基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人
技术领域
本实用新型涉及机器人技术领域，尤其涉及基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人。
背景技术
在出行中，平衡车可以作为一种方便快捷的交通工具，同时它仍然可以作为物流运送以及工程探测的机器人，现有的四轮式探测或运送机器人在运动过程中会由于四轮的底盘设计难以越过土石沟壑等障碍。并且，目前应用较为广泛的四轮探测小车多数并没有将机器视觉技术和无线信息传递结合起来，功能集成好的成品成本太高，难以满足多方面需求。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人，其能够兼顾经济，功能，操作便捷性等多方面需求。
为实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案为：基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人，其包括：
车身，其共轴安装有左直流减速电机、右直流减速电机，所述左直流减速电机的左电机转轴、右直流减速电机的右电机转轴分别安装有车轮；
安装于车身的电源模块、主控模块、陀螺仪传感器模块、车身显示屏,所述电源模块连接于主控模块，所述主控模块连接于左直流减速电机、右直流减速电机、车身显示屏，所述陀螺仪传感器模块连接于主控模块、左直流减速电机、右直流减速电机；其还包括：安装于车身且用于路况信息识别的摄像头模块，其连接于主控模块；用于对平衡车机器人进行遥控的遥控装置，其无线连接于所述平衡车机器人；连接于主控模块的无线遥控模块，其包括：安装于车身的无线遥控接收模块、设置于遥控装置且与无线遥控接收模块配合的无线数据接收模块；所述车身表面设置有载物平台。
进一步，所述主控模块为stm32f407单片机，采用stm32f407单片机作为核心控制器件，该系列芯片具有强大迅速的浮点运算能力，能够及时进行PID算法处理，控制电机正反转，保持车身平衡。
进一步，陀螺仪传感器模块采用陀螺仪MPU6050作为倾角传感器对车身平衡状态反馈，MPU6050利用地理坐标系确定倾角，能够准确实时反映平衡车倾斜状态。
进一步，所述摄像头模块为OpenMv摄像头，采用机器视觉技术，利用OpenMv摄像头捕获图像信息，传送给控制器以及显示器。
进一步，所述无线遥控模块为NRF2401无线模块，采用NRF2401无线模块的控制范围可达十米，可用于近距遥控探测。
进一步，直流减速电机采用24v直流减速电机控制平衡车运转，可附加旋转编码器测速；该电机需要24V电源，可由12v充电电池经升压模块转换而来，扭力大，转速快，带载能力强。
进一步，所述遥控装置包括遥控器本体以及安装于遥控器本体的控制芯片、无线数据接收模块、遥控显示屏、操纵杆、独立按键和/或数字键盘、调参及路径规划件；
所述控制芯片连接于无线数据接收模块、遥控显示屏、操纵杆、独立按键和/或数字键盘、调参及路径规划件。
进一步，所述车身安装有电机调速开关，其连接于电机调速器；
所述电机调速器连接于升压驱动电路模块，所述升压驱动电路模块连接于电源模块、左直流减速电机、右直流减速电机、主控模块、5V降压模块。
进一步，所述车身前部设置有可开启的车前盖。
进一步，所述电源模块为12v移动式充电电池，基础采用12v移动式充电电池，经过升压模块升到24v,作为系统电源供电。
本案中，驱动模块采用L298N作为逻辑控制驱动，输出电机正反转信号以及脉冲占空比调速信号。
与现有技术相比，本实用新型的优点为：
1.将传统四轮探测运输机器人改为二轮平衡车结构，能够更好地适应复杂路况，有利于越过障碍，运动起来更加灵活。
2.将物流运输，远距离探测，路况识别，无线信息传递等功能集成在一套机器上面，有利于节约成本。
3.结构精简，便于操作，交互性能良好，适用范围广，提升了实际应用效益。
附图说明
图1为基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人主体车身结构示意图。
图2为基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人内部电路结构示意图。
图3为基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人的遥控接收装置操控界面示意图。
图4为基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人的电气原理图。
具体实施方式
下面将结合示意图对本实用新型所采用的技术方案作进一步的说明。
本实用新型提供了一种基于单片机陀螺仪及AI技术的遥控平衡车机器人(以下简称“该遥控平衡车机器人”)，参见图1-4，其包括：车身1、直流减速电机(即图4中的直流电机模块)、车轮6、电源模块7、主控模块8、陀螺仪传感器模块9、摄像头模块10、车身显示屏13、线遥控模块。将安装于车身两个直流减速电机分别界定为左直流减速电机2、右直流减速电机3。
参见图1，该遥控平衡车机器人的车身1共轴安装有左直流减速电机2、右直流减速电机3，所述左直流减速电机2的左电机转轴4、右直流减速电机3的右电机转轴5分别安装有车轮6，车身具有一个外壳体，该外壳体包括但不仅限于方形外壳。
结合图1-2，电源模块7、主控模块8、陀螺仪传感器模块9、车身显示屏13安装于车身，电源模块7为12v移动式充电电池,所述电源模块7连接于主控模块8，主控模块为stm32f407单片机，所述主控模块8连接于左直流减速电机2、右直流减速电机3、车身显示屏13，车身显示屏安装于车身外壳的上表面，所述陀螺仪传感器模块9连接于主控模块8、左直流减速电机2、右直流减速电机3。该遥控平衡车机器人还包括：安装于车身且用于路况信息识别的摄像头模块10，例如OpenMv摄像头，OpenMv摄像头连接于主控模块8。
图2中主控模块8的stm32f407单片机具有若干外接的导线18以便于对接连接相应电子设备，该图为简要示意图。
该遥控平衡车机器具有用于对平衡车机器人进行遥控的遥控装置12，其无线连接于所述平衡车机器人，所述遥控装置12包括遥控器本体以及安装于遥控器本体的控制芯片(例如STM32F407系列或STM32F103系列控制芯片)、无线数据接收模块12a、遥控显示屏12b、操纵杆12c、独立按键和/或数字键盘、调参及路径规划件12e，所述控制芯片连接于无线数据接收模块12a、遥控显示屏12b、操纵杆12c、独立按键和/或数字键盘、调参及路径规划件12e，这里将同时安装有独立按键12d-1、数字键盘12d-1。
需要注意的是，遥控装置为现有成熟技术，在此不对其加以详述。
该遥控平衡车机器具有连接于主控模块8的无线遥控模块，其包括：安装于车身的无线遥控接收模块11、设置于遥控装置且与无线遥控接收模块配合的无线数据接收模块12a，本实施例中无线遥控模块为NRF2401无线模块。
该遥控平衡车机器的车身表面设置有载物平台，这里车身的外壳表面可以直接作为载物平台，当然，可以对车身表面进行进一步改造以适应不同货物的运载需要，可以添加载物篮等。这里的车身前部设置有可开启的车前盖15。
本实施例中，所述车身安装有电机调速开关14，其连接于电机调速器16，所述电机调速器16连接于升压驱动电路模块17，所述升压驱动电路模块连接于电源模块7、左直流减速电机2、右直流减速电机3、主控模块8、5V降压模块17。
当然，本实施例中的单片机控制舵机运转，也可以采用其他型号的控制器；无线信息传输模块也可以采用蓝牙或者WIFI模块；摄像头部分还可以采用Ov系列，Maixpy系列等数字化摄像头。
该遥控平衡机器人开关开启后最初处于平衡模式，通过MPU6050不断反馈车身倾角，主控芯片【主控模块8】利用PID算法处理输出对应的PWM脉冲波控制直流电机正反转以及调速设置，从而保证车身平衡；随后车体上附带的摄像头可以利用AI技术进行数字图像处理以及模式识别，将路况信息通过无线模块传输给上位机进行实时监控；同时利用NRF2401无线模块亦可以对小车进行无线遥控，从而起到探测循迹机器人的作用，小车车身也可以装载物件，从而起到物流机器人的功能，因此，从整体功能上来说，此类遥控平衡车机器人具有多重效用，功能强大。
上述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不对本实用新型起到任何限制作用。任何所属技术领域的技术人员，在不脱离本实用新型的技术方案的范围内，对本实用新型揭露的技术方案和技术内容做任何形式的等同替换或修改等变动，均属未脱离本实用新型的技术方案的内容，仍属于本实用新型的保护范围之内。
