語音控制的智能小車設(shè)計
1 智能小車總體結(jié)構(gòu)框圖
智能小車主要由轉(zhuǎn)向機構(gòu)、驅(qū)動機構(gòu)、轉(zhuǎn)向控制模塊、驅(qū)動控制模塊、遙控模塊和語音控制模塊六大部分組成,如圖1所示。
2 機械本體結(jié)構(gòu)及工作原理
小車為輪式結(jié)構(gòu),如圖2所示。機械部分分為轉(zhuǎn)向機構(gòu)(圖中橢圓內(nèi)的部分)和驅(qū)動機構(gòu)(圖中橢圓外部分)。轉(zhuǎn)向機構(gòu)主要由轉(zhuǎn)向電機、轉(zhuǎn)向架和兩個前輪組成。驅(qū)動機構(gòu)采用玩具小車常用的雙電機驅(qū)動方案,包括兩個減速電機和兩個后輪。轉(zhuǎn)向機構(gòu)工作原理為:轉(zhuǎn)向時由控制者向小車發(fā)出轉(zhuǎn)向信號,轉(zhuǎn)向電機根據(jù)轉(zhuǎn)向信號正向或反向旋轉(zhuǎn)一定角度,電機通過齒輪、齒條系統(tǒng)帶動轉(zhuǎn)向架擺動一定角度,最終帶動與轉(zhuǎn)向架固定在一起的前輪偏擺一定角度。小車在轉(zhuǎn)向時由于內(nèi)、外側(cè)的車輪的轉(zhuǎn)彎半徑不同,所以內(nèi)外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速也不相同。前輪為從動輪,會根據(jù)轉(zhuǎn)彎角度的大小自動調(diào)節(jié)內(nèi)、外側(cè)車輪的轉(zhuǎn)速;而后輪為主動輪,其轉(zhuǎn)速分別由兩個電機獨立驅(qū)動,不會根據(jù)轉(zhuǎn)彎半徑自動調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速。因此小車轉(zhuǎn)彎時,控制系統(tǒng)在控制轉(zhuǎn)向電機的同時還需要根據(jù)轉(zhuǎn)向角度的大小向兩個驅(qū)動電機發(fā)出控制信號,調(diào)節(jié)兩個驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)速使之產(chǎn)生特定的轉(zhuǎn)速比,從而使轉(zhuǎn)彎順利進行。在這里,轉(zhuǎn)彎的角度、轉(zhuǎn)速比與小車的尺寸及轉(zhuǎn)彎半徑有關(guān)。
3 控制系統(tǒng)
控制系統(tǒng)包括兩大部分,一部分位于遙控器內(nèi),用于識別控制者的命令并將響應(yīng)的控制信號發(fā)送出去;一部分位于小車上,用于接收遙控器發(fā)出的控制信號,并根據(jù)控制信號控制轉(zhuǎn)向機構(gòu)和驅(qū)動機構(gòu),使小車實現(xiàn)預(yù)期的動作。
3.1 遙控器
遙控器主要由語音識別模塊和無線發(fā)送模塊(編碼芯片、射頻發(fā)送模塊)組成,如圖3所示。遙控器的工作原理為:控制者通過麥克風(fēng)發(fā)出控制命令,該命令經(jīng)過語音識別模塊識別后,根據(jù)控制信號的類型產(chǎn)生一個8位的控制碼,語音識別模塊通過其P1端口將控制碼輸出至無線發(fā)送模塊,然后語音識別模塊發(fā)出控制信號,控制無線發(fā)送模塊將該控制碼以無線電波形式發(fā)送出去,車載控制部分接收到后便控制小車產(chǎn)生預(yù)期的動作。
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