本實用新型涉及一種具有巡線功能的小車，更具體的說，尤其涉及一種利用單電機(jī)轉(zhuǎn)向和單電機(jī)驅(qū)動的具有巡線功能的小車。

背景技術(shù)：

結(jié)構(gòu)可改動、控制程序可調(diào)的汽車模型，是諸多高校實驗教學(xué)的工具之一。汽車模型不僅具有典型的機(jī)械機(jī)構(gòu)，而且其驅(qū)動系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)和電控系統(tǒng)都與教學(xué)內(nèi)容極其相符，通過模擬汽車模型的控制，便于加深對機(jī)械設(shè)計、電學(xué)理論、控制理論的認(rèn)識和理解，可為學(xué)生走向社會、走向?qū)嵺`奠定良好的技術(shù)理論、打下牢固的應(yīng)用能力。

汽車模型的種類繁多，結(jié)構(gòu)不一，結(jié)構(gòu)復(fù)雜的汽車模型不僅價格高昂，而且控制程序也相對復(fù)雜，不利于教學(xué)中學(xué)生的快速理解和學(xué)習(xí)。從最基本的結(jié)構(gòu)上來講，汽車模型只需具有轉(zhuǎn)向、驅(qū)動功能即可，轉(zhuǎn)向即控制汽車前輪進(jìn)行一定角度的轉(zhuǎn)動，但現(xiàn)有的汽車模型有利用兩個電機(jī)分別驅(qū)動兩前輪，通過控制兩前輪的轉(zhuǎn)速查來控制轉(zhuǎn)向，這種控制方式，不僅編程復(fù)雜，而且也不便于學(xué)生的快速理解。譬如，在模擬汽車自動巡線功能時，不僅要考慮激光接收器的輸出信號，還需要調(diào)試汽車的轉(zhuǎn)向、驅(qū)動信號，相對比較復(fù)雜。因此，發(fā)展一種結(jié)構(gòu)簡單、控制方便的汽車模型，有利于理論教學(xué)的實施。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型為了克服上述技術(shù)問題的缺點，提供了一種具有巡線功能的小車。

本實用新型的具有巡線功能的小車，包括底盤、兩前輪、兩后輪、轉(zhuǎn)向電機(jī)、后驅(qū)電機(jī)、蓄電池和控制電路板，兩前輪設(shè)置于底盤前端的兩側(cè)，底盤的后端設(shè)置有后軸，兩后輪設(shè)置于后軸的兩端，轉(zhuǎn)向電機(jī)和后驅(qū)電機(jī)分別固定于底盤的前端和后端，蓄電池和控制電路板固定于底盤上；其特征在于：前輪轉(zhuǎn)動設(shè)置于前軸上，前軸轉(zhuǎn)動設(shè)置于豎向的轉(zhuǎn)軸上，轉(zhuǎn)軸的上端和下端分別通過上連桿和下連桿固定于底盤上，前軸通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸相連接；后驅(qū)電機(jī)的輸出軸與后軸相平行，后軸上固定有被動齒輪，后驅(qū)電機(jī)的輸出軸上固定有與被動齒輪相嚙合的主動齒輪；

后軸上設(shè)置有編碼盤，編碼盤的兩側(cè)設(shè)置有光電編碼器；底盤的前端固定有前橫梁，前橫梁的上方設(shè)置有固定板，固定板通過多根支撐桿與前橫梁相連接，固定板上設(shè)置有水平一字形間隔排列的多個激光發(fā)射器，每兩個相鄰的激光發(fā)生器的下方設(shè)置有激光接收器。

本實用新型的具有巡線功能的小車，控制電路板上設(shè)置有微控制器及與其相連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊和直流電機(jī)驅(qū)動模塊，光電編碼器、激光發(fā)射器和激光接收器均勻微控制器相連接；微控制器通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊、直流電機(jī)驅(qū)動模塊分別驅(qū)使轉(zhuǎn)向電機(jī)、后驅(qū)電機(jī)的運(yùn)行。

本實用新型的具有巡線功能的小車，所述轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向桿、轉(zhuǎn)向連桿和轉(zhuǎn)向板組成，轉(zhuǎn)向板豎向設(shè)置，轉(zhuǎn)向板的上端固定于轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸上；轉(zhuǎn)向桿的前端固定于前軸上，連桿的一端鉸接于轉(zhuǎn)向桿的后端，連桿的另一端鉸接于轉(zhuǎn)向板的下端。

本實用新型的具有巡線功能的小車，所述后軸通過兩軸承設(shè)置于底盤上，后軸上設(shè)置有使兩后輪可進(jìn)行差速轉(zhuǎn)動的差速器。

本實用新型的有益效果是：本實用新型的具有巡線功能的小車，兩前輪通過前軸轉(zhuǎn)動設(shè)置于轉(zhuǎn)軸上，且轉(zhuǎn)軸通過上連桿和下連桿固定于底盤上，前軸通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸相連接，實現(xiàn)了在轉(zhuǎn)向電機(jī)的驅(qū)動下前輪的轉(zhuǎn)向功能；通過在后軸上設(shè)置被動齒輪，通過后驅(qū)電機(jī)上主動齒輪與被動齒輪的嚙合，實現(xiàn)了后驅(qū)電機(jī)驅(qū)使小車前行和后退的作用。通過在后輪上設(shè)置編碼盤和光電編碼器，實現(xiàn)了對小車運(yùn)行速度的測量；通過在小車前端的固定板上設(shè)置多個激光發(fā)射器和激光接收器，使得小車具有沿黑色軌跡線行走的功能。本實用新型的具有巡線功能的小車，行走、轉(zhuǎn)向均由單電機(jī)進(jìn)行驅(qū)動，運(yùn)行速度可測，可按照地面上的軌跡線行走，結(jié)構(gòu)簡單合理，控制方法簡單，適于教學(xué)應(yīng)用。

附圖說明

圖1為本實用新型的具有巡線功能的小車的主視圖；

圖2為本實用新型的具有巡線功能的小車的右視圖；

圖3為本實用新型中前輪的剖視圖；

圖4為本實用新型中轉(zhuǎn)向連桿與轉(zhuǎn)向板的連接示意圖；

圖5為本實用新型中控制電路的原理圖。

圖中：1底盤，2前輪，3后輪，4后軸，5前軸，6轉(zhuǎn)軸，7下連桿，8上連桿，9轉(zhuǎn)向桿，10轉(zhuǎn)向電機(jī)，11后驅(qū)電機(jī)，12轉(zhuǎn)向連桿，13轉(zhuǎn)向板，14差速器，15軸承，16被動齒輪，17主動齒輪，18蓄電池，19控制電路板，20轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸；21編碼盤，22光電編碼器，23激光發(fā)射器，24前橫梁，25固定板，26支撐桿，27激光接收器，28微控制器，29步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊，30直流電機(jī)驅(qū)動模塊。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖與實施例對本實用新型作進(jìn)一步說明。

如圖1所示，給出了本實用新型的模型小車的結(jié)構(gòu)示意圖，其包括底盤1、兩前輪2、兩后輪3、后軸4、轉(zhuǎn)向電機(jī)10、后驅(qū)電機(jī)11、蓄電池18、控制電路板18，底盤1起固定和支撐作用，其整體上為長方形，兩前輪2設(shè)置于底盤1前端兩側(cè)，兩后輪3設(shè)置于底盤1后端兩側(cè)。后軸4通過兩軸承15轉(zhuǎn)動固定于底盤1的兩端，兩后輪3固定于后軸4的兩端。后軸4上設(shè)置有差速器14，以使兩后輪可進(jìn)行差速轉(zhuǎn)動。

所示后軸4上固定有編碼盤21，編碼盤21上均勻開設(shè)有鏤空區(qū)，光電編碼器22固定于底盤1上，光電編碼器22上的發(fā)射管和接收管分別位于編碼盤21的兩側(cè)，通過對接收管單位時間內(nèi)被阻擋的次數(shù)，來計算小車的前進(jìn)或后退速度。

所示底盤1的前端固定有前橫梁24，前橫梁24的上方設(shè)置有固定板25，固定板25通過多根支撐桿26固定于前橫梁24上。固定板25的上部固定有8個激光發(fā)射器23，下部固定有4個激光接收器27，8個激光發(fā)射器23等間隔水平排列，每兩個相鄰的激光發(fā)射器23的下方設(shè)置一個激光接收器27。激光發(fā)射器23發(fā)出的激光經(jīng)地面或地面上的黑色反光條發(fā)射后，會被激光接收器23接收，通過判斷4個激光接收器27所接收的光信號的強(qiáng)弱和變化，來控制小車的轉(zhuǎn)向，進(jìn)而實現(xiàn)巡線作用。

如圖5所示，給出了本實用新型中控制電路的原理圖，控制電路板19上設(shè)置有控制電路，控制電路由微控制器28及與其連接的步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊29和直流電機(jī)驅(qū)動模塊30組成，微控制器28具有信號采集、數(shù)據(jù)運(yùn)算和控制輸出的作用。激光發(fā)射器23與微控制器28的輸出端相連，以控制激光發(fā)射器23發(fā)出激光信號，光電編碼器22和激光接收器27均與微控制器28的輸入端相連接，以實現(xiàn)轉(zhuǎn)速測量和行走方向的控制。轉(zhuǎn)向電機(jī)10采用步進(jìn)電機(jī)，后驅(qū)電機(jī)11采用直流電機(jī)，微控制器28通過步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動模塊29實現(xiàn)對轉(zhuǎn)向電機(jī)10的控制，通過直流電機(jī)驅(qū)動模塊30實現(xiàn)對后驅(qū)電機(jī)11的控制。

所示的兩前輪2分別轉(zhuǎn)動設(shè)置于各自的前軸5上，如圖3所示，給出了本實用新型中前輪的剖視圖，轉(zhuǎn)軸6穿過前軸5，前軸5水平沿水平方向，轉(zhuǎn)軸6為豎向方向，轉(zhuǎn)軸6轉(zhuǎn)動地設(shè)置于前軸5上。所示轉(zhuǎn)軸6的下端通過下連桿7固定于底盤1上，轉(zhuǎn)軸6的上端通過上連桿8固定于底盤1上，這樣就實現(xiàn)了前輪2與底盤1的固定連接，同時還保證了前輪2繞轉(zhuǎn)軸6的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動，以實現(xiàn)前輪2的轉(zhuǎn)向。

所示的轉(zhuǎn)向電機(jī)10固定于底盤1的前端，每個前輪2上的前軸5均通過轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)與轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸20相連接，如圖4所示，給出了本實用新型中轉(zhuǎn)向連桿與轉(zhuǎn)向板的連接示意圖，所示的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)由轉(zhuǎn)向桿9、轉(zhuǎn)向連桿12和轉(zhuǎn)向板13組成，轉(zhuǎn)向桿9的前端固定于前軸5上，后端與轉(zhuǎn)向桿9的外端相鉸接，轉(zhuǎn)向桿9的內(nèi)端鉸接于轉(zhuǎn)向板13的下端。轉(zhuǎn)向板13為沿豎直方向設(shè)置的長方形，轉(zhuǎn)向電機(jī)的輸出軸20固定于轉(zhuǎn)向板13的上端。

當(dāng)需要右轉(zhuǎn)彎時，由車尾朝車頭看去，轉(zhuǎn)向電機(jī)10驅(qū)使轉(zhuǎn)向板13順時針轉(zhuǎn)動，左側(cè)的轉(zhuǎn)向連桿12左移，驅(qū)使左側(cè)的前輪2沿轉(zhuǎn)軸6順時針轉(zhuǎn)動（由上朝下望去）；右側(cè)的轉(zhuǎn)向連桿12也左移，驅(qū)使右側(cè)的前輪2沿轉(zhuǎn)軸6順時針轉(zhuǎn)動（由上朝下望去），進(jìn)而實現(xiàn)了右轉(zhuǎn)彎。

當(dāng)需要左轉(zhuǎn)彎時，由車尾朝車頭看去，轉(zhuǎn)向電機(jī)10驅(qū)使轉(zhuǎn)向板13逆時針轉(zhuǎn)動，左側(cè)的轉(zhuǎn)向連桿12右移，驅(qū)使左側(cè)的前輪2沿轉(zhuǎn)軸6逆時針轉(zhuǎn)動（由上朝下望去）；右側(cè)的轉(zhuǎn)向連桿12也右移，驅(qū)使右側(cè)的前輪2沿轉(zhuǎn)軸6逆時針轉(zhuǎn)動（由上朝下望去），進(jìn)而實現(xiàn)了左轉(zhuǎn)彎。

后驅(qū)電機(jī)11固定于底盤1的后端，后驅(qū)電機(jī)11的輸出軸與后軸4平行設(shè)置，后軸4上固定有被動齒輪16，后驅(qū)電機(jī)11的輸出軸上固定有主動齒輪17，主動齒輪17與被動齒輪16相嚙合，以實現(xiàn)后驅(qū)電機(jī)11驅(qū)使后輪3進(jìn)行轉(zhuǎn)動。所示主動齒輪17的直徑小于被動齒輪16的直徑，以實現(xiàn)減速功能。所示的蓄電池18和控制電路板19設(shè)置于轉(zhuǎn)向電機(jī)10與后驅(qū)電機(jī)11之間，蓄電池18為轉(zhuǎn)向電機(jī)10、后驅(qū)電機(jī)11和控制電路板19的工作提供電能，控制電路板19控制整個模型小車的運(yùn)行。