技术方案提出，电磁接口模块15包括电磁接口插接件j1，电磁接口插接件j1的第一接线端与电磁运放电路3的第一输入端连接，电磁接口插接件j1的第二接线端接地，电磁接口插接件j1的第三接线端与电磁运放电路3的第二输入端连接；电磁接口插接件j1的第四接线端与电磁运放电路3的第三输入端连接；电磁接口插接件j1的第五接线端接地；电磁接口插接件j1的第六接线端与电磁运放电路3的第四输入端连接；电磁运放电路3的第一输出端与第一处理器u1的第50号引脚连接，电磁运放电路3的电源电压输入端与电解电容c11的正极连接；电磁运放电路3的第二输出端与第一处理器u1的第49号引脚连接；电磁运放电路3的第三输出端与第一处理器u1的第60号引脚连接；电磁运放电路3的第四输出端与第一处理器u1的第59号引脚连接。
[0062]
在本发明的一些实施例中，为了增加电磁传感器4的信号，采用电磁运放电路3对电磁传感器4的信号进行放大，其中电磁运放电路3采用型号为opa4377的电路板，并设置电磁接口模块15实现电磁运放电路3的模块化设计，方便对损坏的电磁运放电路3进行更换，提高了便捷性。
[0063]
实施例8
[0064]
请参照图8，为本实施例提供一种智能循迹车，包括车体和道路寻迹装置8，道路寻迹装置8包括装置主体以及设置于装置主体内的智能循迹车控制电路1。
[0065]
在本发明的一些实施例中，道路寻迹装置8与主控电路1连接，车体包括车架7、设置于车架7内的驱动机构71以及转向机构72，转向机构72与舵机电源模块12连接，驱动机构71与驱动电路2连接。对于循迹车的机械结构原理，主要为利用道路寻迹装置8对地面的磁性轨迹进行判别，而后在智能循迹车控制电路的控制下，利用驱动机构71为循迹车提供动力，利用转向机构72进行转向，其具体实施为，利用控制舵机6输出轴的转动来控制转动件721转动，从而在连接件722的带动下，带动车头装置723进行转动，其中本实施例采用的是摩托车模型，故而其车头装置723为公知技术。而驱动机构71则是采用电机5驱动带轮711传
动，驱动摩托车后轮进行驱动。
[0066]
实施例9
[0067]
请参照图8，本实施例基于实施例1的技术方案提出，还包括固定于车体上的支撑架81，支撑架81沿车体长度方向设置，支撑架81的前端安装电磁传感器4，电磁传感器4位于车体的正前方。
[0068]
在本发明的一些实施例中，设置于支撑架81上的电磁传感器4，支撑架81包括安装部811和延伸件812，安装部811通过延伸件812与车架7连接；电磁传感器4设置于安装部811上，转向机构72设置于安装部811与驱动机构71之间。
[0069]
为了尽可能的增加循迹车在循迹时的准确度，故而将电磁传感器4设置于安装部811上，且转向机构72设置于安装部811与驱动机构71之间，即将安装部811设置于车头前方，由此使得车头可以及时的转向，从而能够准确的沿着磁性轨迹运行。
[0070]
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。