本發(fā)明涉及一種用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

近年來(lái)機(jī)器學(xué)習(xí)發(fā)展迅速，將機(jī)器學(xué)習(xí)運(yùn)用到工業(yè)生產(chǎn)領(lǐng)域的重要性不言而喻。高校的機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域的教學(xué)，很難讓學(xué)生在實(shí)驗(yàn)中對(duì)機(jī)器學(xué)習(xí)有深刻的認(rèn)識(shí)；在研究機(jī)器學(xué)習(xí)領(lǐng)域，也需要一種可以利用機(jī)器學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備，簡(jiǎn)便、直觀、經(jīng)濟(jì)地對(duì)理論進(jìn)行驗(yàn)證。但是，上述利用機(jī)器學(xué)習(xí)的實(shí)驗(yàn)設(shè)備并不常見(jiàn)。

例如，申請(qǐng)?zhí)枮?01610450044.3的中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公開(kāi)了一種三軸風(fēng)擺運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置，其特征在于，包括三軸風(fēng)擺和上位機(jī)，所述三軸風(fēng)擺包括支架，所述支架包括立柱和懸臂，所述支架上設(shè)置有電源、控制裝置和驅(qū)動(dòng)裝置，所述懸臂的自由端通過(guò)萬(wàn)向節(jié)與擺桿相連，所述擺桿與托架相連，所述托架上設(shè)置有角度傳感器和三軸電機(jī)，所述三軸電機(jī)上安裝有正反槳；所述控制裝置包括依次相連的數(shù)據(jù)分類模塊、數(shù)據(jù)記錄模塊、信息處理模塊、分析和指令執(zhí)行模塊，所述角度傳感器、控制裝置、驅(qū)動(dòng)裝置通過(guò)傳輸系統(tǒng)依次相連，所述驅(qū)動(dòng)裝置與三軸電機(jī)相連，所述電源向控制裝置和三軸電機(jī)供電；所述控制裝置通過(guò)通訊接口連接上位機(jī)；所述上位機(jī)包括處理器和與其相連的顯示屏、揚(yáng)聲器、輸入裝置、雙向通訊模塊，所述上位機(jī)通過(guò)多種交互模式控制三軸風(fēng)擺的運(yùn)動(dòng)或調(diào)節(jié)其狀態(tài)。該平臺(tái)涉及了運(yùn)動(dòng)檢測(cè)、控制算法、機(jī)器學(xué)習(xí)等多方面的訓(xùn)練，適合自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)、電子信息技術(shù)等多專業(yè)學(xué)生進(jìn)行實(shí)踐訓(xùn)練。

上述發(fā)明采用三軸風(fēng)擺運(yùn)動(dòng)控制的實(shí)驗(yàn)教學(xué)裝置，具有不確定性。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)，提供兩種不同的傳感器，通過(guò)兩種不同的算法互相監(jiān)督學(xué)習(xí)控制車模型的運(yùn)行情況，實(shí)現(xiàn)對(duì)有監(jiān)督的機(jī)器學(xué)習(xí)簡(jiǎn)便、直觀、經(jīng)濟(jì)地進(jìn)行驗(yàn)證及試驗(yàn)的目的。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

一種用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)，包括：車和賽道，所述車能夠移動(dòng)的設(shè)置在所述賽道上，所述車包括方向控制模塊、速度控制模塊、第一信息采集模塊、第二信息采集模塊、旋轉(zhuǎn)編碼模塊、供電模塊、電壓轉(zhuǎn)換模塊和信息收集及控制模塊，所述供電模塊通過(guò)所述電壓轉(zhuǎn)換模塊連接于所述方向控制模塊、速度控制模塊、第一信息采集模塊、第二信息采集模塊和信息收集及控制模塊，所述方向控制模塊、速度控制模塊、第一信息采集模塊、第二信息采集模塊和旋轉(zhuǎn)編碼模塊分別連接于所述信息收集及控制模塊，所述賽道由路面和邊沿組成，所述路面下鋪設(shè)通有交變電流的電線，所述旋轉(zhuǎn)編碼模塊連接于車的后輪，所述第一信息采集模塊為2-8個(gè)采集賽道上電磁信號(hào)的L-C振蕩電路采集器，所述L-C振蕩電路采集器連接于所述信息收集及控制模塊并設(shè)置在所述車的前方，所述第二信息采集模塊為采集賽道上光學(xué)信號(hào)的CMOS攝像頭，所述CMOS攝像頭連接于所述信息收集及控制模塊并設(shè)置在所述車上。

進(jìn)一步地，所述第一信息采集模塊為6個(gè)L-C振蕩電路采集器，所述第一信息采集模塊包括三組沿車前進(jìn)中心線對(duì)稱的L-C振蕩電路采集器，每組L-C振蕩電路采集器的設(shè)置高度與設(shè)置方向均不同。

進(jìn)一步地，所述車包括濾波、放大及整流模塊，所述第一信息采集模塊和第二信息采集模塊通過(guò)所述濾波、放大及整流模塊連接于所述信息收集及控制模塊。

進(jìn)一步地，所述方向控制模塊是以5v供電并使用5vPWM波驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)向的伺服器，所述伺服器控制車的舵機(jī)。

進(jìn)一步地，所述速度控制模塊是以9v供電并使用5vPWM波驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)速的直流電機(jī)。

進(jìn)一步地，所述信息收集及控制模塊為單片機(jī)，所述單片機(jī)為飛思卡爾的K60系列單片機(jī)，所述單片機(jī)的工作電壓為0-3.3v，所述單片機(jī)連接于上位機(jī)。

進(jìn)一步地，所述供電模塊是一塊9v的鋰電池，所述9v的鋰電池連接于所述電壓轉(zhuǎn)換模塊。

進(jìn)一步地，所述路面下鋪設(shè)通有交變電流的范圍為19-21KHz，80-120mA。

進(jìn)一步地，所述電壓轉(zhuǎn)換模塊包括9v轉(zhuǎn)5v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)3.3v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)-5v電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述供電模塊通過(guò)9v轉(zhuǎn)5v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)3.3v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)-5v電壓轉(zhuǎn)換模塊分別連接于所述方向控制模塊、信息收集及控制模塊和濾波、放大及整流模塊。

進(jìn)一步地，所述9v轉(zhuǎn)5v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)3.3v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)-5v電壓轉(zhuǎn)換模塊之間通過(guò)光耦或鎖存器做隔離處理。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)越效果在于：

1、本發(fā)明所述的用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)，通過(guò)配合設(shè)置第一信息采集模塊和第二信息采集模塊，實(shí)現(xiàn)兩種不同的算法互相監(jiān)督學(xué)習(xí)以控制車模型的運(yùn)行。

2、本發(fā)明所述的用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置旋轉(zhuǎn)編碼模塊，使單片機(jī)對(duì)速度控制模塊的控制更精確。

3、本發(fā)明所述的用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)，通過(guò)設(shè)置光耦或鎖存器，有效的避免了不同的模塊之間電流的倒灌或損壞硬件的現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明所述的用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)的示意圖；

圖2為本發(fā)明所述的L-C振蕩電路采集器的電路圖。

附圖標(biāo)記如下：

1-方向控制模塊、2-速度控制模塊、3-第一信息采集模塊、31-L-C振蕩電路采集器、4-第二信息采集模塊、41-CMOS攝像頭、5-旋轉(zhuǎn)編碼模塊、6-供電模塊、7-電壓轉(zhuǎn)換模塊、8-信息收集及控制模塊、9-路面、10-邊沿、11-濾波、放大及整流模塊、12-上位機(jī)。

具體實(shí)施方式

如附圖1所示，一種用于監(jiān)督學(xué)習(xí)的智能車系統(tǒng)，包括：車和賽道，所述車能夠移動(dòng)的設(shè)置在所述賽道上，所述車包括方向控制模塊1、速度控制模塊2、第一信息采集模塊3、第二信息采集模塊4、旋轉(zhuǎn)編碼模塊5、供電模塊6、電壓轉(zhuǎn)換模塊7和信息收集及控制模塊8，所述供電模塊6通過(guò)所述電壓轉(zhuǎn)換模塊7連接于所述方向控制模塊1、速度控制模塊2、第一信息采集模塊3、第二信息采集模塊4和信息收集及控制模塊8，所述方向控制模塊1、速度控制模塊2、第一信息采集模塊3、第二信息采集模塊4和旋轉(zhuǎn)編碼模塊5分別連接于所述信息收集及控制模塊8，所述賽道由路面9和邊沿10組成，所述路面9下鋪設(shè)通有交變電流的電線，所述旋轉(zhuǎn)編碼模塊5連接于所述車的后輪，所述第一信息采集模塊3為2-8個(gè)采集賽道上電磁信號(hào)的L-C振蕩電路采集器31，所述L-C振蕩電路采集器31連接于所述信息收集及控制模塊8并設(shè)置在所述車的前方，所述第二信息采集模塊4為采集賽道上光學(xué)信號(hào)的CMOS攝像頭41，所述CMOS攝像頭41連接于所述信息收集及控制模塊8并設(shè)置在所述車上；所述第一信息采集模塊3為6個(gè)L-C振蕩電路采集器31，所述第一信息采集模塊3包括三組沿車前進(jìn)中心線對(duì)稱的L-C振蕩電路采集器31，每組L-C振蕩電路采集器31的設(shè)置高度與設(shè)置方向均不同；所述車包括濾波、放大及整流模塊11，所述第一信息采集模塊3和第二信息采集模塊4通過(guò)所述濾波、放大及整流模塊11連接于所述信息收集及控制模塊8；所述方向控制模塊1是以5v供電并使用5vPWM波驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)向的伺服器，所述伺服器控制車的舵機(jī)；所述速度控制模塊2是以9v供電并使用5vPWM波驅(qū)動(dòng)控制轉(zhuǎn)速的直流電機(jī)；所述信息收集及控制模塊8為單片機(jī)，所述單片機(jī)為飛思卡爾的K60系列單片機(jī)，所述單片機(jī)的工作電壓為0-3.3v，所述單片機(jī)連接于上位機(jī)12；所述供電模塊6是一塊9v的鋰電池，所述9v的鋰電池連接于所述電壓轉(zhuǎn)換模塊7；所述路面9下鋪設(shè)通有交變電流的范圍為19-21KHz，80-120mA；所述電壓轉(zhuǎn)換模塊7包括9v轉(zhuǎn)5v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)3.3v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)-5v電壓轉(zhuǎn)換模塊，所述供電模塊6通過(guò)9v轉(zhuǎn)5v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)3.3v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)-5v電壓轉(zhuǎn)換模塊分別連接于所述方向控制模塊1、信息收集及控制模塊8和濾波、放大及整流模塊11；所述9v轉(zhuǎn)5v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)3.3v電壓轉(zhuǎn)換模塊、9v轉(zhuǎn)-5v電壓轉(zhuǎn)換模塊之間通過(guò)光耦或鎖存器做隔離處理。

如附圖2所示，附圖2為L(zhǎng)-C振蕩電路采集器31的電路圖，圖中，C為電容，大小為6.8nF；L為電感，大小為10mH；GND為接地電路，接到0V電壓處；signal為該信號(hào)采集器的輸出。

其中，賽道的寬度為450mm，邊沿10的寬度為20-30mm；車的寬度為100-250mm；將路面9和邊沿10設(shè)置成不同的顏色以便于CMOS攝像頭41的采集，作為一種優(yōu)選，將路面9設(shè)置為白色，其材質(zhì)為kt板，將邊沿10設(shè)置為黑色；將6個(gè)L-C振蕩電路采集器31設(shè)置在車前方300-500mm的位置；所述單片機(jī)為32位單片機(jī)；所述上位機(jī)12為電腦，通過(guò)電腦修改單片機(jī)的控制策略。

其中，賽道還包括賽道供電模塊，所述賽道供電模塊能夠供應(yīng)19-21KHz，80-120mA的交變電流，作為一種優(yōu)選，所述賽道供電模塊能夠供應(yīng)20KHz，100mA的交變電流。

單片機(jī)通過(guò)濾波、放大及整流模塊11對(duì)6個(gè)L-C振蕩電路采集器31采集到的數(shù)據(jù)進(jìn)行濾波，可以通過(guò)對(duì)傳回的10組數(shù)據(jù)采取去掉兩個(gè)最大數(shù)值和兩個(gè)最小數(shù)值后取均值的辦法進(jìn)行濾波，對(duì)單片機(jī)收集到的數(shù)據(jù)與L-C振蕩電路采集器31的高度、角度的對(duì)應(yīng)關(guān)系表輸入到單片機(jī)中，再根據(jù)6個(gè)L-C振蕩電路采集器31與電磁信號(hào)源的幾何位置關(guān)系，解算出電磁信號(hào)源的位置和角度，同時(shí)也能得知車的位置和角度。

單片機(jī)對(duì)CMOS攝像頭41采集到的圖像做二值化處理，CMOS攝像機(jī)41拍攝的路面為0，拍攝的邊沿為1，以此對(duì)自身位置、前方跑道形狀進(jìn)行判斷，單片機(jī)通過(guò)兩種不同傳感器對(duì)自身位置判斷后，通過(guò)控制舵機(jī)進(jìn)行轉(zhuǎn)向控制、通過(guò)控制電機(jī)進(jìn)行速度控制，以旋轉(zhuǎn)編碼模塊5作為速度的反饋控制進(jìn)行速度的精確控制。

單片機(jī)根據(jù)不同的算法對(duì)基于兩種不同的傳感器的控制相互學(xué)習(xí)，達(dá)到相互監(jiān)督學(xué)習(xí)的效果。

本發(fā)明并不限于上述實(shí)施方式，在不背離本發(fā)明的實(shí)質(zhì)內(nèi)容的情況下，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以想到的任何變形、改進(jìn)、替換均落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。