摘要:隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展,智能化的校園越來越成為當(dāng)今學(xué)校的發(fā)展方向。智能化的需求也隨著互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展也在增加,隨著人工成本費的增加,很多工作已經(jīng)由機械所取代,效率高,成本低,可以二十四小時可以工作,大大節(jié)約了時間與成本。本產(chǎn)品基于現(xiàn)在流行的網(wǎng)絡(luò)互交,利用網(wǎng)絡(luò)和機械的結(jié)合來實現(xiàn)一些功能。
關(guān)鍵詞:智能化;互聯(lián)網(wǎng)時代;校園車
中圖分類號:TH16文獻標(biāo)識碼:A文章編號:1672-9129(2020)14-0069-01
1基本組成
本作品機械部分是由一套機械系統(tǒng)控制。此系統(tǒng)主要有一下幾個小系統(tǒng)組成。第一部運動機構(gòu),第二部分是作業(yè)機構(gòu),第三部分是智能控制機構(gòu)。通過在其輸入相應(yīng)的程序來控制本作品。運動靈活方便,可以實現(xiàn)原地旋轉(zhuǎn),產(chǎn)品各關(guān)鍵處有感應(yīng)裝置,產(chǎn)品前方若有障礙物,它的電腦系統(tǒng)可以做出相應(yīng)指令來控制運動系統(tǒng)來做出調(diào)整。
無人校園車是一種智能車,也可以稱之為輪式移動機器人,主要依靠車內(nèi)的以計算機系統(tǒng)為主的智能系統(tǒng)來實現(xiàn)一系列的指令和運動。
1.1基本原理。無人校園智能車是通過車載傳感系統(tǒng)感知道路環(huán)境,自動規(guī)劃行車路線并控制車輛到達(dá)預(yù)定目標(biāo)的智能多功能車。利用車載傳感器來感知車輛周圍環(huán)境,并根據(jù)感知所獲得的道路、車輛位置和障礙物信息,控制車輛的轉(zhuǎn)向和速度,從而使車輛能夠安全、可靠地在道路上行駛。
無人校園智能車也可以實現(xiàn)人工控制,人工可以在其電腦輸入相應(yīng)的指令來實現(xiàn)一些單一的過程,可以讓其清理道路垃圾,清掃道路,可以進行識別,將學(xué)生的一卡通放在其屏幕可以識別出該同學(xué)的信息,也可以與學(xué)校的廣播藍(lán)牙連接,為學(xué)生播報新聞。可以修剪校園的綠植、花、樹枝等。
1.2無人智能車應(yīng)用的傳感器類型
(1)色標(biāo)傳感器;
(2)距離傳感器;
(3)聲波傳感器;
(4)壓力傳感器;
(5)電阻式傳感器;
(6) GPS信號傳感器;
(7)雷達(dá)傳感器等。
2基本操作系統(tǒng)
2.1運動系統(tǒng)。智能車擁有四個靈活輪子,每一個輪子可以轉(zhuǎn)到一定的角度來實現(xiàn)各種運動,采用差速驅(qū)動式四輪。轉(zhuǎn)角控制主要應(yīng)用轉(zhuǎn)角控制算法,基于反饋控制的PID算法。每一個輪子有其獨立的電機支持,這樣即使有一個電機出現(xiàn)故障,也不會影響車的運動情況。另一方面也能夠使智能車的靈活性大大提高。
2.2控制系統(tǒng)。智能校園車具備了障礙物檢測、自主定位、自主避障、外部通訊,能夠與學(xué)校的路燈和校園廣播互聯(lián),實現(xiàn)部分校園設(shè)施的無人化。相應(yīng)的控制模塊分別是電源模塊、微控制器模塊、微處理模塊、障礙物檢測模塊、電機驅(qū)動模塊、速度檢測模塊、CAN總線通訊模塊、無線通信模塊。
2.3識別系統(tǒng)。智能車的車身周圍有攝像頭,用于車輛的運動和掃描。方便智能車的運動以及后面的作業(yè)。當(dāng)車輛在前進的過程遇到障礙物,攝像頭的作用在這時顯得特別重要。當(dāng)遠(yuǎn)處出現(xiàn)移動的物體,車輛會采取相應(yīng)的措施來應(yīng)對當(dāng)前的問題。再還有雷達(dá)傳感器來幫助智能車。
2.4作業(yè)系統(tǒng)。在產(chǎn)品設(shè)計之初,我們的智能車的基本功能包括自動行走、人臉識別、清理校園垃圾以及校園道路的清掃、校園周圍綠植的維護、未來可以實現(xiàn)清理玻璃的功能。
(1)自動行走系統(tǒng):在其裝置上安裝智能識別系統(tǒng),能夠?qū)崿F(xiàn)智能識別。其次在其上輸入運動系統(tǒng)程序,實現(xiàn)其自動行走。
(2)清理校園垃圾處理系統(tǒng)。智能車配備有識別系統(tǒng)第一主要的功能就是來識別垃圾,然后將信息傳輸給智能車的電腦來做出相應(yīng)的程序,這時清理打擊的系統(tǒng)開始工作。垃圾清理系統(tǒng)有一對機械手組成,它可以實現(xiàn)360度旋轉(zhuǎn),運動十分靈活。它主要有機械臂、機械手還有控制器三部分組成。機械手可以加持任何形狀的垃圾,例如紙張、瓶子、樹枝等。機械手的每一個部位都可以運動,盡量讓所加持的東西不要掉,我們在每一次實驗都會做抓力實驗,讓其盡可能的抓取可能的東西。
(3)道路清掃系統(tǒng)。道路清掃系統(tǒng)主要與垃圾撿拾系統(tǒng)相連用,它的主要功能當(dāng)然是用來清掃道路的碎屑和機械手無法撿拾的東西。先由識別器(智能車前方的眼睛:由一組攝像頭組成,為智能車提供行駛前方的實時狀況)搜索垃圾,然后由控制系統(tǒng)讓機械手工作將較大的物品放入智能車的車廂里,小的碎屑由智能車車底的吸氣口進入車廂。它用的時候可以打開貼近對面,由一組風(fēng)扇提供力量來將碎屑吸入。
(4)日常巡邏。本校園智能車的最大亮點之一就是進行日常的巡邏任務(wù),它可以對校園的每一個地方的監(jiān)控,可以與學(xué)校的監(jiān)控系統(tǒng)相連,如果出現(xiàn)任何狀況會以警報的形式告訴當(dāng)時的值班人員。其次可以進行人臉識別,對經(jīng)過它的人進行識別并對系統(tǒng)進行檢索核實其是否是本校人員或記錄人員,對學(xué)校進行24小時的保護。
(5)附加功能。會在下一代產(chǎn)品中進行更多功能的添加,例如對學(xué)校建筑物外墻玻璃的擦洗。這也會大大減輕不必要的危險。
(6)數(shù)據(jù)采集。A/D轉(zhuǎn)換技術(shù)的應(yīng)用:
①A/D轉(zhuǎn)換器將電位器輸入的模擬電壓轉(zhuǎn)換成數(shù)字量,然后送入單片機進行處理。
②逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換原理——逐次比較型A/D轉(zhuǎn)換器有比較器C、D/A轉(zhuǎn)換器、寄存器、時鐘脈沖源和控制邏輯5個部分組成。
③A/D轉(zhuǎn)換器的主要參數(shù)——A/D轉(zhuǎn)換器件的轉(zhuǎn)換精度和轉(zhuǎn)換速度是決定ADC其間的重要參數(shù),其中轉(zhuǎn)換精度一般用分辨率和轉(zhuǎn)換誤差來描述。
(7)路徑識別電路。RPR220接收到反射信號,根據(jù)接收光強的不同輸出不同的電壓值。將輸出的電壓與比較比較器的閾值電壓進行比較,當(dāng)高于閾值電壓時,LM293輸出低電平,反之,輸出高電平。將LM293的輸出端接到單片機的IO口上來檢測是否脫離軌道,并作出相應(yīng)的轉(zhuǎn)向調(diào)整。
參考文獻:
[1]周柱、孟文、田環(huán)宇.基于STM的智能小車設(shè)計.2011,18(6)
[2]蔡自興、賀漢根、陳虹.未知環(huán)境中移動機器人導(dǎo)航控制理論和方法[J].控制理論與應(yīng)用.2009,(1)
[3]龐思紅,李維,李春書等.移動機器人模糊邏輯控制系統(tǒng)避障研究.微計算機信息.2007(2)
作者簡介:謝寧寧,男,甘肅武山人,蘭州理工大學(xué)技術(shù)工程學(xué)院本科生,研究方向:機械設(shè)計制造及其自動化