機(jī)器人小車循跡模塊裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種機(jī)器人小車循跡模塊裝置，具體涉及的是機(jī)器人小車循跡模塊電路的元件選取與布局、系統(tǒng)抗干擾設(shè)計等，屬于電路設(shè)計技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]目前，機(jī)器人小車設(shè)計十分熱門，全國乃至世界各地常開展機(jī)器人小車比賽，特別是循跡機(jī)器人小車，要求機(jī)器人小車在白色的地面沿黑線循跡行走。要想穩(wěn)定循跡，這對機(jī)器人小車循跡模塊有一定的設(shè)計要求。傳統(tǒng)的循跡模塊設(shè)計結(jié)構(gòu)簡單，傳感器間距設(shè)置不合理，電路抗干擾性能差，機(jī)器人小車在循跡過程中姿態(tài)不穩(wěn)定左右晃動、易產(chǎn)生誤動作導(dǎo)致小車沖出黑線等等。因此需要設(shè)計一套循跡速度更快、抗干擾性能更強(qiáng)、循跡姿態(tài)更穩(wěn)定的機(jī)器人小車循跡模塊裝置。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為解決現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種循跡速度更快、抗干擾性能更強(qiáng)、循跡姿態(tài)更穩(wěn)定的機(jī)器人小車循跡模塊裝置。
[0004]為了達(dá)到上述實用新型的目的，本實用新型所采用的技術(shù)方案為:
[0005]機(jī)器人小車循跡模塊裝置，其特征在于，包括設(shè)置在電路板上的傳感器和信號處理電路，所述的傳感器與信號處理電路連通，且所述的傳感器平行設(shè)置有四對，依次分別為傳感器A、傳感器B、傳感器C和傳感器D，傳感器A、傳感器B的間距與傳感器C和傳感器D的間距均為XI，而傳感器B、傳感器C的間距則為X2，循跡黑線的寬度為X3，且所述的X2 >X3。
[0006]進(jìn)一步，所述的X2為X3的1.5倍到2倍之間。而所述的Xl彡X3。
[0007]此外，所述的四對傳感器的發(fā)射管均設(shè)置在電路板的前端，而接收管均設(shè)置在電路板的后端，可避免環(huán)境光線對接收管的干擾。
[0008]進(jìn)一步，所述的四對傳感器均由紅外發(fā)射管和紅外接收管組分，即每對傳感器包括一只紅外發(fā)射管和一只紅外接收管。為提高電路的穩(wěn)定性，降低電路的復(fù)雜程度，紅外接收管采用內(nèi)部帶解調(diào)的一體化紅外接收管，其內(nèi)部包括紅外線接收管、帶通放大器、檢波和脈沖整形等信號解調(diào)處理電路。
[0009]更進(jìn)一步，所述的信號處理電路包括調(diào)制信號發(fā)生電路、信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路、波形變換電路及濾波器電路幾個部分。其中，調(diào)制信號發(fā)生電路為矩形波發(fā)生器，用來產(chǎn)生頻率為38kHz的矩形波信號，用來對紅外發(fā)射管發(fā)出的紅外光信號進(jìn)行調(diào)制。
[0010]信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路包括可調(diào)電阻和運算放大器，可調(diào)電阻以分壓的形式將矩形波信號加載到由運算放大器構(gòu)成的電壓跟隨器的輸入端上，用來調(diào)節(jié)紅外發(fā)射管發(fā)出信號的強(qiáng)度，可使傳感器能適應(yīng)不同的工作場合，具體為:所述的可調(diào)電阻的一端子與調(diào)制信號發(fā)生電路的輸出端連接，所述的可調(diào)電阻的另一端子接地，所述的可調(diào)電阻中間的滑動端子與運算放大器的同相輸入端連接，所述的運算放大器的輸出端與運算放大器的反相輸入端連接，運算放大器的輸出端作為信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路的信號輸出端。
[0011]此外，由于相同材質(zhì)的循跡面上不同區(qū)域紅外光的反射率可能不同，導(dǎo)致傳感器易檢測到干擾信號，波形變換電路用來對一體化紅外接收管輸出的信號進(jìn)行整形濾波，濾去因循跡面反射率不同帶來的干擾信號，所述的波形變換電路包括施密特觸發(fā)器或滯回比較器，且施密特觸發(fā)器或滯回比較器的兩個閾值電壓均設(shè)置為可調(diào)節(jié)的電壓，這可使循跡模塊能在不同反射率的循跡面上進(jìn)行穩(wěn)定循跡。
[0012]由于信號處理電路所處的環(huán)境可能存在高頻干擾信號，為提高電路的可靠性，在波形變換電路后接一濾波器電路濾去高頻干擾信號。本實用新型所述的濾波器電路為低通濾波器，濾波器電路包括一電阻和一電容器，所述的電阻的一端子與施密特觸發(fā)器輸出端連接，所述的電容器的一端子接地，所述的電阻的另一端子與電容器的另一端子連接在一起同時作為機(jī)器人小車循跡模塊裝置的信號輸出端。
[0013]本實用新型的有益效果在于:本實用新型所述的傳感器之間的間距依照循跡黑線的寬度來合理設(shè)定，因此將使機(jī)器人小車循跡姿態(tài)更加穩(wěn)定，循跡速度更快。紅外傳感器信號經(jīng)調(diào)制、解調(diào)處理，能使傳感器有效避開環(huán)境光的干擾。采用波形變換電路濾去因循跡面反射率不同帶來的干擾信號。在波形變換電路的輸出端接有低通濾波器電路，濾去了系統(tǒng)高頻干擾信號。因此，機(jī)器人小車循跡模塊裝置循跡姿態(tài)更加穩(wěn)定，循跡效果更好，系統(tǒng)抗干擾性能得到很大提高，并且循跡模塊能在不同反射率的循跡面上進(jìn)行穩(wěn)定循跡。
【附圖說明】
[0014]圖1為本實用新型一實施例的元件布局結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖2為本實用新型所述的信號處理電路一實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖3為本實用新型所述的調(diào)制信號發(fā)生電路一實施例的電路原理圖；
[0017]圖4為本實用新型所述的信號強(qiáng)度調(diào)節(jié)電路一實施例的電路原理圖；
[0018]圖5為本實用新型所述的波形變換電路及濾波器電路一實施例的電路原理圖。
[0019]圖中主要附圖標(biāo)記含義為:
[0020]1、電路板2、傳感器3、紅外發(fā)射管4、一體化紅外接收管 5、信號處理電路6、巡跡黑線。
[0021]【具體實施方式】:
[0022]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本實用新型做具體的介紹。
[0023]圖1為本實用新型一實施例的元件布局結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]如圖1所示:機(jī)器人小車循跡模塊裝置，包括設(shè)置在電路板I上的傳感器2和信號處理電路5，所述的傳感器2同時與信號處理電路5連通。
[0025]在本實施例中，所述的傳感器2平行設(shè)置有四對，依次分別為傳感器A、傳感器B、傳感器C和傳感器D，傳感器A、傳感器B的間距與傳感器C和傳感器D的間距均為XI，而傳感器B、傳感器C的間距則為X2，循跡黑線位于傳感器B和傳感器C之間，循跡黑線的寬度為X3，且所述的X2 > X3。每個傳感器2位置平行，擺放嚴(yán)格。
[0026]在循跡黑線6轉(zhuǎn)彎弧度不大時，當(dāng)傳感器B碰到循跡黑線6時，機(jī)器人小車左轉(zhuǎn)，當(dāng)傳感器C碰到循跡黑線6時，機(jī)器人小車右轉(zhuǎn)，一旦循跡黑線6處于傳感器B和傳感器C之間且與傳感器B和傳感器C不接觸時，小車直行。為保證小車循跡更加自由，且車身中心線不能偏離循跡黑線6太遠(yuǎn)，尺寸X2應(yīng)設(shè)置為X3的1.5倍到2倍之間，這樣的尺寸設(shè)計可保證機(jī)器人小車循跡更加自由，車身不會左右頻繁晃動。因此傳感器B和傳感器C的作用是保證機(jī)器人小車左右轉(zhuǎn)向循跡。
[0027]在循跡黑線6轉(zhuǎn)彎弧度較大時，機(jī)器人小車將做較大弧度的轉(zhuǎn)彎。以左轉(zhuǎn)為例，此時循跡黑線6可能會脫離傳感器B進(jìn)入到傳感器A和傳感器B之間。當(dāng)傳感器A檢測到循跡黑線6時，此時循跡小車應(yīng)左轉(zhuǎn)，并且一直保持左轉(zhuǎn)狀態(tài)直到循跡黑線6脫離傳感器B而進(jìn)入到傳感器B和傳感器C之間為止，這可保證機(jī)器人小車即使脫離了循跡線也能保持當(dāng)前轉(zhuǎn)向自動回到循跡線上來，可使機(jī)器人小車能循跡較大弧度的循跡線。右轉(zhuǎn)情形與左轉(zhuǎn)類似在此不再贅述。因此傳感器A和傳感器D的作用是保證機(jī)器人小車即使脫離了循跡線還能再回到循跡線上，而為了保證轉(zhuǎn)彎迅速，在設(shè)計中，尺寸Xl與X3相等，或者Xl稍小于X3。
[0028]圖2為本實用新型所述的信號處理電路一實施例的電路結(jié)構(gòu)示意圖。
[0029]如圖2所示:每對傳感器2包括一只紅外發(fā)射管3和一只一體化紅