一种可自动避障的巡视智能小车.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN110244718A(43)申请公布日2019.09.17(21)申请号201910480095.4(22)申请日2019.06.04(71)申请人淮阴工学院地址223005江苏省淮安市经济技术开发区枚乘路1号(72)发明人薛亮张青春梁川刘然吴鹏(74)专利代理机构淮安市科文知识产权事务所32223代理人谢观素(51)Int.Cl.G05D1/02(2006.01)权利要求书2页说明书6页附图4页(54)发明名称一种可自动避障的巡视智能小车(57)摘要本发明公开了一种可自动避障的巡视智能小车，包括小车本体，其上固定有核心板、与核心板信号连接的超声波模组、电磁模组，核心板与车轮的驱动电机、驱动电机上的光栅测速器电性连接，核心板的预设程序运动控制算法包括步骤1：建立直行局部坐标系与转向全局坐标系；步骤2：画出转向运动轨迹，得到位姿方程；步骤3：离散求和的方法得到下一时刻运动参数；步骤4：基于增量式PID改进算法，得到算法修正后的位姿方程。本发明在核心板上预设程序控制小车按照既定的转向轨迹运行，形成位姿方程，同时使用增量式PID改进算法使其决策系统在无需人为干预下，对复杂动态环境下具备局部路径规划、轨迹跟踪和动态避障功能，且能保证决策系统稳定性、平滑性。CN110244718ACN110244718A权利要求书1/2页1.一种可自动避障的巡视智能小车，包括小车本体(1)，其特征在于，小车本体(1)上端固定有一核心板(102)，小车本体(1)车头位置还固定有超声波模组(2)与电磁模组(3)，所述超声波模组(2)、电磁模组(3)与核心板(102)信号连接，所述小车本体(1)每个车轮(105)上固定有驱动组件，所述驱动组件上固定有光栅测速器，且所述驱动组件与光栅测速器均与所述核心板(102)电性连接；所述核心板(102)通过预设程序设计巡视智能小车避障运动模型，并控制其按所述预设程序设置好的轨迹行进，所述预设程序的运动控制算法包括如下步骤：步骤1：根据巡视智能小车结构外观，结合坐标系建立方法，建立巡视智能小车直行局部坐标系与转向全局坐标系；步骤2：根据巡视智能小车的行进路线，结合其结构外观，画出其转向运动轨迹，得到理想位姿方程，所述理想位姿方程为：其中，Δα为航向角变化率，vax为x轴方向参考点速度，vay为y轴方向重心速度，α为转向时航向角，r左侧前后轮距转向圆心点P的距离，R巡视智能小车右侧前后轮距转向圆心点P的距离，β为通过的圆弧弧度，L为重心与参考点之间的距离，ωl为左侧车轮左转角速度，ωr为右侧车轮左转角速度；步骤3：使用离散求和的方法得到巡视智能小车理想情况下的下一时刻运动参数；步骤4：根据巡视智能小车期望参数与实际参数的误差，进行经典的PID与增量式PID算法分析比较，基于增量式PID改进算法对理想位姿方程算法修正，消除误差。2.根据权利要求1所述的一种可自动避障的巡视智能小车，其特征在于，所述步骤4中基于增量式PID改进算法，算法修正后的位姿方程为：其中，n为t时刻的采样间隔，ωl(n)、ωr(n)、α(n)为n时刻左侧车轮角速度、右侧车轮角速度及航向角，vax(n+1)、vay(n+1)、Δα(n+1)为n+1时刻位姿，eL(n)、eR(n)、e(n)分别为n时刻左侧车轮反馈增量、右侧车轮反馈增量与车轮间内环反馈增量。3.根据权利要求1所述的一种可自动避障的巡视智能小车，其特征在于，所述核心板(102)为Cortex-A8核心板。4.根据权利要求1所述的一种可自动避障的巡视智能小车，其特征在于，所述超声波模2CN110244718A权利要求书2/2页组(2)包括3个超声波传感器，所述3个超声波传感器分别固定于车头正前方位置以及车头左右两侧45度角位置，用于监测三个方向的障碍物距离。5.根据权利要求4中任一项所述的一种可自动避障的巡视智能小车，其特征在于，所述超声波传感器型号为HC-SR04+。6.根据权利要求1所述的一种可自动避障的巡视智能小车，其特征在于，所述电磁模组(3)包括多个电磁传感器，所述电磁传感器固定于核心板前端的车头位置，用于监测巡视智能小车行进路线是否偏出轨迹。7.根据权利要求6所述的一种可自动避障的巡视智能小车，其特征在于，所述电磁传感器为霍尔电磁传感器，其型号为MRS201。8.根据权利要求1所述的一种可自动避障的巡视智能小车，其特征在于，所述驱动组件包括固定于小车本体(1)车轮(105)上的驱动电机，所述驱动电机的输出轴与车轮(105)驱动连接。3CN110244718A说明书1/6页一种可自动避障的巡视智能小车技术领域[0001]本发明涉及智能小车技术领域，特别涉及一种可自动避障的巡视智能小车。背景技术[0002]Cor