基本信息
- 项目名称：
- 基于无线视频系统的智能小车
- 来源：
- 第十二届“挑战杯”省赛作品
- 小类：
- 机械与控制
- 大类：
- 科技发明制作B类
- 简介：
- 基于无线视频系统的智能小车通过无线摄像头获取小车周围环境的实时影像，根据环境作出相应的动作。小车采用太阳能电板为锂电池充电作为整个小车的电源，控制核心由51单片机和AVR单片机组成的双单片机系统构成。通过对小车底盘的改进可进一步提高其越野运动性能，深入到人类无法到达的未知区域如采矿勘探，地震、辐射区等进行探测，实时捕捉图像信息，实现探测或实施搜救。
- 详细介绍：
- 基于无线视频系统的智能小车采用太阳能电板为锂电池充电作为整个小车的电源，可以保证小车在室外也能正常工作。系统控制核心由51单片机和AVR单片机组成的双单片机系统构成。51单片机实现电机PWM调速、控制液晶显示、接收无线及各种传感器信号，根据信号作出相应动作。AVR单片机通过A/D转换检测电池电压并控制语音芯片实现语音录入和播报，两单片机之间则通过串口进行数据通信。智能小车上搭载有无线摄像头，可到达人类无法到达的未知区域和危险区域进行探测，并将实时发送图像到上位机的电脑，电脑进行显示、存储、压缩等图像处理。电脑通过软件控制无线发射模块，实现对小车的运动方向和状态切换。 基于无线视频系统的智能小车具有如下功能： 1)利用红外传感器实现机器人小车自主避障、自主寻找黑色轨迹行走等功能； 2)通过电脑无线控制小车前进、后退、左右转弯、停止等运动； 3)通过电脑无线控制小车进行PWM速度调节； 4)自动语音播报小车功能切换和运行状态； 5)液晶实时显示小车所处状态； 6)开机和运行过程中检测电池电压，发生欠压时能通过语音报警和液晶显示提示用户进行充电。 7)摄像头实时采集现场图像并无线发送给电脑，通过上位机软件对传回的影像数据进行显示、存储、压缩等图像处理； 8)使用太阳能电板为锂电池充电作为系统电源智能小车的技术关键： 1）嵌入式控制技术和软件技术。 2）无线数据传输技术。 3）单芯片语音分段录放技术。 4）38KHz红外方波的发射、检测。 5）太阳能供电技术。 智能小车主要技术指标: 1）驱动电路工作电流:420mA(6V工作电压下测定） 2）障碍物识别距离 : 0—30cm 3）红外方波发射角 ：67° 4）前视宽度 ： 8cm（视距为1cm时测定） 5）红外方波频率 ： 37.95KHz 6）转弯半径 ： 任意可调 7）小车行进速度 : pwm五档调速。 8）无线影像技术指标： （1）无线摄像头 1）频率：1.2G 2）图像传感器：1/3 inch OMNIVISION Color CMOS 3）平分辨率：380Tv线 4）CMOS像素：628 x 582线(PAL）/ 510 x 492 (NTSC系统) 5）视角：62度 6）最低照明：1.0Lux / F1.5 7）增益控制：自动 8）发射功率：10 mW 9）消耗电流：80 mA 10）调制方式：FM 11）带宽：18M 12）电源：直流9V (2) 接收机 1）频率：1.2G 2）扫描频率：PAL/CCIR: 50GHz NTSC/EIA: 60Hz 3）接收灵敏度：≦-85dBm 4）视频输出：1Vp-p@75,S/N>38dB 5）音频输出：1Vp-p@600 6）电流：DC 12V 300mA 达到以上技术指标及拥有众多功能的智能小车能通过无线摄像头获取小车周围环境的实时影像，方便根据环境作出相应的动作，以实施搜救等工作。通过对小车底盘的改进可进一步提高其越野运动性能，深入到人类无法到达的未知区域如采矿勘探，地震、辐射区等进行探测，实时捕捉图像信息，实现探测或实施搜救。以此智能小车中的创新点为基础的高科技玩具在给孩子带来快乐的同时也给他们传授了一种新的思想与理念，对他们将来的发展有很大的帮助。智能小车弥补了中国高技术含量玩具市场这一缺陷。同时 智能小车可直接作为高等创新教育的典范科技类作品，激发学生的创新思维和创新意识，加强学生的专业知识和技能教育，培养学生的创新能力。同时，由学生设计制作的智能小车，可作为《单片机》、《机器人》、《微机原理》、《C语言》等课程实践训练的内容，进一步巩固学生对这几门课的掌握，从而提高学生动手能力和解决实际问题的能力。 本作品为太阳能利用提供一个新的模式，为解决当前的能源紧缺及环境问题提供了一个新出路，该供电模式可以考虑推广到其它机器人或原来使用电力的装置上。在21世纪倡导新能源的时代，其“绿色，环保，节能”的特性必将具有很好的推广前途。
作品图片
作品专业信息
设计、发明的目的和基本思路、创新点、技术关键和主要技术指标
- 项目涉及多个领域的前沿研究和技术融合，能培养学生的动手、创造、实践等能力。同时为玩具市场带来商业价值。小车采用太阳能电板为锂电池充电作为整个小车的电源，系统控制核心由双单片机系统构成，小车搭载无线摄像头，实时对图像进行处理。由电脑控制小车的运动方向和状态切换。 创新点：采用太阳能电池供电节约能源；通过电脑串口和无线模块实现了对智能小车的远程控制；同时实现图像的无线发送和采集、红外波的调制发射和接收、使用单片机实现对语音芯片的分段录入和播放； 通过A/D转换实现了对锂电池电压的实时检测，电池电压低时结合液晶和语音播报进行提示和通过对电机电压的PWM控制实现了对小车速度的调节；智能小车系统使用了模块化的设计，便于快速检测、维护和升级。 智能小车的技术关键（部分）： 1）嵌入式控制技术和软件技术。 2）无线数据传输技术。 3）单芯片语音分段录放技术。 4）38KHz红外方波的发射、检测。 智能小车主要技术指标（部分）： 1）驱动电路工作电流 :420mA(6V工作电压下测定） 2）障碍物识别距离 :0—30cm 3）红外方波发射角 ：67° 4) 前视宽度 ： 8cm（视距为1cm时测定） 5) 转弯半径 ： 任意可调 6) 小车行进速度: pwm五档调速。
科学性、先进性
- 作品的科学性及先进性 1. 基于AVR和51单片机的双单片机控制系统可以完成智能小车避障、PWM调速、无线控制等功能，是一种较好的控制方式。 2. 无线视频技术可以大大提高智能小车的探索范围和机器人的野外生存能力，对视频信息的处理和保存可以为救援或科研等活动提供有价值的参考资料。 3. 基于315Mhz的无线通讯隐蔽性好，具有较高的选择性和较好的频率特性，地址匹配功能使得发射和接收模块可以一一对应。 4. 可实时录入的语音技术使系统具有交互功能和一定的观赏性。 5. 太阳能充电技术这一绿色环保技术既节能又使得智能小车的探索范围和野外续航能力得以进一步提高。 6. 红外等传感器的应用使得智能小车在各种状况下可以自主地避开各种障碍。 7. 先进的模块化设计理念便于智能小车的安装调试和将来的功能扩展。
获奖情况及鉴定结果
- 苏州经贸职业技术学院首届“挑战杯”课外学术作品竞赛二等奖。
作品所处阶段
- 目前已经已经成功实现80%的软、硬件功能，现正用C++进行上位机软件编程。
技术转让方式
- 暂无技术转让的想法。
作品可展示的形式
- 1、项目申报表一份； 2、项目研究报告一份； 3、智能机器人小车一台； 4、实物现场演示。
使用说明,技术特点和优势,适应范围,推广前景的技术性说明,市场分析,经济效益预测
- 作品的技术特点和优势 系统控制核心由51AVR组成的双单片机系统构成，外加无线视频，由PC控制台控制小车运动，同时采用太阳能电板为锂电池充电作为整个小车的电源。小车采用高新的无线视频传输技术，发射和接收模块都是基于隐蔽性好的315Mhz无线通讯频率。 作品适用范围及推广前景 1 基于无线视频系统的智能小车能通过无线摄像头获取小车周围环境的实时影像，根据环境作出相应的动作，以实施搜救等工作。通过对小车底盘的改进可进一步提高其越野运动性能，深入到人类无法到达的未知区域进行探测，实时捕捉图像，实现探测或实施搜救。 2 随着生活水平的显著提高，家长对孩子受教育程度越来越重视，总是让小孩从小就能多接触新鲜的高科技的东西，因为高科技玩具在给他们带来快乐的同时也给他们传授了一种新的思想与理念，对他们将来的发展有很大的帮助。智能小车作为玩具市场的新生代宠物在带来商业价值的同时也弥补了中国高技术含量玩具市场这一缺陷。 3本作品为太阳能利用提供一个新的模式，在节能方面有很好推广前景。
同类课题研究水平概述
- 智能小车的研究是近年来国际上迅速开展起来的一种高技术活动，它涉及数学、力学、机械、电子、自动控制、传感器、通信、计算机、人工智能等多个领域的前沿研究和技术融合，集高技术、娱乐和比赛于一体，能有效培养学生的动手能力、创造能力和协作精神，引起了公众的广泛关注和极大的兴趣。 根据文献资料，采用单片机制作智能小车在国内外已经开展了一段时间，国内外已经有一些这类的成型产品，和本项目相似的有飞思卡尔、上海广茂达等公司的智能小车。但由于各种条件的限制，目前国内仍没有本项目那样同时具有无线视频采集和控制功能并用太阳能供电的智能小车。而且那些产品均是采用一个单片机作为控制核心的结构，电池需要专用充电器充电。为了改善智能小车的性能、增加一些新颖的功能同时也考虑到将来的扩展，本项目采用了双单片机的结构，并且采用太阳能这一“绿色，环保，节能”的能源作为小车能源。这些特点都决定了本智能小车在这方面的研究具有一定的探索性和前瞻性。 随着我国机器人方面研究的不断深入，机器人在我国各行各业中的应用也将越来越广，在国内这方面研究不断深化的背景下，我们小组自主研发的基于无线视频系统的智能小车具有一定的特色和实际推广前景，可以说是在智能小车领域的一次探索。
