基本信息
- 項目名稱：
- 基于無線視頻系統(tǒng)的智能小車
- 小類：
- 機械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡介：
- 基于無線視頻系統(tǒng)的智能小車通過無線攝像頭獲取小車周圍環(huán)境的實時影像，根據(jù)環(huán)境作出相應(yīng)的動作。小車采用太陽能電板為鋰電池充電作為整個小車的電源，控制核心由51單片機和AVR單片機組成的雙單片機系統(tǒng)構(gòu)成。通過對小車底盤的改進可進一步提高其越野運動性能，深入到人類無法到達的未知區(qū)域如采礦勘探，地震、輻射區(qū)等進行探測，實時捕捉圖像信息，實現(xiàn)探測或?qū)嵤┧丫取?/dd>
- 詳細介紹：
- 基于無線視頻系統(tǒng)的智能小車采用太陽能電板為鋰電池充電作為整個小車的電源，可以保證小車在室外也能正常工作。系統(tǒng)控制核心由51單片機和AVR單片機組成的雙單片機系統(tǒng)構(gòu)成。51單片機實現(xiàn)電機PWM調(diào)速、控制液晶顯示、接收無線及各種傳感器信號，根據(jù)信號作出相應(yīng)動作。AVR單片機通過A/D轉(zhuǎn)換檢測電池電壓并控制語音芯片實現(xiàn)語音錄入和播報，兩單片機之間則通過串口進行數(shù)據(jù)通信。智能小車上搭載有無線攝像頭，可到達人類無法到達的未知區(qū)域和危險區(qū)域進行探測，并將實時發(fā)送圖像到上位機的電腦，電腦進行顯示、存儲、壓縮等圖像處理。電腦通過軟件控制無線發(fā)射模塊，實現(xiàn)對小車的運動方向和狀態(tài)切換。 基于無線視頻系統(tǒng)的智能小車具有如下功能： 1)利用紅外傳感器實現(xiàn)機器人小車自主避障、自主尋找黑色軌跡行走等功能； 2)通過電腦無線控制小車前進、后退、左右轉(zhuǎn)彎、停止等運動； 3)通過電腦無線控制小車進行PWM速度調(diào)節(jié)； 4)自動語音播報小車功能切換和運行狀態(tài)； 5)液晶實時顯示小車所處狀態(tài)； 6)開機和運行過程中檢測電池電壓，發(fā)生欠壓時能通過語音報警和液晶顯示提示用戶進行充電。 7)攝像頭實時采集現(xiàn)場圖像并無線發(fā)送給電腦，通過上位機軟件對傳回的影像數(shù)據(jù)進行顯示、存儲、壓縮等圖像處理； 8)使用太陽能電板為鋰電池充電作為系統(tǒng)電源智能小車的技術(shù)關(guān)鍵： 1）嵌入式控制技術(shù)和軟件技術(shù)。 2）無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。 3）單芯片語音分段錄放技術(shù)。 4）38KHz紅外方波的發(fā)射、檢測。 5）太陽能供電技術(shù)。 智能小車主要技術(shù)指標: 1）驅(qū)動電路工作電流:420mA(6V工作電壓下測定） 2）障礙物識別距離 : 0—30cm 3）紅外方波發(fā)射角 ：67° 4）前視寬度 ： 8cm（視距為1cm時測定） 5）紅外方波頻率 ： 37.95KHz 6）轉(zhuǎn)彎半徑 ： 任意可調(diào) 7）小車行進速度 : pwm五檔調(diào)速。 8）無線影像技術(shù)指標： （1）無線攝像頭 1）頻率：1.2G 2）圖像傳感器：1/3 inch OMNIVISION Color CMOS 3）平分辨率：380Tv線 4）CMOS像素：628 x 582線(PAL）/ 510 x 492 (NTSC系統(tǒng)) 5）視角：62度 6）最低照明：1.0Lux / F1.5 7）增益控制：自動 8）發(fā)射功率：10 mW 9）消耗電流：80 mA 10）調(diào)制方式：FM 11）帶寬：18M 12）電源：直流9V (2) 接收機 1）頻率：1.2G 2）掃描頻率：PAL/CCIR: 50GHz NTSC/EIA: 60Hz 3）接收靈敏度：≦-85dBm 4）視頻輸出：1Vp-p@75,S/N>38dB 5）音頻輸出：1Vp-p@600 6）電流：DC 12V 300mA 達到以上技術(shù)指標及擁有眾多功能的智能小車能通過無線攝像頭獲取小車周圍環(huán)境的實時影像，方便根據(jù)環(huán)境作出相應(yīng)的動作，以實施搜救等工作。通過對小車底盤的改進可進一步提高其越野運動性能，深入到人類無法到達的未知區(qū)域如采礦勘探，地震、輻射區(qū)等進行探測，實時捕捉圖像信息，實現(xiàn)探測或?qū)嵤┧丫取Ｒ源酥悄苄≤囍械膭?chuàng)新點為基礎(chǔ)的高科技玩具在給孩子帶來快樂的同時也給他們傳授了一種新的思想與理念，對他們將來的發(fā)展有很大的幫助。智能小車彌補了中國高技術(shù)含量玩具市場這一缺陷。同時 智能小車可直接作為高等創(chuàng)新教育的典范科技類作品，激發(fā)學(xué)生的創(chuàng)新思維和創(chuàng)新意識，加強學(xué)生的專業(yè)知識和技能教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時，由學(xué)生設(shè)計制作的智能小車，可作為《單片機》、《機器人》、《微機原理》、《C語言》等課程實踐訓(xùn)練的內(nèi)容，進一步鞏固學(xué)生對這幾門課的掌握，從而提高學(xué)生動手能力和解決實際問題的能力。 本作品為太陽能利用提供一個新的模式，為解決當(dāng)前的能源緊缺及環(huán)境問題提供了一個新出路，該供電模式可以考慮推廣到其它機器人或原來使用電力的裝置上。在21世紀倡導(dǎo)新能源的時代，其“綠色，環(huán)保，節(jié)能”的特性必將具有很好的推廣前途。
作品圖片
作品專業(yè)信息
設(shè)計、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標
- 項目涉及多個領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)融合，能培養(yǎng)學(xué)生的動手、創(chuàng)造、實踐等能力。同時為玩具市場帶來商業(yè)價值。小車采用太陽能電板為鋰電池充電作為整個小車的電源，系統(tǒng)控制核心由雙單片機系統(tǒng)構(gòu)成，小車搭載無線攝像頭，實時對圖像進行處理。由電腦控制小車的運動方向和狀態(tài)切換。 創(chuàng)新點：采用太陽能電池供電節(jié)約能源；通過電腦串口和無線模塊實現(xiàn)了對智能小車的遠程控制；同時實現(xiàn)圖像的無線發(fā)送和采集、紅外波的調(diào)制發(fā)射和接收、使用單片機實現(xiàn)對語音芯片的分段錄入和播放； 通過A/D轉(zhuǎn)換實現(xiàn)了對鋰電池電壓的實時檢測，電池電壓低時結(jié)合液晶和語音播報進行提示和通過對電機電壓的PWM控制實現(xiàn)了對小車速度的調(diào)節(jié)；智能小車系統(tǒng)使用了模塊化的設(shè)計，便于快速檢測、維護和升級。 智能小車的技術(shù)關(guān)鍵（部分）： 1）嵌入式控制技術(shù)和軟件技術(shù)。 2）無線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。 3）單芯片語音分段錄放技術(shù)。 4）38KHz紅外方波的發(fā)射、檢測。 智能小車主要技術(shù)指標（部分）： 1）驅(qū)動電路工作電流 :420mA(6V工作電壓下測定） 2）障礙物識別距離 :0—30cm 3）紅外方波發(fā)射角 ：67° 4) 前視寬度 ： 8cm（視距為1cm時測定） 5) 轉(zhuǎn)彎半徑 ： 任意可調(diào) 6) 小車行進速度: pwm五檔調(diào)速。
科學(xué)性、先進性
- 作品的科學(xué)性及先進性 1. 基于AVR和51單片機的雙單片機控制系統(tǒng)可以完成智能小車避障、PWM調(diào)速、無線控制等功能，是一種較好的控制方式。 2. 無線視頻技術(shù)可以大大提高智能小車的探索范圍和機器人的野外生存能力，對視頻信息的處理和保存可以為救援或科研等活動提供有價值的參考資料。 3. 基于315Mhz的無線通訊隱蔽性好，具有較高的選擇性和較好的頻率特性，地址匹配功能使得發(fā)射和接收模塊可以一一對應(yīng)。 4. 可實時錄入的語音技術(shù)使系統(tǒng)具有交互功能和一定的觀賞性。 5. 太陽能充電技術(shù)這一綠色環(huán)保技術(shù)既節(jié)能又使得智能小車的探索范圍和野外續(xù)航能力得以進一步提高。 6. 紅外等傳感器的應(yīng)用使得智能小車在各種狀況下可以自主地避開各種障礙。 7. 先進的模塊化設(shè)計理念便于智能小車的安裝調(diào)試和將來的功能擴展。
獲獎情況及鑒定結(jié)果
- 蘇州經(jīng)貿(mào)職業(yè)技術(shù)學(xué)院首屆“挑戰(zhàn)杯”課外學(xué)術(shù)作品競賽二等獎。
作品所處階段
- 目前已經(jīng)已經(jīng)成功實現(xiàn)80%的軟、硬件功能，現(xiàn)正用C++進行上位機軟件編程。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無技術(shù)轉(zhuǎn)讓的想法。
作品可展示的形式
- 1、項目申報表一份； 2、項目研究報告一份； 3、智能機器人小車一臺； 4、實物現(xiàn)場演示。
使用說明,技術(shù)特點和優(yōu)勢,適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說明,市場分析,經(jīng)濟效益預(yù)測
- 作品的技術(shù)特點和優(yōu)勢 系統(tǒng)控制核心由51AVR組成的雙單片機系統(tǒng)構(gòu)成，外加無線視頻，由PC控制臺控制小車運動，同時采用太陽能電板為鋰電池充電作為整個小車的電源。小車采用高新的無線視頻傳輸技術(shù)，發(fā)射和接收模塊都是基于隱蔽性好的315Mhz無線通訊頻率。 作品適用范圍及推廣前景 1 基于無線視頻系統(tǒng)的智能小車能通過無線攝像頭獲取小車周圍環(huán)境的實時影像，根據(jù)環(huán)境作出相應(yīng)的動作，以實施搜救等工作。通過對小車底盤的改進可進一步提高其越野運動性能，深入到人類無法到達的未知區(qū)域進行探測，實時捕捉圖像，實現(xiàn)探測或?qū)嵤┧丫取? 2 隨著生活水平的顯著提高，家長對孩子受教育程度越來越重視，總是讓小孩從小就能多接觸新鮮的高科技的東西，因為高科技玩具在給他們帶來快樂的同時也給他們傳授了一種新的思想與理念，對他們將來的發(fā)展有很大的幫助。智能小車作為玩具市場的新生代寵物在帶來商業(yè)價值的同時也彌補了中國高技術(shù)含量玩具市場這一缺陷。 3本作品為太陽能利用提供一個新的模式，在節(jié)能方面有很好推廣前景。
同類課題研究水平概述
- 智能小車的研究是近年來國際上迅速開展起來的一種高技術(shù)活動，它涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、機械、電子、自動控制、傳感器、通信、計算機、人工智能等多個領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)融合，集高技術(shù)、娛樂和比賽于一體，能有效培養(yǎng)學(xué)生的動手能力、創(chuàng)造能力和協(xié)作精神，引起了公眾的廣泛關(guān)注和極大的興趣。 根據(jù)文獻資料，采用單片機制作智能小車在國內(nèi)外已經(jīng)開展了一段時間，國內(nèi)外已經(jīng)有一些這類的成型產(chǎn)品，和本項目相似的有飛思卡爾、上海廣茂達等公司的智能小車。但由于各種條件的限制，目前國內(nèi)仍沒有本項目那樣同時具有無線視頻采集和控制功能并用太陽能供電的智能小車。而且那些產(chǎn)品均是采用一個單片機作為控制核心的結(jié)構(gòu)，電池需要專用充電器充電。為了改善智能小車的性能、增加一些新穎的功能同時也考慮到將來的擴展，本項目采用了雙單片機的結(jié)構(gòu)，并且采用太陽能這一“綠色，環(huán)保，節(jié)能”的能源作為小車能源。這些特點都決定了本智能小車在這方面的研究具有一定的探索性和前瞻性。 隨著我國機器人方面研究的不斷深入，機器人在我國各行各業(yè)中的應(yīng)用也將越來越廣，在國內(nèi)這方面研究不斷深化的背景下，我們小組自主研發(fā)的基于無線視頻系統(tǒng)的智能小車具有一定的特色和實際推廣前景，可以說是在智能小車領(lǐng)域的一次探索。
