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基本信息
- 項(xiàng)目名稱：
- 基于無(wú)線視頻系統(tǒng)的智能小車
- 來(lái)源：
- 第十二屆“挑戰(zhàn)杯”省賽作品
- 小類：
- 機(jī)械與控制
- 大類：
- 科技發(fā)明制作B類
- 簡(jiǎn)介：
- 基于無(wú)線視頻系統(tǒng)的智能小車通過(guò)無(wú)線攝像頭獲取小車周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)影像，根據(jù)環(huán)境作出相應(yīng)的動(dòng)作。小車采用太陽(yáng)能電板為鋰電池充電作為整個(gè)小車的電源，控制核心由51單片機(jī)和AVR單片機(jī)組成的雙單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。通過(guò)對(duì)小車底盤的改進(jìn)可進(jìn)一步提高其越野運(yùn)動(dòng)性能，深入到人類無(wú)法到達(dá)的未知區(qū)域如采礦勘探，地震、輻射區(qū)等進(jìn)行探測(cè)，實(shí)時(shí)捕捉圖像信息，實(shí)現(xiàn)探測(cè)或?qū)嵤┧丫取?/dd>
- 詳細(xì)介紹：
- 基于無(wú)線視頻系統(tǒng)的智能小車采用太陽(yáng)能電板為鋰電池充電作為整個(gè)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(jī)和AVR單片機(jī)組成的雙單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成。51單片機(jī)實(shí)現(xiàn)電機(jī)PWM調(diào)速、控制液晶顯示、接收無(wú)線及各種傳感器信號(hào)，根據(jù)信號(hào)作出相應(yīng)動(dòng)作。AVR單片機(jī)通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換檢測(cè)電池電壓并控制語(yǔ)音芯片實(shí)現(xiàn)語(yǔ)音錄入和播報(bào)，兩單片機(jī)之間則通過(guò)串口進(jìn)行數(shù)據(jù)通信。智能小車上搭載有無(wú)線攝像頭，可到達(dá)人類無(wú)法到達(dá)的未知區(qū)域和危險(xiǎn)區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，并將實(shí)時(shí)發(fā)送圖像到上位機(jī)的電腦，電腦進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、壓縮等圖像處理。電腦通過(guò)軟件控制無(wú)線發(fā)射模塊，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車的運(yùn)動(dòng)方向和狀態(tài)切換。 基于無(wú)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(shí)現(xiàn)機(jī)器人小車自主避障、自主尋找黑色軌跡行走等功能； 2)通過(guò)電腦無(wú)線控制小車前進(jìn)、后退、左右轉(zhuǎn)彎、停止等運(yùn)動(dòng)； 3)通過(guò)電腦無(wú)線控制小車進(jìn)行PWM速度調(diào)節(jié)； 4)自動(dòng)語(yǔ)音播報(bào)小車功能切換和運(yùn)行狀態(tài)； 5)液晶實(shí)時(shí)顯示小車所處狀態(tài)； 6)開(kāi)機(jī)和運(yùn)行過(guò)程中檢測(cè)電池電壓，發(fā)生欠壓時(shí)能通過(guò)語(yǔ)音報(bào)警和液晶顯示提示用戶進(jìn)行充電。 7)攝像頭實(shí)時(shí)采集現(xiàn)場(chǎng)圖像并無(wú)線發(fā)送給電腦，通過(guò)上位機(jī)軟件對(duì)傳回的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、存儲(chǔ)、壓縮等圖像處理； 8)使用太陽(yáng)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(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。 3）單芯片語(yǔ)音分段錄放技術(shù)。 4）38KHz紅外方波的發(fā)射、檢測(cè)。 5）太陽(yáng)能供電技術(shù)。 智能小車主要技術(shù)指標(biāo): 1）驅(qū)動(dòng)電路工作電流:420mA(6V工作電壓下測(cè)定） 2）障礙物識(shí)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(shí)測(cè)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(jìn)速度 : pwm五檔調(diào)速。 8）無(wú)線影像技術(shù)指標(biāo)： （1）無(wú)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(dòng) 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(jī) 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(dá)到以上技術(shù)指標(biāo)及擁有眾多功能的智能小車能通過(guò)無(wú)線攝像頭獲取小車周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)影像，方便根據(jù)環(huán)境作出相應(yīng)的動(dòng)作，以實(shí)施搜救等工作。通過(guò)對(duì)小車底盤的改進(jìn)可進(jìn)一步提高其越野運(yùn)動(dòng)性能，深入到人類無(wú)法到達(dá)的未知區(qū)域如采礦勘探，地震、輻射區(qū)等進(jìn)行探測(cè)，實(shí)時(shí)捕捉圖像信息，實(shí)現(xiàn)探測(cè)或?qū)嵤┧丫?。以此智能小車中的?chuàng)新點(diǎn)為基礎(chǔ)的高科技玩具在給孩子帶來(lái)快樂(lè)的同時(shí)也給他們傳授了一種新的思想與理念，對(duì)他們將來(lái)的發(fā)展有很大的幫助。智能小車彌補(bǔ)了中國(guó)高技術(shù)含量玩具市場(chǎng)這一缺陷。同時(shí) 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(shí)，加強(qiáng)學(xué)生的專業(yè)知識(shí)和技能教育，培養(yǎng)學(xué)生的創(chuàng)新能力。同時(shí)，由學(xué)生設(shè)計(jì)制作的智能小車，可作為《單片機(jī)》、《機(jī)器人》、《微機(jī)原理》、《C語(yǔ)言》等課程實(shí)踐訓(xùn)練的內(nèi)容，進(jìn)一步鞏固學(xué)生對(duì)這幾門課的掌握，從而提高學(xué)生動(dòng)手能力和解決實(shí)際問(wèn)題的能力。 本作品為太陽(yáng)能利用提供一個(gè)新的模式，為解決當(dāng)前的能源緊缺及環(huán)境問(wèn)題提供了一個(gè)新出路，該供電模式可以考慮推廣到其它機(jī)器人或原來(lái)使用電力的裝置上。在21世紀(jì)倡導(dǎo)新能源的時(shí)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(jì)、發(fā)明的目的和基本思路、創(chuàng)新點(diǎn)、技術(shù)關(guān)鍵和主要技術(shù)指標(biāo)
- 項(xiàng)目涉及多個(gè)領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)融合，能培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)手、創(chuàng)造、實(shí)踐等能力。同時(shí)為玩具市場(chǎng)帶來(lái)商業(yè)價(jià)值。小車采用太陽(yáng)能電板為鋰電池充電作為整個(gè)小車的電源，系統(tǒng)控制核心由雙單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，小車搭載無(wú)線攝像頭，實(shí)時(shí)對(duì)圖像進(jìn)行處理。由電腦控制小車的運(yùn)動(dòng)方向和狀態(tài)切換。 創(chuàng)新點(diǎn)：采用太陽(yáng)能電池供電節(jié)約能源；通過(guò)電腦串口和無(wú)線模塊實(shí)現(xiàn)了對(duì)智能小車的遠(yuǎn)程控制；同時(shí)實(shí)現(xiàn)圖像的無(wú)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(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)語(yǔ)音芯片的分段錄入和播放； 通過(guò)A/D轉(zhuǎn)換實(shí)現(xiàn)了對(duì)鋰電池電壓的實(shí)時(shí)檢測(cè)，電池電壓低時(shí)結(jié)合液晶和語(yǔ)音播報(bào)進(jìn)行提示和通過(guò)對(duì)電機(jī)電壓的PWM控制實(shí)現(xiàn)了對(duì)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(jì)，便于快速檢測(cè)、維護(hù)和升級(jí)。 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(wú)線數(shù)據(jù)傳輸技術(shù)。 3）單芯片語(yǔ)音分段錄放技術(shù)。 4）38KHz紅外方波的發(fā)射、檢測(cè)。 智能小車主要技術(shù)指標(biāo)（部分）： 1）驅(qū)動(dòng)電路工作電流 :420mA(6V工作電壓下測(cè)定） 2）障礙物識(shí)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(shí)測(cè)定） 5) 轉(zhuǎn)彎半徑 ： 任意可調(diào) 6) 小車行進(jìn)速度: pwm五檔調(diào)速。
科學(xué)性、先進(jìn)性
- 作品的科學(xué)性及先進(jìn)性 1. 基于AVR和51單片機(jī)的雙單片機(jī)控制系統(tǒng)可以完成智能小車避障、PWM調(diào)速、無(wú)線控制等功能，是一種較好的控制方式。 2. 無(wú)線視頻技術(shù)可以大大提高智能小車的探索范圍和機(jī)器人的野外生存能力，對(duì)視頻信息的處理和保存可以為救援或科研等活動(dòng)提供有價(jià)值的參考資料。 3. 基于315Mhz的無(wú)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(duì)應(yīng)。 4. 可實(shí)時(shí)錄入的語(yǔ)音技術(shù)使系統(tǒng)具有交互功能和一定的觀賞性。 5. 太陽(yáng)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(jìn)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(kāi)各種障礙。 7. 先進(jìn)的模塊化設(shè)計(jì)理念便于智能小車的安裝調(diào)試和將來(lái)的功能擴(kuò)展。
獲獎(jiǎng)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(jìng)賽二等獎(jiǎng)。
作品所處階段
- 目前已經(jīng)已經(jīng)成功實(shí)現(xiàn)80%的軟、硬件功能，現(xiàn)正用C++進(jìn)行上位機(jī)軟件編程。
技術(shù)轉(zhuǎn)讓方式
- 暫無(wú)技術(shù)轉(zhuǎn)讓的想法。
作品可展示的形式
- 1、項(xiàng)目申報(bào)表一份； 2、項(xiàng)目研究報(bào)告一份； 3、智能機(jī)器人小車一臺(tái)； 4、實(shí)物現(xiàn)場(chǎng)演示。
使用說(shuō)明,技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì),適應(yīng)范圍,推廣前景的技術(shù)性說(shuō)明,市場(chǎng)分析,經(jīng)濟(jì)效益預(yù)測(cè)
- 作品的技術(shù)特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì) 系統(tǒng)控制核心由51AVR組成的雙單片機(jī)系統(tǒng)構(gòu)成，外加無(wú)線視頻，由PC控制臺(tái)控制小車運(yùn)動(dòng)，同時(shí)采用太陽(yáng)能電板為鋰電池充電作為整個(gè)小車的電源。小車采用高新的無(wú)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(wú)線通訊頻率。 作品適用范圍及推廣前景 1 基于無(wú)線視頻系統(tǒng)的智能小車能通過(guò)無(wú)線攝像頭獲取小車周圍環(huán)境的實(shí)時(shí)影像，根據(jù)環(huán)境作出相應(yīng)的動(dòng)作，以實(shí)施搜救等工作。通過(guò)對(duì)小車底盤的改進(jìn)可進(jìn)一步提高其越野運(yùn)動(dòng)性能，深入到人類無(wú)法到達(dá)的未知區(qū)域進(jìn)行探測(cè)，實(shí)時(shí)捕捉圖像，實(shí)現(xiàn)探測(cè)或?qū)嵤┧丫取? 2 隨著生活水平的顯著提高，家長(zhǎng)對(duì)孩子受教育程度越來(lái)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?yàn)楦呖萍纪婢咴诮o他們帶來(lái)快樂(lè)的同時(shí)也給他們傳授了一種新的思想與理念，對(duì)他們將來(lái)的發(fā)展有很大的幫助。智能小車作為玩具市場(chǎng)的新生代寵物在帶來(lái)商業(yè)價(jià)值的同時(shí)也彌補(bǔ)了中國(guó)高技術(shù)含量玩具市場(chǎng)這一缺陷。 3本作品為太陽(yáng)能利用提供一個(gè)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(lái)國(guó)際上迅速開(kāi)展起來(lái)的一種高技術(shù)活動(dòng)，它涉及數(shù)學(xué)、力學(xué)、機(jī)械、電子、自動(dòng)控制、傳感器、通信、計(jì)算機(jī)、人工智能等多個(gè)領(lǐng)域的前沿研究和技術(shù)融合，集高技術(shù)、娛樂(lè)和比賽于一體，能有效培養(yǎng)學(xué)生的動(dòng)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(xiàn)資料，采用單片機(jī)制作智能小車在國(guó)內(nèi)外已經(jīng)開(kāi)展了一段時(shí)間，國(guó)內(nèi)外已經(jīng)有一些這類的成型產(chǎn)品，和本項(xiàng)目相似的有飛思卡爾、上海廣茂達(dá)等公司的智能小車。但由于各種條件的限制，目前國(guó)內(nèi)仍沒(méi)有本項(xiàng)目那樣同時(shí)具有無(wú)線視頻采集和控制功能并用太陽(yáng)能供電的智能小車。而且那些產(chǎn)品均是采用一個(gè)單片機(jī)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(shí)也考慮到將來(lái)的擴(kuò)展，本項(xiàng)目采用了雙單片機(jī)的結(jié)構(gòu)，并且采用太陽(yáng)能這一“綠色，環(huán)保，節(jié)能”的能源作為小車能源。這些特點(diǎn)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(guó)機(jī)器人方面研究的不斷深入，機(jī)器人在我國(guó)各行各業(yè)中的應(yīng)用也將越來(lái)越廣，在國(guó)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(wú)線視頻系統(tǒng)的智能小車具有一定的特色和實(shí)際推廣前景，可以說(shuō)是在智能小車領(lǐng)域的一次探索。
