[實(shí)用新型]機(jī)器人小車循跡模塊裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201420803272.0
• 申請日: 2014-12-18
• 公開（公告）號: CN204390040U
• 公開（公告）日: 2015-06-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾憲陽;楊紅莉;郁漢琪;褚南峰;許其清
• 申請（專利權(quán)）人: 南京工程學(xué)院
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 南京縱橫知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 32224
• 代理人: 董建林;郭曉敏

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及一種機(jī)器人小車循跡模塊裝置，具體涉及的是機(jī)器人小車循跡模塊電路的元件選取與布局、系統(tǒng)抗干擾設(shè)計(jì)等，屬于電路設(shè)計(jì)技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

目前，機(jī)器人小車設(shè)計(jì)十分熱門，全國乃至世界各地常開展機(jī)器人小車比賽，特別是循跡機(jī)器人小車，要求機(jī)器人小車在白色的地面沿黑線循跡行走。要想穩(wěn)定循跡，這對機(jī)器人小車循跡模塊有一定的設(shè)計(jì)要求。傳統(tǒng)的循跡模塊設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)簡單，傳感器間距設(shè)置不合理，電路抗干擾性能差，機(jī)器人小車在循跡過程中姿態(tài)不穩(wěn)定左右晃動(dòng)、易產(chǎn)生誤動(dòng)作導(dǎo)致小車沖出黑線等等。因此需要設(shè)計(jì)一套循跡速度更快、抗干擾性能更強(qiáng)、循跡姿態(tài)更穩(wěn)定的機(jī)器人小車循跡模塊裝置。

實(shí)用新型內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實(shí)用新型的目的在于提供一種循跡速度更快、抗干擾性能更強(qiáng)、循跡姿態(tài)更穩(wěn)定的機(jī)器人小車循跡模塊裝置。

為了達(dá)到上述實(shí)用新型的目的，本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案為：

機(jī)器人小車循跡模塊裝置，其特征在于，包括設(shè)置在電路板上的傳感器和信號處理電路，所述的傳感器與信號處理電路連通，且所述的傳感器平行設(shè)置有四對，依次分別為傳感器A、傳感器B、傳感器C和傳感器D，傳感器A、傳感器B的間距與傳感器C和傳感器D的間距均為X1，而傳感器B、傳感器C的間距則為X2，循跡黑線的寬度為X3，且所述的X2＞X3。

進(jìn)一步，所述的X2為X3的1.5倍到2倍之間。而所述的X1≤X3。

此外，所述的四對傳感器的發(fā)射管均設(shè)置在電路板的前端，而接收管均設(shè)置在電路板的后端，可避免環(huán)境光線對接收管的干擾。

進(jìn)一步，所述的四對傳感器均由紅外發(fā)射管和紅外接收管組分，即每對傳感器包括一只紅外發(fā)射管和一只紅外接收管。為提高電路的穩(wěn)定性，降低電路的復(fù)雜程度，紅外接收管采用內(nèi)部帶解調(diào)的一體化紅外接收管，其內(nèi)部包括紅外線接收管、帶通放大器、檢波和脈沖整形等信號解調(diào)處理電路。

更進(jìn)一步，所述的信號處理電路包括調(diào)制信號發(fā)生電路、信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路、波形變換電路及濾波器電路幾個(gè)部分。其中，調(diào)制信號發(fā)生電路為矩形波發(fā)生器，用來產(chǎn)生頻率為38kHz的矩形波信號，用來對紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光信號進(jìn)行調(diào)制。

信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路包括可調(diào)電阻和運(yùn)算放大器，可調(diào)電阻以分壓的形式將矩形波信號加載到由運(yùn)算放大器構(gòu)成的電壓跟隨器的輸入端上，用來調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管發(fā)出信號的強(qiáng)度，可使傳感器能適應(yīng)不同的工作場合，具體為：所述的可調(diào)電阻的一端子與調(diào)制信號發(fā)生電路的輸出端連接，所述的可調(diào)電阻的另一端子接地，所述的可調(diào)電阻中間的滑動(dòng)端子與運(yùn)算放大器的同相輸入端連接，所述的運(yùn)算放大器的輸出端與運(yùn)算放大器的反相輸入端連接，運(yùn)算放大器的輸出端作為信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路的信號輸出端。

此外，由于相同材質(zhì)的循跡面上不同區(qū)域紅外光的反射率可能不同，導(dǎo)致傳感器易檢測到干擾信號，波形變換電路用來對一體化紅外接收管輸出的信號進(jìn)行整形濾波，濾去因循跡面反射率不同帶來的干擾信號，所述的波形變換電路包括施密特觸發(fā)器或滯回比較器，且施密特觸發(fā)器或滯回比較器的兩個(gè)閾值電壓均設(shè)置為可調(diào)節(jié)的電壓，這可使循跡模塊能在不同反射率的循跡面上進(jìn)行穩(wěn)定循跡。

由于信號處理電路所處的環(huán)境可能存在高頻干擾信號，為提高電路的可靠性，在波形變換電路后接一濾波器電路濾去高頻干擾信號。本實(shí)用新型所述的濾波器電路為低通濾波器，濾波器電路包括一電阻和一電容器，所述的電阻的一端子與施密特觸發(fā)器輸出端連接，所述的電容器的一端子接地，所述的電阻的另一端子與電容器的另一端子連接在一起同時(shí)作為機(jī)器人小車循跡模塊裝置的信號輸出端。

本實(shí)用新型的有益效果在于：本實(shí)用新型所述的傳感器之間的間距依照循跡黑線的寬度來合理設(shè)定，因此將使機(jī)器人小車循跡姿態(tài)更加穩(wěn)定，循跡速度更快。紅外傳感器信號經(jīng)調(diào)制、解調(diào)處理，能使傳感器有效避開環(huán)境光的干擾。采用波形變換電路濾去因循跡面反射率不同帶來的干擾信號。在波形變換電路的輸出端接有低通濾波器電路，濾去了系統(tǒng)高頻干擾信號。因此，機(jī)器人小車循跡模塊裝置循跡姿態(tài)更加穩(wěn)定，循跡效果更好，系統(tǒng)抗干擾性能得到很大提高，并且循跡模塊能在不同反射率的循跡面上進(jìn)行穩(wěn)定循跡。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型一實(shí)施例的元件布局結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型所述的信號處理電路一實(shí)施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實(shí)用新型所述的調(diào)制信號發(fā)生電路一實(shí)施例的電路原理圖；

圖4為本實(shí)用新型所述的信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路一實(shí)施例的電路原理圖；