模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)及構(gòu)造縮微智能車的方法技術(shù)方案

本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)及利用該系統(tǒng)構(gòu)造縮微智能車的方法，所述模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)包括具備統(tǒng)一輸入輸出接口的傳感器、計算控制、通信、執(zhí)行器模組集、設(shè)備安裝板和支撐件。所述方法包括以下步驟：根據(jù)任務(wù)需求選擇模組集中合適的模組并固定在車體上；通過連接線纜連接各模組；利用模組操作程序庫進(jìn)行功能開發(fā)和算法實現(xiàn)。本發(fā)明專利技術(shù)通過模塊設(shè)計使縮微智能車的組裝變得簡單；通過使模組具備一致接口，實現(xiàn)平臺的可擴(kuò)展性；用戶能夠根據(jù)任務(wù)需求選配模組，平臺配置具備靈活性；通過提供模組操作程序庫屏蔽硬件底層細(xì)節(jié)，使平臺具備易用性。本發(fā)明專利技術(shù)可以實現(xiàn)縮微智能車硬件平臺的靈活配置，輕松安裝、便捷使用和個性擴(kuò)展。

【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】

本專利技術(shù)涉及光機電一體化
，特別是一種模塊化、配置靈活、便于功能開發(fā)、易于擴(kuò)展的模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)及利用其構(gòu)造縮微智能車的方法。
技術(shù)介紹
無人駕駛汽車，也稱智能汽車，是未來汽車的發(fā)展方向，也是智能交通系統(tǒng)的重要研究內(nèi)容之一。無人駕駛汽車實質(zhì)上是一種能夠?qū)崿F(xiàn)自主駕駛的輪式移動機器人，是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、運動控制等功能于一體的高度智能化、信息化系統(tǒng)。無人駕駛汽車的研究目的是使計算機代替人來完成車輛駕駛?cè)蝿?wù)，彌補人工駕駛的不足，實現(xiàn)車輛的安全、可靠、高效的駕駛。無人駕駛汽車將有效減輕駕駛員的負(fù)擔(dān)，減少駕駛員疲勞駕駛的現(xiàn)象，有利于提高交通安全；同時，配合城市交通控制系統(tǒng)，可以合理分配交通流，實現(xiàn)交通系統(tǒng)的順暢運行。目前，歐洲和美國在無人駕駛汽車方面的研究(如Google無人駕駛汽車)取得了長足進(jìn)展。國內(nèi)的很多研究機構(gòu)和高校已經(jīng)開始了無人駕駛汽車的相關(guān)研究，并已取得了一定的成果，但與歐洲和美國的無人駕駛技術(shù)仍有一定差距，而且使無人駕駛汽車進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化、實用化階段還有很長一段路要走。并且，目前的無人駕駛車輛研究多側(cè)重于單車研究，對于未來多臺無人駕駛車輛共同行駛在同一環(huán)境的狀況還少有研究。縮微智能車是無人駕駛汽車的縮小版本，縮微的僅僅是物理尺寸與經(jīng)濟(jì)成本，卻能夠保持車輛的駕駛行為與交通特性，實現(xiàn)自主駕駛，相關(guān)研究成果可為智能駕駛技術(shù)的研究提供參考和借鑒。并且，可以通過縮微智能車來模擬局部城市交通流狀況，進(jìn)而研究多智能車交互行為認(rèn)知模型及相應(yīng)的調(diào)控方法，使智能駕駛和多車交互成為可能，并為大型無人駕駛車輛多車交互及城市智能交通提供基本理論依據(jù)或技術(shù)支撐。縮微智能車由于集中運用了自動控制、計算機視覺、人工智能、傳感器、電路電子等技術(shù)，已經(jīng)成為了科研和教學(xué)領(lǐng)域中多學(xué)科交叉研究的載體和實驗平臺。現(xiàn)有的縮微智能車平臺大多采用自主開發(fā)的模式，各研究機構(gòu)獨立開發(fā)自己的硬件平臺，所采用的功能模組之間接口各異，沒有統(tǒng)一的接口標(biāo)準(zhǔn)，致使相同類型的模塊在不同的縮微智能車平臺上無法通用。這樣不僅會產(chǎn)生硬件開發(fā)層面大量的重復(fù)性勞動，使開發(fā)人員不單需要進(jìn)行算法設(shè)計和功能開發(fā)，也要兼顧硬件開發(fā)。由于沒有統(tǒng)一的開發(fā)框架，現(xiàn)有的縮微智能車硬件平臺的可擴(kuò)展性差，并且無法做到根據(jù)具體任務(wù)靈活配置平臺的模組。這種縮微智能車開發(fā)方式低效，軟硬件系統(tǒng)兼容性差，可擴(kuò)展性差，配置靈活性差，不便于第三方進(jìn)行個性化開發(fā)，不利于縮微智能車的推廣普及，有礙于廣大愛好者(特別是沒有硬件基礎(chǔ)的愛好者)的加入。
技術(shù)實現(xiàn)思路
(一 )要解決的技術(shù)問題本專利技術(shù)所要解決技術(shù)問題是目前的縮微智能車的軟硬件系統(tǒng)兼容性差，可擴(kuò)展性差，不利于進(jìn)行開發(fā)的問題。( 二)技術(shù)方案為解決上述技術(shù)問題，本專利技術(shù)提出一種模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)，安裝于縮微智能車的車體，其特征在于，包括傳感器模組集、計算控制模組集、通信模組集、執(zhí)行器模組集，其中:所述計算控制模組集是用于完成數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行控制算法的計算控制模組的集合；各計算控制模組中集成了總線控制器和總線集線器，并由該總線控制器和總線集線器擴(kuò)展出多個輸入輸出接口 ；除所述計算控制模組集之外的其它模組集中的模組可連接到所述輸入輸出接口上，從而與所述計算控制模組進(jìn)行通信；所述傳感器模組集是用于感知縮微智能車所處環(huán)境信息和車身運行狀態(tài)的傳感器模組的集合；所述通信模組集是用于完成縮微智能車與上位機之間或者不同縮微智能車之間通信的通信模組的集合；所述執(zhí)行器模組集是縮微智能車上執(zhí)行器模組的集合；其中，所述各模組集中的各模組均具有能夠連接到所述計算控制模組集中的計算控制模組的輸入輸出接口。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，所述的傳感器模組集、通信模組集和執(zhí)行器模組集中的模組包括功能元件、微控制器和總線接口芯片，所述功能元件用于執(zhí)行模組的功能，所述微控制器通過總線接口芯片從總線上讀取所述計算控制模組發(fā)送的命令，根據(jù)該命令對功能元件進(jìn)行控制，以及將從功能元件獲取的數(shù)據(jù)通過總線接口芯片發(fā)送到總線上。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，所述的傳感器模組集、計算控制模組集、通信模組集和執(zhí)行器模組集中的模組可以任意搭配以構(gòu)建縮微智能車平臺。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，還包括擴(kuò)展模組集，該擴(kuò)展模組集是縮微智能車中其他功能模組的集合，其每個功能模組也具有能夠連接到所述計算控制模組集中的計算控制模組的輸入輸出接口。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，還包括設(shè)備安裝板，該設(shè)備安裝板具有通用的安裝接口，通過該安裝接口能夠安裝所述各模組集中的任何模組。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，所述的設(shè)備安裝板具有多個，各設(shè)備安裝板之間可以通過所述通用的安裝接口相互連接。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，還包括與所述設(shè)備安裝板的通用安裝接口連接，并固定于所述縮微智能車的車體的支撐件。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，所述設(shè)備安裝板上具有等間距分布的螺孔；所述各模組集的各模組具有外殼，外殼底部具有孔徑和間距與所述設(shè)備安裝板上的螺孔相同的螺孔，以便在所述設(shè)備安裝板上安裝和固定。本專利技術(shù)還提出一種利用前述模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)的構(gòu)造縮微智能車的方法，所述構(gòu)造方法包括以下步驟:步驟I，根據(jù)任務(wù)需求從所述模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)的各模組集中選擇合適的傳感器模組、計算控制模組、執(zhí)行器模組和通信模組，并將其固定在所述縮微智能車的車體上；步驟2，通過連接線纜將所選擇的傳感器模組、通信模組和執(zhí)行器模組的輸入輸出接口與所述計算控制模組的相應(yīng)輸入輸出接口相連；步驟3，寫入運行于所述計算控制模組上的程序。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，所述模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)還包括設(shè)備安裝板和支撐件，所述設(shè)備安裝板具有通用的安裝接口，通過該安裝接口能夠安裝所述各模組集中的任何模組，并連接所述支撐件；在所述步驟I中，將所述各傳感器模組、計算控制模組、執(zhí)行器模組和通信模組固定在所述設(shè)備安裝板上，并通過支撐件將所述安裝板固定在所述縮微智能車的車體上。根據(jù)本專利技術(shù)的一種【具體實施方式】，利用一個模組操作程序庫編寫運行于計算控制模組上的程序，所述模組操作程序庫是對所述各模組集中的模組進(jìn)行硬件底層操作的程序接口，該模組操作程序庫中的模組操作程序接口根據(jù)相應(yīng)的模組操作方法和統(tǒng)一的輸入輸出接口協(xié)議開發(fā)。(三)有益效果本專利技術(shù)通過設(shè)備的模塊化設(shè)計，使縮微智能車的組裝變得簡單；本專利技術(shù)通過對各功能模組進(jìn)行接口轉(zhuǎn)換，使之具有一致的接口，使用戶能夠根據(jù)接口標(biāo)準(zhǔn)制作自己的模組，使平臺具備可擴(kuò)展性和模組通用性；本專利技術(shù)通過構(gòu)建具有一致接口的功能模組集，使用戶能夠根據(jù)任務(wù)需求選配模組，使平臺配置具備靈活性；本專利技術(shù)通過對模組的封裝并提供操作模組的程序庫，使用戶專注于功能開發(fā)，無需關(guān)心硬件細(xì)節(jié)，降低縮微智能車開發(fā)的難度，使沒有硬件基礎(chǔ)的人士也能搭建縮微智能車，使平臺具備易用性。【附圖說明】圖1為本專利技術(shù)的模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)架構(gòu)圖；圖2為本專利技術(shù)的模組接口轉(zhuǎn)換示意圖；圖3為本專利技術(shù)的模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)的連接示意圖；圖4為本專利技術(shù)的設(shè)備安裝板的結(jié)構(gòu)圖；圖5為本專利技術(shù)一個實施例的模塊化縮微智能車俯視圖；圖6為本專利技術(shù)一個實施例的模塊化縮微智能車側(cè)視圖。【具體實施方式】為使本專利技術(shù)的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合具體實施例，并參本文檔來自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點】
一種模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)，安裝于縮微智能車的車體，其特征在于，包括傳感器模組集、計算控制模組集、通信模組集、執(zhí)行器模組集，其中：所述計算控制模組集是用于完成數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行控制算法的計算控制模組的集合；各計算控制模組中集成了總線控制器和總線集線器，并由該總線控制器和總線集線器擴(kuò)展出多個輸入輸出接口；除所述計算控制模組集之外的其它模組集中的模組可連接到所述輸入輸出接口上，從而與所述計算控制模組進(jìn)行通信；所述傳感器模組集是用于感知縮微智能車所處環(huán)境信息和車身運行狀態(tài)的傳感器模組的集合；所述通信模組集是用于完成縮微智能車與上位機之間或者不同縮微智能車之間通信的通信模組的集合；所述執(zhí)行器模組集是縮微智能車上執(zhí)行器模組的集合；其中，所述各模組集中的各模組均具有能夠連接到所述計算控制模組集中的計算控制模組的輸入輸出接口。

【技術(shù)特征摘要】
1.一種模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)，安裝于縮微智能車的車體，其特征在于，包括傳感器模組集、計算控制模組集、通信模組集、執(zhí)行器模組集，其中: 所述計算控制模組集是用于完成數(shù)據(jù)處理和執(zhí)行控制算法的計算控制模組的集合；各計算控制模組中集成了總線控制器和總線集線器，并由該總線控制器和總線集線器擴(kuò)展出多個輸入輸出接口 ；除所述計算控制模組集之外的其它模組集中的模組可連接到所述輸入輸出接口上，從而與所述計算控制模組進(jìn)行通信； 所述傳感器模組集是用于感知縮微智能車所處環(huán)境信息和車身運行狀態(tài)的傳感器模組的集合； 所述通信模組集是用于完成縮微智能車與上位機之間或者不同縮微智能車之間通信的通信模組的集合； 所述執(zhí)行器模組集是縮微智能車上執(zhí)行器模組的集合； 其中，所述各模組集中的各模組均具有能夠連接到所述計算控制模組集中的計算控制模組的輸入輸出接口。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感器模組集、通信模組集和執(zhí)行器模組集中的模組包括功能元件、微控制器和總線接口芯片，所述功能元件用于執(zhí)行模組的功能，所述微控制器通過總線接口芯片從總線上讀取所述計算控制模組發(fā)送的命令，根據(jù)該命令對功能元件進(jìn)行控制，以及將從功能元件獲取的數(shù)據(jù)通過總線接口芯片發(fā)送到總線上。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)，其特征在于，所述的傳感器模組集、計算控制模組集、通信模組集和執(zhí)行器模組集中的模組可以任意搭配以構(gòu)建縮微智能車平臺。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)，其特征在于，還包括擴(kuò)展模組集，該擴(kuò)展模組集是縮微智能車中其他擴(kuò)充的功能模組的集合，其每個功能模組也具有能夠連接到所述計算控制模組集中的計算控制模組的輸入輸出接口。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的模塊化縮微智能車硬件系統(tǒng)，其特征在于，還包括設(shè)備安裝板，該設(shè)備安裝板具有通用的安裝接口，通過該安裝接口能夠安裝所述各模組集中的任何模組。6...

【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：湯淑明，袁俊，
申請(專利權(quán))人：中國科學(xué)院自動化研究所，
類型：發(fā)明
國別省市：