本發(fā)明屬于智能控制技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種轉(zhuǎn)向靈活的前驅(qū)智能小車。

背景技術(shù)：

智能小車，即輪式機(jī)器人，是移動機(jī)器人中的一種，作為一門新興的綜合技術(shù)被廣泛應(yīng)用于工廠搬料、遙控探測等技術(shù)領(lǐng)域，也可用于替代人工用于復(fù)雜、惡劣的工作環(huán)境中。按照驅(qū)動安裝位置一般分為前驅(qū)與后驅(qū)，前驅(qū)方式能夠減輕車身重量，降低動力損耗，但是其轉(zhuǎn)向較為困難，后驅(qū)方式雖然轉(zhuǎn)向靈活，但是其動力損耗較高；同時，現(xiàn)有的智能小車在避障效果方面表現(xiàn)的并不是十分理想。

因此，為了解決以上問題研制出一種智能小車是本領(lǐng)域技術(shù)人員所急需解決的難題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為解決上述問題，本發(fā)明公開了一種轉(zhuǎn)向靈活的前驅(qū)智能小車。

為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

一種轉(zhuǎn)向靈活的前驅(qū)智能小車，包括車體、驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)向模塊、調(diào)速模塊、避障模塊以及主控模塊；

車體包括底盤與殼體；殼體配合安裝于底盤的頂部，兩者之間形成安裝槽；

驅(qū)動模塊包括驅(qū)動電機(jī)與車輪；驅(qū)動電機(jī)安裝于底盤的前端，其輸出軸通過驅(qū)動桿與車輪相配合安裝；

轉(zhuǎn)向模塊包括轉(zhuǎn)向支架、絲杠、滑桿、轉(zhuǎn)向桿以及轉(zhuǎn)向電機(jī)；轉(zhuǎn)向支架呈U形桿通過墊塊水平安裝于底盤上方，并且與驅(qū)動桿保持平行；絲杠以及滑桿分別水平轉(zhuǎn)動連接于轉(zhuǎn)向支架的中部以及開口處，絲杠中部配合安裝有兩側(cè)螺紋反向設(shè)置的絲杠螺母，并且絲杠位于絲杠螺母兩側(cè)的表面對稱設(shè)有限位槽；絲杠螺母的表面配合設(shè)有絲杠齒輪；轉(zhuǎn)向桿為電動伸縮桿，一端套設(shè)于滑桿表面，并與限位槽相配合安裝，另一端套設(shè)于驅(qū)動桿的表面；轉(zhuǎn)向電機(jī)固定于轉(zhuǎn)向支架的表面，其輸出軸末端配合安裝有轉(zhuǎn)向齒輪；轉(zhuǎn)向齒輪與絲杠齒輪相嚙合；

調(diào)速模塊包括采樣電阻、調(diào)速CPU、可控硅、測速霍爾以及磁數(shù)環(huán)；磁數(shù)環(huán)套設(shè)于驅(qū)動桿表面；測速霍爾安裝于磁數(shù)環(huán)旁，并與調(diào)速CPU相連；采樣電阻、調(diào)速CPU以及可控硅串聯(lián)接入驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)回路中；

避障模塊包括避障支架與避障傳感器；避障支架安裝于底盤的前端，包括支撐桿、平行支架以及傾斜支架；支撐桿沿底盤的長度方向?qū)ΨQ安裝于底盤的前端；平行支架平行于底盤設(shè)置，并與支撐桿垂直固定；傾斜支架對稱設(shè)置于底盤的前端兩側(cè)，兩端分別連接平行支架以及支撐桿，傾斜支架與平行支架所成銳角為30～60°；避障傳感器均勻且沿長度方向設(shè)置于平行支架以及傾斜支架上；

主控模塊包括主控CPU以及供電電源；主控CPU通過供電電源分別與驅(qū)動電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)以及轉(zhuǎn)向桿相連，并且還分別與調(diào)速CPU以及避障傳感器相連。

本發(fā)明提供了一種轉(zhuǎn)向靈活的前驅(qū)智能小車，由車體、驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)向模塊、調(diào)速模塊、避障模塊以及主控模塊組成。本發(fā)明中車體包括底盤以及與之配合安裝的殼體，兩者之間形成安裝槽用于安裝其他部件。本發(fā)明中驅(qū)動模塊包括驅(qū)動電機(jī)與車輪；驅(qū)動電機(jī)安裝于底盤的前端，其輸出軸通過驅(qū)動桿與車輪相配合安裝，形成前驅(qū)式安裝，有助于提升在有限空間的安裝槽中安裝其他部件的數(shù)目，同時降低本發(fā)明的整體重量，同時能夠降低驅(qū)動電機(jī)的輸出損耗。

本發(fā)明中的轉(zhuǎn)向模塊由轉(zhuǎn)向支架、絲杠、滑桿、轉(zhuǎn)向桿以及轉(zhuǎn)向電機(jī)；其中轉(zhuǎn)向支架設(shè)計(jì)為U形桿，與驅(qū)動桿水平等高設(shè)置，絲杠以及滑桿分別轉(zhuǎn)動于轉(zhuǎn)向支架的中部以及開口處，絲杠中部還配合安裝有兩側(cè)螺紋反向設(shè)置的絲杠螺母，轉(zhuǎn)向桿選擇為電動伸縮桿，一端套設(shè)于滑桿表面，并與絲杠相配合安裝，另一端套設(shè)在驅(qū)動桿的外部，該結(jié)構(gòu)使得本發(fā)明在轉(zhuǎn)向時，只需要轉(zhuǎn)動絲杠中部的絲杠螺母，即可使得兩根轉(zhuǎn)向桿沿著滑桿相對靠近或遠(yuǎn)離，當(dāng)小車需要小角度轉(zhuǎn)向時，只需保證兩根轉(zhuǎn)向桿相互遠(yuǎn)離，并且一根伸長，另一根收縮，即可完成小角度的快速轉(zhuǎn)向；反之，當(dāng)小車需要較大角度轉(zhuǎn)向時，則需要使兩根轉(zhuǎn)向桿相互靠近，并且一根伸長，另一根收縮，即可完成較大角度轉(zhuǎn)向；并且為了使絲杠螺母的轉(zhuǎn)動更為簡單、可控，本發(fā)明在轉(zhuǎn)向支架上安裝有轉(zhuǎn)向電機(jī)，轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸配合安裝轉(zhuǎn)向齒輪，同時絲杠螺母表面配合安裝有與轉(zhuǎn)向齒輪相嚙合的絲杠齒輪，該結(jié)構(gòu)保證只需通過轉(zhuǎn)向電機(jī)的轉(zhuǎn)動，即可帶動絲杠螺母的轉(zhuǎn)動，進(jìn)一步使兩個轉(zhuǎn)向桿相互靠近或遠(yuǎn)離。

本發(fā)明中調(diào)速模塊由采樣電阻、調(diào)速CPU、可控硅、測速霍爾以及磁數(shù)環(huán)組成，其中磁數(shù)環(huán)套設(shè)于驅(qū)動桿表面，跟隨驅(qū)動桿一起轉(zhuǎn)動，測速霍爾安裝于磁數(shù)環(huán)旁，并與調(diào)速CPU相連，使得測速霍爾能夠根據(jù)磁數(shù)環(huán)的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生磁極的變化，從而判斷驅(qū)動桿是否處于靜止還是轉(zhuǎn)動狀態(tài)以及驅(qū)動桿的加速度；采樣電阻、調(diào)速CPU以及可控硅串聯(lián)接入驅(qū)動電機(jī)的電機(jī)回路中；采樣電阻將驅(qū)動電機(jī)回路中不同大小的電流值轉(zhuǎn)換為相應(yīng)電壓值，輸入調(diào)速CPU，調(diào)速CPU將由采樣電阻傳輸?shù)碾妷耗M量轉(zhuǎn)化為相對應(yīng)的數(shù)字量，控制可控硅的通斷或者打開角度，進(jìn)一步控制驅(qū)動電機(jī)的啟閉或者轉(zhuǎn)速，從而實(shí)現(xiàn)本發(fā)明整體的調(diào)速。

本發(fā)明中避障模塊由避障支架以及避障傳感器組成，避障支架安裝于底盤的前端，包括支撐桿、平行支架以及傾斜支架；支撐桿沿底盤的長度方向?qū)ΨQ安裝于底盤的前端；平行支架平行于底盤設(shè)置，并與支撐桿垂直固定；傾斜支架對稱設(shè)置于底盤的前端兩側(cè)，兩端分別連接平行支架以及支撐桿，傾斜支架與平行支架所成銳角為30～60°；避障傳感器均勻且沿長度方向設(shè)置于平行支架以及傾斜支架上；本發(fā)明在底盤前端采用左傾以及右傾的方式安裝避障傳感器，不僅能夠針對直道以及較小弧度的彎道進(jìn)行有效的參數(shù)采集，并且在針對較大弧度的彎道時，也擁有良好的參數(shù)采集效果，最大限度降低小車與障礙碰撞的可能性，提升小車整體的行駛穩(wěn)定。

本發(fā)明中主控模塊由主控CPU以及供電電源組成；主控CPU通過供電電源分別與驅(qū)動電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)以及轉(zhuǎn)向桿相連，并且還分別與調(diào)速CPU以及避障傳感器相連，該結(jié)構(gòu)保證主控CPU能夠根據(jù)調(diào)速CPU以及避障傳感器獲得的參數(shù)，對驅(qū)動電機(jī)、轉(zhuǎn)向電機(jī)以及轉(zhuǎn)向桿進(jìn)行迅速驅(qū)動，保證小車整體的靈活性。

作為優(yōu)選，轉(zhuǎn)向桿靠近底盤前端的一側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)向限位環(huán)；轉(zhuǎn)向限位環(huán)為橢圓環(huán)，其內(nèi)側(cè)配合設(shè)有一圈限位橡膠圈；限位橡膠圈套設(shè)于驅(qū)動桿的表面，并且限位橡膠圈的內(nèi)側(cè)為弧面。

本發(fā)明中在轉(zhuǎn)向桿靠近底盤前端一側(cè)設(shè)有橢圓環(huán)狀的轉(zhuǎn)向限位環(huán)，內(nèi)側(cè)配合設(shè)有限位橡膠圈，并且限位橡膠圈內(nèi)側(cè)設(shè)計(jì)為弧面，該結(jié)構(gòu)不僅保證轉(zhuǎn)向桿在相互靠近或遠(yuǎn)離時不會影響驅(qū)動桿的轉(zhuǎn)動，并且轉(zhuǎn)向桿在通過伸縮實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向時，驅(qū)動桿能夠得到良好的限位作用，保持轉(zhuǎn)向穩(wěn)定性，同時也不會影響驅(qū)動桿的正常轉(zhuǎn)動。

作為優(yōu)選，底盤的中部還安裝有轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌；轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌垂直于底盤的長度方向，并與轉(zhuǎn)向支架保持平行，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌上還配合安裝有轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)電機(jī)；墊塊的頂部設(shè)有墊塊凹槽；轉(zhuǎn)向支架與轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)電機(jī)相固定，并且轉(zhuǎn)向支架的底部沿墊塊的長度方向設(shè)有支架凸起；支架凸起與墊塊凹槽滑動配合。

本發(fā)明在底盤中部還安裝轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌垂直于底盤的長度方向，并與轉(zhuǎn)向支架保持平行，用于安裝帶動轉(zhuǎn)向支架水平橫移的轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)電機(jī)，相對應(yīng)地，轉(zhuǎn)向支架的底部設(shè)有與墊塊上墊塊凹槽相配合的支架凸起；該結(jié)構(gòu)保證在需要在短時間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大角度轉(zhuǎn)向時，可通過轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)電機(jī)帶動轉(zhuǎn)向支架水平橫移，從而使兩根轉(zhuǎn)向桿中的任意一根更加貼近驅(qū)動桿中部，進(jìn)一步保證轉(zhuǎn)動驅(qū)動桿更為快速高效。

作為優(yōu)選，殼體的頂部左右兩側(cè)分別設(shè)有一個CCD圖像傳感器，且均與主控CPU相連。

本發(fā)明在殼體的頂部左右兩側(cè)均設(shè)有一個與主控CPU相連CCD圖像傳感器，保證本發(fā)明能夠通過兩個CCD圖像傳感器同時捕捉到的圖形信息，對小車前端的路況進(jìn)行更為精準(zhǔn)的分析與判斷。

作為優(yōu)選，傾斜支架與平行支架均為碳素支架，兩者所成銳角為45°；支撐桿為碳素桿。

本發(fā)明中傾斜支架、平行支架以及支撐桿均由碳素材料制作獲得，不僅質(zhì)量輕、柔韌度高，同時也能夠降低轉(zhuǎn)動慣量，保證小車的轉(zhuǎn)向性能；同時傾斜支架與平行支架所成角度為45°，保證避障傳感器為左傾45°以及右傾45°設(shè)置，不僅對直道、較小弧度的彎道以及較大弧度的彎道均具有良好的數(shù)據(jù)采集效果，同時也易于開發(fā)。

作為優(yōu)選，還包括傳輸模塊；傳輸模塊包括WIFI模塊與數(shù)據(jù)端口；WIFI模塊安裝于殼體的內(nèi)側(cè)；數(shù)據(jù)端口與主控CPU配合連接。

本發(fā)明中還設(shè)有由WIFI模塊以及數(shù)據(jù)端口組成的傳輸模塊，可用于小車采集到數(shù)據(jù)的收發(fā)以及主控CPU的更新。

作為優(yōu)選，調(diào)速模塊還包括減速器；減速器與驅(qū)動電機(jī)的輸出軸相配合安裝。

作為優(yōu)選，車輪為麥克納姆輪。

本發(fā)明中車輪選擇為麥克納姆輪，保證車輪在各種路況以及轉(zhuǎn)向時的運(yùn)轉(zhuǎn)穩(wěn)定性。

作為優(yōu)選，底盤的底部由前至后對稱設(shè)有散熱條；散熱條靠近底盤中部一側(cè)開有散熱槽；散熱槽的長度隨其至底盤前端距離的增加而增加。

作為優(yōu)選，散熱槽靠近底盤外側(cè)的一端的連線為弧線。

本發(fā)明中底盤底部由前至后對稱設(shè)有散熱條，并且散熱條靠近底盤中部一側(cè)設(shè)有散熱槽，散熱槽的長度與其至底盤前端的距離呈正比，散熱槽外側(cè)一端的連線為弧線，該結(jié)構(gòu)保證小車在行駛時，其底部空氣流通更為順暢，散熱更為高效。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，采用前驅(qū)式安裝，重量輕，能量損耗低，內(nèi)部空間有效提升，并且采用創(chuàng)新的轉(zhuǎn)向裝置替代傳動的舵機(jī)，不僅生產(chǎn)制造成本得到顯著降低，同時使轉(zhuǎn)向更為迅速與高效；同時能夠?qū)澋阑《纫约奥窙r進(jìn)行有效參數(shù)采集，保證整體行駛穩(wěn)定。

附圖說明

圖1、本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2、本發(fā)明中轉(zhuǎn)向模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3、本發(fā)明中調(diào)速模塊的原理圖；

圖4、本發(fā)明中避障模塊的安裝示意圖；

圖5、本發(fā)明的俯視圖；

圖6、本發(fā)明中底盤的底部示意圖；

圖7、本發(fā)明中絲杠螺母處的放大圖；

圖8、本發(fā)明中轉(zhuǎn)向桿的側(cè)視圖。

附圖標(biāo)記列表：底盤1、殼體2、驅(qū)動電機(jī)3、車輪4、驅(qū)動桿5、轉(zhuǎn)向支架6、絲杠7、滑桿8、轉(zhuǎn)向桿9、轉(zhuǎn)向電機(jī)10、絲杠螺母11、絲杠齒輪12、轉(zhuǎn)向齒輪13、采樣電阻14、調(diào)速CPU15、可控硅16、測速霍爾17、磁數(shù)環(huán)18、避障傳感器19、支撐桿20、平行支架21、傾斜支架22、主控CPU23、供電電源24、轉(zhuǎn)向限位環(huán)25、限位橡膠圈26、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌27、轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)電機(jī)28、CCD圖像傳感器30、WIFI模塊31、數(shù)據(jù)端口32、減速器33、散熱條34、散熱槽35。

具體實(shí)施方式

以下將結(jié)合具體實(shí)施例對本發(fā)明提供的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說明，應(yīng)理解下述具體實(shí)施方式僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。

如圖1所示為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖，本發(fā)明為一種轉(zhuǎn)向靈活的前驅(qū)智能小車，包括車體、驅(qū)動模塊、轉(zhuǎn)向模塊、調(diào)速模塊、避障模塊以及主控模塊。

車體包括底盤1與殼體2；殼體2配合安裝于底盤1的頂部，兩者之間形成安裝槽；如圖6，底盤1的底部由前至后對稱設(shè)有散熱條34；散熱條34靠近底盤1中部一側(cè)開有散熱槽35；散熱槽35的長度隨其至底盤1前端距離的增加而增加，散熱槽35靠近底盤1外側(cè)的一端的連線為弧線。

驅(qū)動模塊包括驅(qū)動電機(jī)3與車輪4；驅(qū)動電機(jī)3安裝于底盤1的前端，其輸出軸通過驅(qū)動桿5與車輪4相配合安裝，車輪4為麥克納姆輪。

如圖2，轉(zhuǎn)向模塊包括轉(zhuǎn)向支架6、絲杠7、滑桿8、轉(zhuǎn)向桿9以及轉(zhuǎn)向電機(jī)10；轉(zhuǎn)向支架6呈U形桿通過墊塊29水平安裝于底盤1上方，并且與驅(qū)動桿5保持平行；絲杠7以及滑桿8分別水平轉(zhuǎn)動連接于轉(zhuǎn)向支架6的中部以及開口處，絲杠7中部配合安裝有兩側(cè)螺紋反向設(shè)置的絲杠螺母11，并且絲杠7位于絲杠螺母11兩側(cè)的表面對稱設(shè)有限位槽；如圖7，絲杠螺母11的表面配合設(shè)有絲杠齒輪12；轉(zhuǎn)向桿9為電動伸縮桿，一端套設(shè)于滑桿8表面，并與限位槽相配合安裝，另一端套設(shè)于驅(qū)動桿5的表面；如圖8，轉(zhuǎn)向桿9靠近底盤1前端的一側(cè)設(shè)有轉(zhuǎn)向限位環(huán)25；轉(zhuǎn)向限位環(huán)25為橢圓環(huán)，其內(nèi)側(cè)配合設(shè)有一圈限位橡膠圈26；限位橡膠圈26套設(shè)于驅(qū)動桿5的表面，并且限位橡膠圈26的內(nèi)側(cè)為弧面；轉(zhuǎn)向電機(jī)10固定于轉(zhuǎn)向支架6的表面，其輸出軸末端配合安裝有轉(zhuǎn)向齒輪13；轉(zhuǎn)向齒輪13與絲杠齒輪12相嚙合。

并且底盤1的中部還安裝有轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌27；轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌27垂直于底盤1的長度方向，并與轉(zhuǎn)向支架6保持平行，轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)導(dǎo)軌27上還配合安裝有轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)電機(jī)28；墊塊2的頂部設(shè)有墊塊凹槽；轉(zhuǎn)向支架6與轉(zhuǎn)向調(diào)節(jié)電機(jī)28相固定，并且轉(zhuǎn)向支架6的底部沿墊塊29的長度方向設(shè)有支架凸起；支架凸起與墊塊凹槽滑動配合。

如圖3，調(diào)速模塊包括采樣電阻14、調(diào)速CPU15、可控硅16、測速霍爾17以及磁數(shù)環(huán)18；磁數(shù)環(huán)18套設(shè)于驅(qū)動桿5表面；測速霍爾17安裝于磁數(shù)環(huán)18旁，并與調(diào)速CPU15相連；采樣電阻14、調(diào)速CPU15以及可控硅16串聯(lián)接入驅(qū)動電機(jī)3的電機(jī)回路中；還包括減速器33；減速器33與驅(qū)動電機(jī)3的輸出軸相配合安裝。

避障模塊包括避障支架與避障傳感器19；如圖4，避障支架安裝于底盤1的前端，包括支撐桿20、平行支架21以及傾斜支架22；支撐桿20沿底盤1的長度方向?qū)ΨQ安裝于底盤1的前端；平行支架21平行于底盤1設(shè)置，并與支撐桿20垂直固定；傾斜支架22對稱設(shè)置于底盤1的前端兩側(cè)，兩端分別連接平行支架21以及支撐桿20，傾斜支架22與平行支架21所成銳角為30～60°；避障傳感器19均勻且沿長度方向設(shè)置于平行支架21以及傾斜支架22上；并且傾斜支架22與平行支架21均為碳素支架，兩者所成銳角為45°；支撐桿20為碳素桿。

主控模塊包括主控CPU23以及供電電源24；主控CPU23通過供電電源24分別與驅(qū)動電機(jī)3、轉(zhuǎn)向電機(jī)10以及轉(zhuǎn)向桿9相連，并且還分別與調(diào)速CPU15以及避障傳感器19相連。

還包括傳輸模塊；傳輸模塊包括WIFI模塊31與數(shù)據(jù)端口32；WIFI模塊31安裝于殼體2的內(nèi)側(cè)；數(shù)據(jù)端口32與主控CPU23配合連接。

如圖5，殼體2的頂部左右兩側(cè)分別設(shè)有一個CCD圖像傳感器30，且均與主控CPU23相連。

最后需要說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制性技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，那些對本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本技術(shù)方案的宗旨和范圍，均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。