[發明專利]一種嵌入式教育用工程小車

在審

• 申請號: 202110290259.4
• 申請日: 2021-03-18
• 公開（公告）號: CN112947242A
• 公開（公告）日: 2021-06-11
• 發明（設計）人: 楊永杰;儲沈悅;葛文杰;郝雅敬;張興家
• 申請（專利權）人: 南通大學
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 北京科家知識產權代理事務所(普通合伙) 11427
• 代理人: 宮建華

本發明公開一種嵌入式教育用工程小車，包括車體、主控MCU、藍牙模塊、麥倫驅動模塊、紅外光電循跡模塊、光敏光電循跡模塊、超聲波避障模塊、遠程圖傳模塊及電源模塊，所述電源模塊通過穩壓電路給整個工程小車供電；所述車體的兩側分別設置有兩麥克納姆輪；所述車體分為頂層和底層兩層，所述頂層采用一亞力克板，所述亞力克板上固定設置有光敏光電循跡模塊、超聲波避障模塊和遠程圖傳模塊；所述底層設置為一PCB電路板，所述PCB電路板集成有多個供主控MCU、藍牙模塊、紅外光電循跡模塊和麥倫驅動模塊插接的插槽，本發明適合低年齡段學生去學習與制作，且其也可以完成簡單的貨物搬運任務，室內可見光定位，室內環境監測等功能。

技術領域

本發明屬于嵌入式、自動控制技術領域，具體涉及一種嵌入式教育用工程小車。

背景技術

Arduino是一款便捷靈活、方便上手的開源電子平臺，支持C/C++編程，其語言框架簡單，有專門的技術交流平臺供用戶交流學習。Arduino主要包括兩部分，硬件電路部分如Arduino開發板與Arduino IDE工具，其可通過各種各樣的傳感器來感知環境，再通過電機、舵機等反饋來改變環境。其易于上手，功能強大的特點其成為眾多嵌入式學習者的入門選擇。

麥克納姆輪是瑞典麥克納母公司的專利，其主要由輪轂和輥子組成，輪轂是整個輪子的主體支架，輥子則是安裝在輪轂上的鼓狀物。通過其各自電機不同的速度和運動方向，可以實現矢量的疊加而形成最終的合力矢量，從而實現在矢量方向上的自由移動，進而通過不同的矢量組合實現平面上的全向移動。

在教育過程中，初學者不能可以快速上手嵌入式技術及入門嵌入式；而且機器人的組裝及編程方面不易，方向開發更難，不適用于低齡的初學者入門。而且，現有的方案中，大多使用兩路的PWM控制一路電機的正反轉，這樣導致PWM復用口利用率不高，浪費單片機I/O資源。

發明內容

本發明的目的是提供一種嵌入式教育用工程小車，使得嵌入式技術的初學者可以快速上手及入門嵌入式。機器人的組裝及編程方面都向著低門檻，易上手的方向開發，使其可以面向年齡更低的人群，如初/高中生，啟蒙嵌入式教育，以解決背景技術中所提出的問題。

為實現上述目的，本發明的實施例提供一種嵌入式教育用工程小車，其特征在于，包括車體、主控MCU、藍牙模塊、麥倫驅動模塊、紅外光電循跡模塊、光敏光電循跡模塊、超聲波避障模塊、遠程圖傳模塊及電源模塊，所述電源模塊通過穩壓電路給整個工程小車供電；所述車體的兩側分別設置有兩麥克納姆輪；所述車體分為頂層和底層兩層，所述頂層采用一亞力克板，所述亞力克板上固定設置有光敏光電循跡模塊、超聲波避障模塊和遠程圖傳模塊；所述底層設置為一PCB電路板，所述PCB電路板集成有多個供主控MCU、藍牙模塊、紅外光電循跡模塊和麥倫驅動模塊插接的插槽，所述主控MCU、藍牙模塊、紅外光電循跡模塊和麥倫驅動模塊的芯片采用直插式的方式插接在插槽內；所述麥克納姆輪分別通過連軸器連接有驅動電機，所述驅動電機通過麥倫驅動模塊連接主控MCU；所述主控MCU還電性連接有藍牙模塊、光敏光電循跡模塊、紅外光電循跡模塊、超聲波避障模塊和遠程圖傳模塊。

進一步的，所述紅外光電循跡模塊安裝在車體底部，所述紅外光電循跡模塊包括LM393電壓比較器和TCRT5000紅外反射傳感器，所述LM393電壓比較器對TCRT5000的反饋電壓與閾值電壓進行比較，從而判斷小車運行環境。

進一步的，所述光敏光電循跡模塊用于采集室內或室外的光照強度，所述主控MCU的ADC口電連接光敏光電循跡模塊來采集光照強度，并通過均值濾波算法與PD反饋控制算法，所述光敏光電循跡模塊、主控MCU的配合使用實現小車的追光行進，從而對室內環境光照強度進行精確定位。

進一步的，所述超聲波避障模塊可以對車體前方0-180度范圍進行測距，所述超聲波避障模塊檢測到障礙物并將障礙信息發送給主控MCU，所述主控MCU通過BUG算法進行路徑規劃。