一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)，涉及機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域，包括智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊、通訊模塊、智能車輛人機(jī)界面模塊、智能車輛控制器模塊和定位模塊。其中，智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊和通訊模塊設(shè)置于Arduino小車內(nèi)，智能車輛人機(jī)界面模塊、智能車輛控制器模塊和定位模塊設(shè)置于計(jì)算機(jī)內(nèi)，Arduino小車通過(guò)通訊模塊與計(jì)算機(jī)相連并進(jìn)行通訊。能夠模擬真實(shí)智能車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將傳感器數(shù)據(jù)返回給控制器，動(dòng)態(tài)顯示智能車輛在交通系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)情況，從而代替以真實(shí)智能車輛對(duì)控制器性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或者軟件仿真的方式，為智能車輛控制器提供了一種調(diào)試和性能測(cè)試的新的方法。
【專利說(shuō)明】
一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001 ]本發(fā)明涉及一種運(yùn)動(dòng)控制仿真系統(tǒng)，具體涉及一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)，屬于機(jī)器人技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]智能車輛是智能交通系統(tǒng)的重要組成部分，先進(jìn)的智能車輛運(yùn)動(dòng)控制器對(duì)于減少交通事故的發(fā)生、大幅優(yōu)化道路通行效率、減少能源的消耗與尾氣的排放具有重大意義。
[0003]目前，智能車輛運(yùn)動(dòng)控制器的調(diào)試和性能的測(cè)試主要有實(shí)車測(cè)試與軟件仿真兩種方法，但是存在著以下冋題:
[0004]1.實(shí)車測(cè)試:首先，若智能車輛運(yùn)動(dòng)控制器存在較大問(wèn)題，在真實(shí)車輛上進(jìn)行測(cè)試，一旦智能車輛不受控制會(huì)對(duì)調(diào)試人員造成很大的安全威脅;其次，使用全尺寸的車輛耗資巨大，當(dāng)不受控制器件燒壞帶來(lái)較大的經(jīng)濟(jì)損失;最后，不便于測(cè)試智能車輛運(yùn)動(dòng)控制器在傳感器、執(zhí)行器和通訊出現(xiàn)故障時(shí)的響應(yīng)情況。
[0005]2.軟件仿真:使用仿真軟件(如ADVISOR)測(cè)試控制器，與現(xiàn)實(shí)的車輛運(yùn)行環(huán)境脫節(jié)，不能體現(xiàn)真實(shí)車輛的動(dòng)態(tài)特性，測(cè)試效果與實(shí)際效果不一致。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明目的在于針對(duì)現(xiàn)有智能車輛運(yùn)動(dòng)控制器的調(diào)試和性能測(cè)試在真實(shí)車輛上進(jìn)行和軟件仿真環(huán)境進(jìn)行所帶來(lái)的一系列問(wèn)題，提出了一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)，其能夠模擬真實(shí)智能車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將傳感器數(shù)據(jù)返回給控制器，動(dòng)態(tài)顯示智能車輛在交通系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)情況，從而代替以真實(shí)智能車輛對(duì)控制器性能進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試或者軟件仿真的方式，以此來(lái)達(dá)到節(jié)約成本、確保安全、避免經(jīng)濟(jì)損失、方便各種交通路況并能真實(shí)的反應(yīng)控制器的性能的效果，為智能車輛控制器提供了一種調(diào)試和性能測(cè)試的新的方法。
[0007]本發(fā)明解決技術(shù)問(wèn)題采用的技術(shù)方案如下:
[0008]—種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)，所述的仿真系統(tǒng)包括:智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊、通訊模塊、智能車輛人機(jī)界面模塊、智能車輛控制器模塊和定位模塊，其中，智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊和通訊模塊設(shè)置于Arduino小車內(nèi)，智能車輛人機(jī)界面模塊、智能車輛控制器模塊和定位模塊設(shè)置于計(jì)算機(jī)內(nèi),Arduino小車通過(guò)通訊模塊與計(jì)算機(jī)相連并進(jìn)行通訊。所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊在接收所述智能車輛控制器模塊的命令后，通過(guò)各傳感器計(jì)算小車的運(yùn)動(dòng)情況與周圍環(huán)境情況，并將相應(yīng)的結(jié)果反饋給該智能車輛控制器模塊。
[0009]智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊，包括Arduino小車車身、電源模塊、直流電機(jī)模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊、制動(dòng)舵機(jī)模塊、紅外測(cè)距模塊、編碼器模塊、加速度計(jì)與陀螺儀模塊、攝像頭模塊和Arduino核心板。所述的小車車身包括車架與前后兩組輪，其中，前車輪與轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊相連來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)向，后車輪與直流電機(jī)模塊和制動(dòng)舵機(jī)模塊相連用來(lái)提供小車前進(jìn)的動(dòng)力和剎車制動(dòng)，所述的車身結(jié)構(gòu)與真實(shí)車輛很相似，能夠反映真實(shí)車輛的情況。所述的電源模塊分別與直流電機(jī)模塊和Arduino核心板相連，用來(lái)為小車運(yùn)行提供能源，該電源模塊可以提供12V的直流電機(jī)用電和7.2V Arduino核心板供電。所述的直流電機(jī)模塊分別與小車后輪、Arduino核心板和電源模塊相連，用來(lái)提供小車前進(jìn)的動(dòng)力，該直流電機(jī)模塊從Arduino核心板獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送的電機(jī)指令轉(zhuǎn)速。所述的轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊分別與小車前輪和Arduino核心板相連，模擬真實(shí)車輛的轉(zhuǎn)向裝置，用來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)向，該轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊從Arduino核心板獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送的車輪指令轉(zhuǎn)角。所述的制動(dòng)舵機(jī)模塊分別與后輪和Arduino核心板相連，模擬真實(shí)車輛的制動(dòng)裝置，用來(lái)控制小車減速制動(dòng)，該制動(dòng)舵機(jī)模塊從Arduino核心板獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送來(lái)的指令制動(dòng)。所述的紅外測(cè)距模塊與Arduino核心板相連，置于車頭部位，用來(lái)檢測(cè)與車前物體的距離，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊。所述的編碼器模塊分別與后車輪和Arduino核心板相連，用來(lái)檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的距離與速度，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊。所述的加速度計(jì)與陀螺儀模塊與Arduino核心板相連，置于的車身的中間位置，用來(lái)檢測(cè)小車的加速度與旋轉(zhuǎn)角速度，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊。所述的攝像頭模塊與Arduino核心板相連，置于車身前部的加高桿上，用來(lái)檢測(cè)小車前進(jìn)方向的障礙物、車道線和信號(hào)燈，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊。所述的Ardu i no核心板分別與電源模塊、直流電機(jī)模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊、制動(dòng)舵機(jī)模塊、紅外測(cè)距模塊、編碼器模塊、加速度計(jì)與陀螺儀模塊和攝像頭模塊相連，該模塊通過(guò)通訊模塊獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送來(lái)的指令轉(zhuǎn)速、指令轉(zhuǎn)角和指令制動(dòng)，然后控制相應(yīng)的模塊動(dòng)作;紅外測(cè)距模塊、編碼器模塊、加速度計(jì)與陀螺儀模塊和攝像頭模塊測(cè)得的各種數(shù)據(jù)傳送給該模塊，然后該模塊通過(guò)通訊模塊將數(shù)據(jù)傳送給智能車輛控制器模塊。
[0010]通訊模塊包括一個(gè)WIFI模塊和無(wú)線路由器，WIFI模塊設(shè)置在小車上，通過(guò)串口與Arduino核心板相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與路由器相連，最后計(jì)算機(jī)與智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊通過(guò)通訊模塊相連并通訊。
[0011 ]智能車人機(jī)界面模塊包括顯示模塊和輸入模塊;其中，顯示模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)的顯示屏實(shí)現(xiàn)，輸入模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)。
[0012]智能車輛控制器模塊處理計(jì)算通訊模塊和定位模塊傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的智能車輛控制算法，給出Arduino小車的動(dòng)作指令，通過(guò)通訊模塊發(fā)送到智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真豐旲塊。
[0013]定位模塊包括攝像頭模塊和定位算法模塊，該定位模塊通過(guò)攝像頭采集的圖像定位Arduino小車的位置、速度和角度等信息。
[0014]其具體的運(yùn)行步驟如下:
[0015](I )t時(shí)刻，智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊通過(guò)各傳感器檢測(cè)小車的運(yùn)動(dòng)情況與周圍環(huán)境情況，并將相應(yīng)的檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給Arduino核心板;Arduino核心板將各傳感器模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾篩選通過(guò)通訊模塊上傳至智能車輛控制器模塊;定位模塊檢測(cè)小車的位置、速度和角速度信息上傳至智能車輛控制器模塊；
[0016](2)智能車輛控制器模塊通過(guò)智能車輛控制算法對(duì)傳送來(lái)的各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、處理，生成t+Ι時(shí)刻的小車控制方案，并將控制方案通過(guò)通訊模塊下發(fā)至智能車運(yùn)動(dòng)仿真模塊中的Ar du i no核心板。[0017 ] (3) Ar du i no核心板接收智能車輛控制器的控制方案，在下一時(shí)刻即t+1時(shí)刻通過(guò)直流電機(jī)模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊和制動(dòng)舵機(jī)模塊執(zhí)行該控制方案中的轉(zhuǎn)速指令、轉(zhuǎn)角指令和制動(dòng)指令，控制小車運(yùn)行。
[0018]步驟(I)到步驟(3)依次執(zhí)行，重復(fù)循環(huán)
[0019]作為優(yōu)選，一個(gè)智能車輛控制器模塊可以連接多個(gè)智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊做隊(duì)列算法的調(diào)試和性能測(cè)試。
[0020]本發(fā)明將本發(fā)明將Arduino智能小車融合到智能車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，形成一套智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)，克服了以往在真實(shí)車輛上進(jìn)行和軟件仿真環(huán)境進(jìn)行所帶來(lái)的一系列問(wèn)題的缺點(diǎn)。
[0021]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0022](I)針對(duì)以往實(shí)車測(cè)試和軟件仿真這兩種調(diào)試和評(píng)價(jià)智能車輛運(yùn)動(dòng)控制器的方法，本發(fā)明將Arduino智能小車融合到智能車輛運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)，克服了以往在真實(shí)車輛上進(jìn)行和軟件仿真環(huán)境進(jìn)行所帶來(lái)的一系列問(wèn)題的缺點(diǎn)。
[0023](2)能夠模擬真實(shí)智能車輛的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，并將傳感器數(shù)據(jù)返回給控制器，動(dòng)態(tài)顯示智能車輛在交通系統(tǒng)中的運(yùn)動(dòng)情況。
[0024](3)節(jié)約成本、確保安全、避免經(jīng)濟(jì)損失、方便各種交通路況。
[0025](4)可以用于智能車輛專業(yè)學(xué)生的教學(xué)實(shí)驗(yàn)。
[0026](5)系統(tǒng)可連接多個(gè)智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊做隊(duì)列算法的調(diào)試和性能測(cè)試。
【附圖說(shuō)明】
[0027]圖1是本發(fā)明的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖。
[0028]圖2是本發(fā)明的智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊的結(jié)構(gòu)框圖。
[0029]圖3是本發(fā)明的智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊的各模塊布局圖。
[0030]圖4是一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)的工作流程圖。
[0031 ]圖中:電源模塊6、直流電機(jī)模塊7、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8、制動(dòng)舵機(jī)模塊9、紅外測(cè)距模塊10、編碼器模塊11、加速度計(jì)與陀螺儀模塊12、攝像頭模塊13和Arduino核心板14。
【具體實(shí)施方式】
[0032]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施例作詳細(xì)說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此。
[0033]參照?qǐng)D1，本實(shí)例是在Arduino小車上實(shí)現(xiàn)整個(gè)仿真系統(tǒng)的，所述智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)包括以下五部分:智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊1、通訊模塊2、智能車輛人機(jī)界面模塊3、智能車輛控制器模塊4和定位模塊5，其中智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊I和通訊模塊2設(shè)置于Arduino小車內(nèi)，智能車輛人機(jī)界面模塊3、智能車輛控制器模塊4和定位模塊5設(shè)置于計(jì)算機(jī)內(nèi)，Arduino小車通過(guò)通訊模塊2與計(jì)算機(jī)相連并進(jìn)行通訊。
[0034]所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊I在接收所述智能車輛控制器模塊4的命令后，通過(guò)各傳感器計(jì)算小車的運(yùn)動(dòng)情況與周圍環(huán)境情況，并將相應(yīng)的結(jié)果反饋給該智能車輛控制器模塊4。參閱圖2和圖3，所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊I包括如下子模塊:電源模塊6、直流電機(jī)模塊7、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8、制動(dòng)舵機(jī)模塊9、紅外測(cè)距模塊10、編碼器模塊11、加速度計(jì)與陀螺儀模塊12、攝像頭模塊13和Arduino核心板14。
[0035]所述的小車車身包括車架與前后兩組輪，其中，前車輪與轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8相連來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)向，后車輪與直流電機(jī)模塊7和制動(dòng)舵機(jī)模塊9舵機(jī)相連用來(lái)提供小車前進(jìn)的動(dòng)力和剎車制動(dòng)，所述的車身結(jié)構(gòu)與真實(shí)車輛很相似，能夠反映真實(shí)車輛的情況。
[0036]所述的電源模塊6分別與直流電機(jī)模塊7和Arduino核心板14相連，用來(lái)為小車運(yùn)行提供能源，該電源模塊6可以提供12V的直流電機(jī)模塊7用電和7.2V Arduino核心板14供電。
[0037]所述的直流電機(jī)模塊7分別與小車后輪、Arduino核心板14和電源模塊6相連，用來(lái)提供小車前進(jìn)的動(dòng)力，該直流電機(jī)模塊7從Arduino核心板14獲得智能車輛控制器4模塊發(fā)送的電機(jī)指令轉(zhuǎn)速，該直流電機(jī)模塊7是通過(guò)PffM調(diào)速的。
[0038]所述的轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8分別與小車前輪和Arduino核心板14相連，模擬真實(shí)車輛的轉(zhuǎn)向裝置，用來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)向，該轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8從Ar du i no核心板14獲得智能車輛控制器模塊4發(fā)送的車輪指令轉(zhuǎn)角，該轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8是通過(guò)調(diào)節(jié)PffM波的占空比來(lái)調(diào)節(jié)的。
[0039]所述的制動(dòng)舵機(jī)模塊9分別與后輪和Arduino核心板14相連，模擬真實(shí)車輛的制動(dòng)裝置，用來(lái)控制小車減速制動(dòng)，該制動(dòng)舵機(jī)模塊9從Arduino核心板獲得智能車輛控制器模塊4發(fā)送來(lái)的指令制動(dòng)，該制動(dòng)舵機(jī)模塊9是通過(guò)調(diào)節(jié)PffM波的占空比來(lái)調(diào)節(jié)的。
[0040]所述的紅外測(cè)距模塊10通過(guò)模擬口與Arduino核心板14相連，置于車頭部位，用來(lái)檢測(cè)與車前物體的距離，該紅外測(cè)距模塊10測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板14和通訊模塊2發(fā)送給智能車輛控制器模塊4。
[0041]所述的編碼器模塊11分別與后車輪和Arduino核心板14相連，用來(lái)檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的距離與速度，該編碼器模塊11測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板14和通訊模塊2發(fā)送給智能車輛控制器模塊4，該編碼器模塊11是通過(guò)外部中斷與Arduino核心板14相連的。
[0042]所述的加速度計(jì)與陀螺儀模塊12通過(guò)模擬口與Arduino核心板相連，置于的車身的中間位置，用來(lái)檢測(cè)小車的加速度與旋轉(zhuǎn)角速度，該加速度計(jì)與陀螺儀模塊12測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板14和通訊模塊2發(fā)送給智能車輛控制器模塊4。
[0043]所述的攝像頭模塊13通過(guò)串口與Arduino核心板14相連，置于車身前部的加高桿上，用來(lái)檢測(cè)小車前進(jìn)方向的障礙物、車道線或信號(hào)燈，該攝像頭模塊13測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板14和通訊模塊2發(fā)送給智能車輛控制器模塊4。
[0044]所述的Arduino核心板14分別與電源模塊6、直流電機(jī)模塊7、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8、制動(dòng)舵機(jī)模塊9、紅外測(cè)距模塊10、編碼器模塊11、加速度計(jì)與陀螺儀模塊12和攝像頭模塊13相連，該Arduino核心板14通過(guò)通訊模塊2獲得智能車輛控制器模塊4發(fā)送來(lái)的指令轉(zhuǎn)速、指令轉(zhuǎn)角和指令制動(dòng)，然后控制相應(yīng)的模塊動(dòng)作;紅外測(cè)距模塊10、編碼器模塊11、加速度計(jì)與陀螺儀模塊12和攝像頭模塊13測(cè)得的各種數(shù)據(jù)傳送給該模塊，然后該模塊通過(guò)通訊模塊2將數(shù)據(jù)傳送給智能車輛控制器模塊4。
[0045]參閱圖1，通訊模塊2包括一個(gè)WIFI模塊和無(wú)線路由器，WIFI模塊設(shè)置在小車上，通過(guò)串口與Arduino核心板14相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與路由器相連，最后計(jì)算機(jī)與智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊I通過(guò)通訊模塊2相連并通訊。
[0046]智能車人機(jī)界面模塊3包括顯示模塊和輸入模塊;其中，顯示模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)的顯示屏實(shí)現(xiàn)，輸入模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)，顯示模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)的顯示屏可以顯示Arduino小車的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和周圍環(huán)境信息通過(guò)定位模塊5的攝像頭可以觀看全局圖像;輸入模塊可以通過(guò)鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)控制參數(shù)的初始化、簡(jiǎn)單的性能調(diào)試比如通訊能力和數(shù)據(jù)的顯示選取。
[0047]智能車輛控制器模塊4處理計(jì)算通訊模塊2和定位模塊5傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的智能車輛控制算法，給出Arduino小車的動(dòng)作指令，通過(guò)通訊模塊2發(fā)送到智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊1，這里的智能車輛控制算法是可以根據(jù)具體的需要來(lái)修改的，也是本發(fā)明的意義所在，用于智能車輛運(yùn)動(dòng)控制器的調(diào)試與性能測(cè)試。
[0048]定位模塊5包括攝像頭模塊和定位算法模塊;定位模塊5通過(guò)攝像頭采集的圖像定位Arduino小車的位置、速度和角度等信息。
[0049]參照?qǐng)D4，一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)的具體運(yùn)行步驟如下:
[0050](I)開(kāi)始進(jìn)入程序，控制器參數(shù)初始化。
[0051](2)智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊I中的紅外測(cè)距模塊10檢測(cè)與車前物體的距離，編碼器模塊11檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的距離與速度，加速度計(jì)與陀螺儀模塊12檢測(cè)小車的加速度與旋轉(zhuǎn)角速度，攝像頭模塊13檢測(cè)小車前進(jìn)方向的障礙物、車道線或信號(hào)燈，上述的各模塊檢測(cè)到的數(shù)據(jù)發(fā)送給Arduino核心板14; Arduino核心板14將各傳感器模塊傳送來(lái)的數(shù)據(jù)進(jìn)行過(guò)濾篩選通過(guò)通訊模塊2上傳至智能車輛控制器模塊4;定位模塊5檢測(cè)小車的位置、速度和角速度信息上傳至智能車輛控制器模塊4;
[0052](3)智能車輛控制器模塊4通過(guò)智能車輛控制算法對(duì)傳送來(lái)的各傳感器數(shù)據(jù)進(jìn)行篩選、處理，生成下一時(shí)刻的小車控制方案，并將控制方案通過(guò)通訊模塊2下發(fā)至智能車運(yùn)動(dòng)仿真模塊I中的Ar du i no核心板14。
[0053 ] (4) Ar du i no核心板14接收智能車輛控制器4的控制方案，在下一時(shí)刻通過(guò)直流電機(jī)模塊7、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊8和制動(dòng)舵機(jī)模塊9執(zhí)行該控制方案中的轉(zhuǎn)速指令、轉(zhuǎn)角指令和制動(dòng)指令，控制小車運(yùn)行。
[0054]步驟(2)到步驟(4)依次執(zhí)行，重復(fù)循環(huán)。
[0055]最后，應(yīng)當(dāng)說(shuō)明的是:以上所述的是本發(fā)明的一種較好的實(shí)施例，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不限于此，依本發(fā)明權(quán)利要求所作的等同變化仍屬本發(fā)明所涵蓋的范圍。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種智能車輛運(yùn)動(dòng)控制實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，包括智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊、通訊模塊、智能車輛人機(jī)界面模塊、智能車輛控制器模塊和定位模塊； 其中，智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊和通訊模塊設(shè)置于ArdUino小車內(nèi)，智能車輛人機(jī)界面模塊、智能車輛控制器模塊和定位模塊設(shè)置于計(jì)算機(jī)內(nèi)，Arduino小車通過(guò)通訊模塊與計(jì)算機(jī)相連并進(jìn)行通訊； 所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊在接收所述智能車輛控制器模塊的命令后，通過(guò)各傳感器計(jì)算小車的運(yùn)動(dòng)情況與周圍環(huán)境情況，并將相應(yīng)的結(jié)果反饋給該智能車輛控制器模塊；所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊包括如下子模塊:電源模塊、直流電機(jī)模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊、制動(dòng)舵機(jī)模塊、紅外測(cè)距模塊、編碼器模塊、加速度計(jì)與陀螺儀模塊、攝像頭模塊和Arduino核心板;其中: 所述的小車車身包括車架與前后兩組輪，其中，前車輪與轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊相連來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)向，后車輪與直流電機(jī)模塊和制動(dòng)舵機(jī)模塊相連用來(lái)提供小車前進(jìn)的動(dòng)力和剎車制動(dòng)，所述的車身結(jié)構(gòu)與真實(shí)車輛很相似，能夠反映真實(shí)車輛的情況； 所述的電源模塊分別與直流電機(jī)模塊和Arduino核心板相連，用來(lái)為小車運(yùn)行提供能源，該電源模塊可以提供12V的直流電機(jī)用電和7.2V Arduino核心板供電； 所述的直流電機(jī)模塊分別與小車后輪、Arduino核心板和電源模塊相連，用來(lái)提供小車前進(jìn)的動(dòng)力，該直流電機(jī)模塊從Arduino核心板獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送的電機(jī)指令轉(zhuǎn)速； 所述的轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊分別與小車前輪和Arduino核心板相連，模擬真實(shí)車輛的轉(zhuǎn)向裝置，用來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)向，該轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊從Arduino核心板獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送的車輪指令轉(zhuǎn)角； 所述的制動(dòng)舵機(jī)模塊分別與后輪和Arduino核心板相連，模擬真實(shí)車輛的制動(dòng)裝置，用來(lái)控制小車減速制動(dòng)，該制動(dòng)舵機(jī)模塊從Arduino核心板獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送來(lái)的指令制動(dòng)； 所述的紅外測(cè)距模塊與Arduino核心板相連，置于車頭部位，用來(lái)檢測(cè)與車前物體的距離，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊； 所述的編碼器模塊分別與后車輪和Arduino核心板相連，用來(lái)檢測(cè)車輪轉(zhuǎn)動(dòng)的距離與速度，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊； 所述的加速度計(jì)與陀螺儀模塊與Arduino核心板相連，置于的車身的中間位置，用來(lái)檢測(cè)小車的加速度與旋轉(zhuǎn)角速度，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊； 所述的攝像頭模塊與Arduino核心板相連，置于車身前部的加高桿上，用來(lái)檢測(cè)小車前進(jìn)方向的障礙物、車道線和信號(hào)燈，該模塊測(cè)得的數(shù)據(jù)通過(guò)Arduino核心板和通訊模塊發(fā)送給智能車輛控制器模塊； 所述的Arduino核心板分別與電源模塊、直流電機(jī)模塊、轉(zhuǎn)向舵機(jī)模塊、制動(dòng)舵機(jī)模塊、紅外測(cè)距模塊、編碼器模塊、加速度計(jì)與陀螺儀模塊和攝像頭模塊相連，該模塊通過(guò)通訊模塊獲得智能車輛控制器模塊發(fā)送來(lái)的指令轉(zhuǎn)速、指令轉(zhuǎn)角和指令制動(dòng)，然后控制相應(yīng)的模塊動(dòng)作;紅外測(cè)距模塊、編碼器模塊、加速度計(jì)與陀螺儀模塊和攝像頭模塊測(cè)得的各種數(shù)據(jù)傳送給該模塊，然后該模塊通過(guò)通訊模塊將數(shù)據(jù)傳送給智能車輛控制器模塊。2.如權(quán)利要求1所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)控制半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，所述的通訊模塊包括一個(gè)WIFI模塊和無(wú)線路由器，WIFI模塊設(shè)置在小車上，通過(guò)串口與Arduino核心板相連，計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)線與路由器相連，最后計(jì)算機(jī)與智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊通過(guò)通訊模塊相連并通訊。3.如權(quán)利要求1或2所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)控制半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，智能車人機(jī)界面模塊包括顯示模塊和輸入模塊;其中，顯示模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)的顯示屏實(shí)現(xiàn)，輸入模塊通過(guò)計(jì)算機(jī)的鍵盤和鼠標(biāo)實(shí)現(xiàn)。4.如權(quán)利要求3所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)控制半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，智能車輛控制器模塊處理計(jì)算通訊模塊和定位模塊傳送過(guò)來(lái)的數(shù)據(jù)，通過(guò)一定的智能車輛控制算法，給出Arduino小車的動(dòng)作指令，通過(guò)通訊模塊發(fā)送到智能車輛運(yùn)動(dòng)仿真模塊。5.如權(quán)利要求1、2或4所述的智能車輛運(yùn)動(dòng)控制半實(shí)物仿真系統(tǒng)，其特征在于，定位模塊包括攝像頭模塊和定位算法模塊，該定位模塊通過(guò)攝像頭采集的圖像定位Arduino小車的位置、速度和角度。
【文檔編號(hào)】G05B17/02GK105843071SQ201610160346
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月21日
【發(fā)明人】郭戈, 蔡賓賓
【申請(qǐng)人】大連理工大學(xué)