一种应用于起伏地形的螺旋桨式磁测量小车的制作方法
本实用新型涉及测量小车设备领域,特别涉及一种应用于起伏地形的螺旋桨式磁测量小车。
背景技术:
传统的磁测量小车一般为四轮结构,在出现起伏地形时,其适应性较差,很难跨越较陡障碍,只能采用避障解决,运动性能具有较大的局限性。通常采用增加轮子半径或者履带式结构对传统小车车轮进行改造,提高其越障能力,但两类小车在轮胎与地面间摩擦系数小于1时,都无法跨越大于45°的斜坡,仍无法满足野外复杂环境中部分起伏地形的攀爬。
技术实现要素:
本实用新型要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷,提供一种应用于起伏地形的螺旋桨式磁测量小车。
为了解决上述技术问题,本实用新型提供了如下的技术方案:
本实用新型一种应用于起伏地形的螺旋桨式磁测量小车,包括车底盘,所述车底盘的外侧安装有轮胎,所述轮胎上分别安装有电机支架和减速电机,所述车底盘的顶端两侧均安装有螺旋桨支撑板,所述螺旋桨支撑板的中央安装有螺旋桨电机,所述螺旋桨电机的顶端安装有螺旋桨,所述螺旋桨支撑板的一端分别安装有舵机和舵机支架,所述螺旋桨支撑板的另一端分别安装有9g舵机和激光测距传感器,所述车底盘的中央安装有舵机控制器,所述舵机控制器的顶端安装有控制器,所述舵机控制器的两侧分别安装有电机驱动和电压数显模块。
作为本实用新型的一种优选技术方案,所述电机驱动的一侧安装有显示器,所述电压数显模块的一侧安装有陀螺仪。
作为本实用新型的一种优选技术方案,所述电机驱动、控制器、舵机控制器和电压数显模块上均安装有铜柱,且通过铜柱安装固定。
作为本实用新型的一种优选技术方案,所述车底盘的底端安装有电源。
与现有技术相比,本实用新型的有益效果如下:
本实用新型是一种应用于起伏地形的螺旋桨式磁测量小车,可有效解决小车爬坡问题,该设计从车体结构出发,在传统小车的基础上加装螺旋桨,为爬坡过程中的小车提供支持力和牵引力,最终实现障碍跨越功能,能够实现跨越倾斜角度为57°的障碍,实用性强。
附图说明
附图用来提供对本实用新型的进一步理解,并且构成说明书的一部分,与本实用新型的实施例一起用于解释本实用新型,并不构成对本实用新型的限制。在附图中:
图1是本实用新型的整体结构示意图;
图中:1、车底盘;2、轮胎;3、减速电机;4、电机支架;5、舵机;6、舵机支架;7、螺旋桨支撑板;8、螺旋桨电机;9、螺旋桨;10、9g舵机;11、激光测距传感器;12、电机驱动;13、控制器;14、舵机控制器;15、电压数显模块;16、电源;17、铜柱;18、陀螺仪;19、显示器。
具体实施方式
以下结合附图对本实用新型的优选实施例进行说明,应当理解,此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本实用新型,并不用于限定本实用新型。
实施例1
如图1所示,本实用新型提供一种应用于起伏地形的螺旋桨式磁测量小车,包括车底盘1,车底盘1的外侧安装有轮胎2,轮胎2上分别安装有电机支架4和减速电机3,车底盘1的顶端两侧均安装有螺旋桨支撑板7,螺旋桨支撑板7的中央安装有螺旋桨电机8,螺旋桨电机8的顶端安装有螺旋桨9,螺旋桨支撑板7的一端分别安装有舵机5和舵机支架6,螺旋桨支撑板7的另一端分别安装有9g舵机10和激光测距传感器11,车底盘1的中央安装有舵机控制器14,舵机控制器14的顶端安装有控制器13,舵机控制器14的两侧分别安装有电机驱动12和电压数显模块15。
进一步的,电机驱动12的一侧安装有显示器19,电压数显模块15的一侧安装有陀螺仪18,设置的显示器19用于数据显示。
电机驱动12、控制器13、舵机控制器14和电压数显模块15上均安装有铜柱17,且通过铜柱17安装固定,设置的电机驱动12、控制器13、舵机控制器14和电压数显模块15均通过铜柱17安装固定。
车底盘1的底端安装有电源16,设置电源16用于小车电源动力使用。
具体的,该小车减速电机3通过电机支架4以螺丝固定在车底盘1下方,轮胎2和减速电机3以联轴器相连,舵机5通过舵机支架6以螺丝固定在车底盘1上,舵机5和螺旋桨支撑板6通过螺丝固定,螺旋桨电机8以螺丝固定在螺旋桨支撑板7上,螺旋桨9套在螺旋桨电机8的轴上,螺母固定,9g舵机10用ab胶粘在舵机5上,激光测距传感器11用ab胶粘在9g舵机10的转动轴上,l298n电机驱动12以铜柱17和车底盘1固定,stm32f103zet6控制器13和舵机控制器14通过铜柱17和车底盘1固定,dc-dc电压数显模块15通过铜柱17和车底盘1固定,陀螺仪18通过ab胶粘在车底盘1上,oled显示屏19通过铜柱17和车底盘1固定,电源16通过魔术贴贴在车底盘1下方;
本设计是以stm32f103zet6控制器为总处理器,通过角度采集单元(陀螺仪)、距离检测单元(激光测距传感器)、速度采集单元(减速电机自带编码器)获取外界运动信息,经由stm32f103zet6处理得到速度、加速度、舵机偏转角度、障碍物高度及pwm信号,最后控制电机转速、螺旋桨倾角,并将距离、高度信息显示在oled屏幕上;
角度采集单元由陀螺仪组成,可以输出航向角、横滚角和俯仰角,从而对车身姿态信息有一个全面的构建。速度采集单元由减速电机自带的光电编码器组成,可输出车轮的转速。距离和高度检测都是由激光测距传感器完成。距离检测用激光测距传感器的输出值即可,高度检测是将检测到的距离值做二次计算,如图所示为高度预判流程图,激光测距模块判断距离前方障碍物距离,当距离到达15cm,小车停止,固定在舵机上的激光测距模块采集数据,舵机每旋转6°,采集一次与前方障碍物的距离并进行保存,直到采集至舵机旋转60°。将采集到的距离值进行处理,去掉坏值(由于障碍物未达到60°而造成数据值过大或过小),得到测得最长距离值进行高度运算;
将距离值信息经由如下公式处理,预估障碍物高度。其中h0为激光测距模块对地高度,l为测得最大距离,θ’为最大距离时对应舵机角度。
h=h0+lsinθ'
显示单元,stm32f103zet6控制器对距离信息进行分析和二次计算后,将高度和距离信息显示在oled屏幕上。
舵机控制,螺旋桨支撑板的最佳角度是在高度检测结束后生成的,stm32f103zet6控制器通过pid控制方法生成舵机的控制指令,发送给舵机控制器后再由其对具体舵机进行调节。
减速电机控制,stm32f103zet6控制器生成pwm信号后发送给l298n电机驱动,再由其对具体电机进行控制。
螺旋桨电机控制,stm32f103zet6控制器生成pwm信号后发送给螺旋桨电机,对其进行控制。
工作流程:
小车在运行前,9g舵机通过旋转将粘附在舵机轴上的激光测距传感器旋转到水平状态,从而检测前方障碍物和车身距离。小车开始执行任务,减速电机启动,小车向前运行,在运行过程中,当与前方障碍物距离小于15cm时,小车停止运行,进行障碍物高度检测并显示在oled显示屏上。检测完成后调整舵机到最佳跨越障碍角度,再启动螺旋桨和减速电机,进行障碍的攀爬。
该结构可有效解决小车爬坡问题,该设计从车体结构出发,在传统小车的基础上加装螺旋桨,为爬坡过程中的小车提供支持力和牵引力,最终实现障碍跨越功能,能够实现跨越倾斜角度为57°的障碍,实用性强。
最后应说明的是:以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已,并不用于限制本实用新型,尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明,对于本领域的技术人员来说,其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改,或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本实用新型的精神和原则之内,所作的任何修改、等同替换、改进等,均应包含在本实用新型的保护范围之内。
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