基于手套控制的小车驱动系统设计.pdf

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1、机械工程师MECHANlCALENGINEER基于手套控制的小车驱动系统设计孔维，刘文艺。李雨，叶栓(江苏师范大学机电学院，江苏徐州221116)摘要：针对遥控手柄、键盘等传统智小车控制方式的功能单一、不便携带的特点，提出一种基于手套控制的小车驱动系统。主要通过嵌在手套上的三轴加速度传感器，完成对手掌持平、前倾、后仰、左倾、右倾5种手势的倾斜角度的信号采集，并通过红外无线传输模块将采集到的信号传送给小车上的接收系统，经单片机驱动电路实现／』＼车的静止、前进、后退、左转、右转功能。区别于传统智能小车单板的控制模式，文中通过对手套在不同方位的不同倾角测量，易于实现小车的换向、变速，灵

2、敏度较高。关键词：加速度传感器i智能小车；手套；系统设计中图分类号：TP242．6文献标志码：A文章编号：1002—2333(2017)01—0083—020引言随着计算机技术、信息处理技术、传感器技术的快速发展，智能化技术越来越成熟，与人们的生活联系更加密切【I-习。除了我们所熟识的智能化办公、智能化家居、智能化医疗等，智能化技术已广泛应用于工农业生产、军事、航空航天、服务业各个领域，尤其在军事侦察、反恐、防爆、防核、救援等恶劣环境中具有不可或缺的地位和作用[6．-10]。智能小车是一种集计算机技术、单片机技术、传感器技术于一体的自动化机器，可代替人类在危险、复杂的环境中进行作

3、业，通过红外线、蓝牙等操控系统即可实现远距离控制【11一旧。本课题研究的基于手套控制的小车驱动系统设计采用三轴加速度传感器采集小车动作的信号，从根本上避免了传统遥控手柄、键盘式操控方式的携带不便、动作迟滞的缺点。利用手部动作与小车运动方向的一致性，可直观方便地对小车进行控制。再者，通过手柄、键盘等机械介质的操控方式，尤其在快速切换小车运动方向时，很难保证大脑思维和手部按键动作的协调，本设计很好地解决了这一问题。1整体方案J．J总体结构设计整体机构可分为控制手套、智能小车两大部分。手套背部安装有红外无线发射模块、传感器信号采集模块，小车上有无线接收模块以及驱动电路。通过三轴加速度传

4、感器将采集到的x、Y、z轴的倾角转化为可识别的数字信号，由无线发射器传送给小车上的接收器。该接收器通过信号转换由单片机驱动电路转化成相应动作。具体调试时，通过设定传感器各方向的有效倾角范围，将检测到的有效倾角信号通过无线通信模块传递给小车，实现小车的停止、前进、后退、左转、右转等功能，控制方式灵活简便，易于操作。设计示意图如图1，手背靠近腕部一端为三轴加速度基金项目：国家自然科学基金项目(51505202)；国家大学生创新项目(201610320011)；江苏省大学生创新项目(201510320088Y)传感器与红外线传输部分，体积小且轻便，用来检测、传输小车动作的信号。由于三轴

5、加速度传感器的灵敏度很高，小车的动作反应也较为敏捷。小车上的无线接收模块与单片机驱动模块集成程度较高，但由于存在电机、电源等负载，因此需进一步考虑小车在行进中的速度与稳定性。幂’：■吼7。图1整体结构示意图乎套2．无线发射器3．ADXL3454．电池5．，J、车J．2软件设计1．2．1传感器传感器能感受到被测量的信息，并能将感受到的信息，按一定规律变换成为电信号或其他所需形式的信息输出，以满足信息的传输、处理、存储、显示、记录和控制等要求。本设计采用ADI公司的ADXL345三轴加速度传感器模块，用来实现5种手势信号的采集与转换。ADXL345是一款小而薄的超低功耗三轴加速度计，

6、它采用3mmx5mmxlmm、1471脚小型超薄塑料封装，13位高分辨率，能够测量不到1．0。的倾角变化，完全可满足本项目的功能需求。经过调试发现该芯片的稳定性受供电电压的影响较大，因此本设计采用集成稳压器以减少电源波动，保证可测数据的稳定、精确性。1．2．2集成稳压器三端可调式集成稳压器是在固定式集成稳压器基础上发展起来的。它的3个端子为输入端矾，输出端玑，可调端ADJ。其特点是可调端ADJ的电流非常小，用很少外接元件就能方便地组成精密可调的稳压电路和恒流源电路。本设计采用LM317系列稳压器，其输出电压在1．25。网址：WWW．jxgcs．corn电邮：hrbengineer

7、@163．corn2017年第1期l83机械工程师MECHANICALENGINEER37V范围内连续可调。1．2．3微控制器又称单片机，是将CPU、存储器、TIC、中断、I／O口等部件集成在一块电路芯片上的微型处理器。本设计采用ATMEL公司的AT89C52单片机，该芯片体积小、成本低，使用灵活、可靠性高，外部扩展能力强，足够本系统使用。J．3控制系统设计小车硬件主要包括车身、供电电源、电机、单片机控制板等，负重相对较大，为了传动不受阻碍，应当合理排放各传动部件，但是调试过程中