本实用新型专利技术公开了一种机器人小车循迹模块装置，包括传感器及信号处理电路，且所述的传感器平行设置有四对。传感器A、传感器B的间距与传感器C和传感器D的间距均为X1，而传感器B、传感器C的间距为X2，循迹黑线宽度为X3，且所述的X2＞X3，X1≤X3。所述的信号处理电路包括调制信号发生电路、信号强度调节电路、波形变换电路及滤波器电路。调制信号发生电路及信号强度调节电路用来产生的38kHz且强度可调的红外光调制信号。波形变换电路采用施密特触发器电路设计，滤波器电路采用低通滤波器设计。因此循迹模块循迹姿态更加稳定，循迹效果更好，系统抗干扰性能得到很大提高，并且循迹模块能在不同反射率的循迹面上进行稳定循迹。
【技术实现步骤摘要】
本技术涉及一种机器人小车循迹模块装置，具体涉及的是机器人小车循迹模块电路的元件选取与布局、系统抗干扰设计等，属于电路设计
技术介绍
目前，机器人小车设计十分热门，全国乃至世界各地常开展机器人小车比赛，特别是循迹机器人小车，要求机器人小车在白色的地面沿黑线循迹行走。要想稳定循迹，这对机器人小车循迹模块有一定的设计要求。传统的循迹模块设计结构简单，传感器间距设置不合理，电路抗干扰性能差，机器人小车在循迹过程中姿态不稳定左右晃动、易产生误动作导致小车冲出黑线等等。因此需要设计一套循迹速度更快、抗干扰性能更强、循迹姿态更稳定的机器人小车循迹模块装置。
技术实现思路
为解决现有技术的不足，本技术的目的在于提供一种循迹速度更快、抗干扰性能更强、循迹姿态更稳定的机器人小车循迹模块装置。为了达到上述技术的目的，本技术所采用的技术方案为:机器人小车循迹模块装置，其特征在于，包括设置在电路板上的传感器和信号处理电路，所述的传感器与信号处理电路连通，且所述的传感器平行设置有四对，依次分别为传感器A、传感器B、传感器C和传感器D，传感器A、传感器B的间距与传感器C和传感器D的间距均为XI，而传感器B、传感器C的间距则为X2，循迹黑线的宽度为X3，且所述的X2 >X3。进一步，所述的X2为X3的1.5倍到2倍之间。而所述的Xl彡X3。此外，所述的四对传感器的发射管均设置在电路板的前端，而接收管均设置在电路板的后端，可避免环境光线对接收管的干扰。进一步，所述的四对传感器均由红外发射管和红外接收管组分，即每对传感器包括一只红外发射管和一只红外接收管。为提高电路的稳定性，降低电路的复杂程度，红外接收管采用内部带解调的一体化红外接收管，其内部包括红外线接收管、带通放大器、检波和脉冲整形等信号解调处理电路。更进一步，所述的信号处理电路包括调制信号发生电路、信号强度调节电路、波形变换电路及滤波器电路几个部分。其中，调制信号发生电路为矩形波发生器，用来产生频率为38kHz的矩形波信号，用来对红外发射管发出的红外光信号进行调制。信号强度调节电路包括可调电阻和运算放大器，可调电阻以分压的形式将矩形波信号加载到由运算放大器构成的电压跟随器的输入端上，用来调节红外发射管发出信号的强度，可使传感器能适应不同的工作场合，具体为:所述的可调电阻的一端子与调制信号发生电路的输出端连接，所述的可调电阻的另一端子接地，所述的可调电阻中间的滑动端子与运算放大器的同相输入端连接，所述的运算放大器的输出端与运算放大器的反相输入端连接，运算放大器的输出端作为信号强度调节电路的信号输出端。此外，由于相同材质的循迹面上不同区域红外光的反射率可能不同，导致传感器易检测到干扰信号，波形变换电路用来对一体化红外接收管输出的信号进行整形滤波，滤去因循迹面反射率不同带来的干扰信号，所述的波形变换电路包括施密特触发器或滞回比较器，且施密特触发器或滞回比较器的两个阈值电压均设置为可调节的电压，这可使循迹模块能在不同反射率的循迹面上进行稳定循迹。由于信号处理电路所处的环境可能存在高频干扰信号，为提高电路的可靠性，在波形变换电路后接一滤波器电路滤去高频干扰信号。本技术所述的滤波器电路为低通滤波器，滤波器电路包括一电阻和一电容器，所述的电阻的一端子与施密特触发器输出端连接，所述的电容器的一端子接地，所述的电阻的另一端子与电容器的另一端子连接在一起同时作为机器人小车循迹模块装置的信号输出端。本技术的有益效果在于:本技术所述的传感器之间的间距依照循迹黑线的宽度来合理设定，因此将使机器人小车循迹姿态更加稳定，循迹速度更快。红外传感器信号经调制、解调处理，能使传感器有效避开环境光的干扰。采用波形变换电路滤去因循迹面反射率不同带来的干扰信号。在波形变换电路的输出端接有低通滤波器电路，滤去了系统高频干扰信号。因此，机器人小车循迹模块装置循迹姿态更加稳定，循迹效果更好，系统抗干扰性能得到很大提高，并且循迹模块能在不同反射率的循迹面上进行稳定循迹。【附图说明】图1为本技术一实施例的元件布局结构示意图；图2为本技术所述的信号处理电路一实施例的电路结构示意图；图3为本技术所述的调制信号发生电路一实施例的电路原理图；图4为本技术所述的信号强度调节电路一实施例的电路原理图；图5为本技术所述的波形变换电路及滤波器电路一实施例的电路原理图。图中主要附图标记含义为:1、电路板2、传感器3、红外发射管4、一体化红外接收管 5、信号处理电路6、巡迹黑线。【具体实施方式】:下面结合附图和具体实施例对本技术做具体的介绍。图1为本技术一实施例的元件布局结构示意图。如图1所示:机器人小车循迹模块装置，包括设置在电路板I上的传感器2和信号处理电路5，所述的传感器2同时与信号处理电路5连通。在本实施例中，所述的传感器2平行设置有四对，依次分别为传感器A、传感器B、传感器C和传感器D，传感器A、传感器B的间距与传感器C和传感器D的间距均为XI，而传感器B、传感器C的间距则为X2，循迹黑线位于传感器B和传感器C之间，循迹黑线的宽度为X3，且所述的X2 > X3。每个传感器2位置平行，摆放严格。在循迹黑线6转弯弧度不大时，当传感器B碰到循迹黑线6时，机器人小车左转，当传感器C碰到循迹黑线6时，机器人小车右转，一旦循迹黑线6处于传感器B和传感器C之间且与传感器B和传感器C不接触时，小车直行。为保证小车循迹更加自由，且车身中心线不能偏离循迹黑线6太远，尺寸X2应设置为X3的1.5倍到2倍之间，这样的尺寸设计可保证机器人小车循迹更加自由，车身不会左右频繁晃动。因此传感器B和传感器C的作用是保证机器人小车左右转向循迹。在循迹黑线6转弯弧度较大时，机器人小车将做较大弧度的转弯。以左转为例，此时循迹黑线6可能会脱离传感器B进入到传感器A和传感器B之间。当传感器A检测到循迹黑线6时，此时循迹小车应左转，并且一直保持左转状态直到循迹黑线6脱离传感器B而进入到传感器B和传感器C之间为止，这可保证机器人小车即使脱离了循迹线也能保持当前转向自动回到循迹线上来，可使机器人小车能循迹较大弧度的循迹线。右转情形与左转类似在此不再赘述。因此传感器A和传感器D的作用是保证机器人小车即使脱离了循迹线还能再回到循迹线上，而为了保证转弯迅速，在设计中，尺寸Xl与X3相等，或者Xl稍小于X3。图2为本技术所述的信号处理电路一实施例的电路结构示意图。如图2所示:每对传感器2包括一只红外发射管3和一只一体化红当前第1页1 2 本文档来自技高网...
【技术保护点】
机器人小车循迹模块装置，其特征在于，包括设置在电路板上的传感器和信号处理电路，所述的传感器与信号处理电路连通，且所述的传感器平行设置有四对，依次分别为传感器A、传感器B、传感器C和传感器D，传感器A、传感器B的间距与传感器C和传感器D的间距均为X1，而传感器B、传感器C的间距则为X2，循迹黑线的宽度为X3，且所述的X2＞X3。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：曾宪阳，杨红莉，郁汉琪，褚南峰，许其清，
申请(专利权)人：南京工程学院，
类型：新型
国别省市：江苏;32
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