基于太阳能的导航搬运车

1、本文由gangziaidaqiu贡献ppt文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。基于太阳能的导航搬运车所属高校:长春理工大学所属高校: 团队名称: 团队名称:光电池队参赛成员: 参赛成员:周钰曾陈阳李志刚指导教师: 指导教师:王劲松杨成禹一,研究内容使用完全由太阳能电池供电的小车搬运重物,往返于篮球场两侧.途中要求小车能从场地中规定放置的两个路障间穿过,且不可碰到路障.整个导航过程要求使用光电技术. 二,研究方案与技术路线本项目的硬件可分为以下四大部分:太阳能采集与供电模块,电机驱动及其控制模块,激光制导模块,中央控制单元.三,系统组成四,智能车各部件分

2、析: 智能车各部件分析:1:小车的机械结构本队打算自行加工车体,基本结构为左右两边的大车轮及车后方的小万向轮支撑中间的结构,如下图所示:小车机构特点分析: 小车机构特点分析: 用来放置重物的位置有两个,一个是车体下方,另一个是两个大前轮外表面. 大前轮配重示意图 : 车体下方载重示意图: 红色的代表夹子,白色的为砝码,蓝色的即为车轮车轮外侧安装四个夹子,可夹持4个砝码.砝码直接加载到车体下方2 ,小车各智能模块分析: 小车各智能模块分析:2.1太阳能电池板与直流直流降压模块太阳能电池板与直流安装位置如图所示为吸收更多的太阳能,本队考虑使太阳能电池板自动寻找最佳位置,尽量垂直于阳光.使用多个光电

3、传感器,用类似于精确制导炸弹寻找目标的原理, 寻找太阳光最强的方向. 2.2主控制单元MCU 51单片机 2.2主控制单元MCU 51单片机本车采用51单片机作为系统的主控制单元,用于处理各本车采用51单片机作为系统的主控制单元,用于处理各种输入信息并控制各模块执行相关动作.主要输入信息有阳光方位信号,激光架束信号,车轮转速信号;主要输出信息有减速电机速度,步进电机旋转角度.单片机的资源是有限的. 注意的是:对于单片机有限的I/O口资源,我们会尽量注意的是:对于单片机有限的I/O口资源,我们会尽量利用各种芯片,尽量使用串行通信;来节省I/O口. 利用各种芯片,尽量使用串行通信;来节省I/O口.

4、 在时间上合理安排各模块占用单片机资源的比例.除此之外,为适应赛场上的各种情况,需要小车有其他相应功能,故单片机还需要处理一些附加信息并发出相关命令,例如 :为了使操作小车的队员确认激光束已经对准小车上的传感器,需要小车在接收到激光信号时能够发出声音或者发出光信号告诉操纵者激光已对准传感器. 在小车行进起段与末段或当小车的驾束制导传感器被障碍物遮挡时,操作队员就要用激光对准安放在小车较高的位置上的传感器,告诉小车此时应该直线前行. 如果小车在行进过程中意外脱离控制,需要重新对小车的姿态进行调整.虽然小车具备走直线的功能,但还不够, 还需要具备原地旋转功能,才能保证小车在误入赛场中的任意一个不该

5、出现的角落时,操作队员都可以将其调整回到正确的线路中.所以我们还会在小车上再额外安装一传感器,当此传感器接收到信号时,小车原地旋转.2.3 阳光方向检测与太阳能电池板的方向调节阳光方向检测模块用于检测阳光的方向.模块采用象限传感器(三个红外接收管分别置于三个圆筒内部. 如下图所示:太阳能电池板模块结构图象限传感器 :用于检测阳光方向,结构示意图如下:此模块可感知来自不同方向光辐射强弱的差异,将电信号传给单片机,判断阳光的方向,进而控制步进电机调整太阳能电池板的朝向,使太阳能电池板尽量正对太阳.象限传感器2.4 激光制导模块激光驾束制导: 激光驾束制导:将激光信号照射到小车的指定部位上 (前方与

6、后方的驾束传感器让小车始终在激光波束内行驶.当改变激光束方向时,车上的传感器组会产生误差信号,引导车体回到激光轴线上,这样小车就会一直沿着激光束离开或到达指定区. 传感器如图所示:激光架束传感器传感面与激光驾束信号 (激光照射到光电三极管控制原理:单片机采用扫描方式检测不同位置的光电控制原理: 三极管是否接收到激光信号,进而发出相应控制信号, 进而控制小车的行动(转向等. 传感器安装位置如图: 安装在车体正面安装在车体背面2.5减速模块为确保对两个车轮转速的精确控制,掌握两个车轮差模速度与共模速度,需要反馈转速信息,有如下两方案: 方案一:在两轮边缘处粘贴黑白相间条码,采用红外对管采集转速信息

7、,传送给单片机进行分析.方案二:电机在高速转动时,如果电机两级不是直接连接稳压电源,则会在两级上出现电压波动.我们可以考虑利用这种波动的频率来测量电机的转速.2.6减速电机的控制模块有如下两种方案: 方案一: 由单片机产生发送PWM控制信号,由电机控制电路由单片机产生发送PWM控制信号,由电机控制电路接收并控制电机两极间电压.此方案的缺点是需要单片机经常发送控制信号,占用单片机较多的时间资源. 方案二: 由单片机产生串行的数字信号,经指定芯片如 74HC595转换成并行数字信号,再经D/A转换芯片转 74HC595转换成并行数字信号,再经D/A转换芯片转换成模拟电压信号,进而指导电机控制电路控

8、制电机转速.此方案的优点是占用单片机时间资源较少,只在电机速度需改变时要求单片机输送串行信号.同时仍然可以使用PWM方式控制电机. 仍然可以使用PWM方式控制电机.2.7 步进电机模块步进电机的选择并不困难,因为控制不需要十分精确. 只需选择转矩足够的,在结构上与小车其他结构相匹配的即可.步进电机的控制信号是由单片机接收到阳光方向信息后发出的.四,创新特色1,激光制导光电对抗在现代战争中作用极其重要.因其具备这种实际应用背景,所以本队认为在比赛中应用此方案比较有实际意义. 2,车体结构及运输方式使载重量增大部分砝码放置车的中下部,同时起稳定车体作用, 另一部分砝码中心对称地夹持于两个大轮上.以中心对称的