[发明专利]一种基于片上系统的环境信息采集车

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于片上系统的环境信息采集车,具体的说是一种将环境信息采集检测系统设置在无需人员驾驭的智能化的小车上，通过自动采集和无线传输环境信息，达到对环境信息进行持续采集和检测的目的。

背景技术

随着国民生活水平的不断提高，环境问题日益引起人们的重视。在世界各地，由于自然灾害、恐怖活动和各种意外突发事故等原因，环境灾难经常发生。在环境灾难救援中，救援人员暴露在危险的环境下，对救援人员伤害极大，需要采用智能化的车载式环境检测设备深入灾难现场为救援人员提供实时环境信息。为对环境进行持续监测，环境监测设备必须对所监测环境进行大量采样，获得大量采样数据。但是这些采样数据中会存在一些无效数据，如果对许多无效数据传输将极大地浪费系统资源，因此环境监测系统必须具备较快的数据处理速度及良好的数据处理能力。目前现有环境监测设备存在移动性欠佳、数据处理能力慢且数据处理能力差的缺点。

发明内容

为解决现有技术中存在的上述问题，本发明提供一种具有数据处理速度快、数据处理能力强、功耗低、开发周期短和成本低廉等优点的基于片上系统的环境信息采集车，能集先进的机械、电子、信息、控制工程等技术于一身，用于深入环境灾害现场、勘探化学品泄漏等环境信息。

为达成上述目的，本发明采用如下技术方案：提供一种基于片上系统的环境信息采集车，包括智能化小车和环境信息采集检测系统，所述的智能化小车含有车体机构、运动机构、导向机构、控制运动机构的主电动机；所述的运动机构对称设置在车体两侧，所述的导向机构与运动机构连接；所述的主电动机、舵机和环境信息采集检测系统设置在车体中；所述的环境信息采集检测系统由有毒气体检测单元、环境温湿度检测单元、Nios II软核处理器控制单元、NRF无线射频收发单元组成；其中所述有毒气体检测单元由MQ-2气体传感器和A/D转换器芯片TLC549构成，所述环境温湿度检测单元采用SHT10温湿度传感器，所述NRF无线射频收发单元采用2.4GHz无线收发模组NRF24L01芯片，所述Nios II软核处理器控制单元采用片上系统技术内嵌入EP3C16F484C6N芯片；所述的有毒气体检测单元、环境温湿度检测单元与Nios II软核处理器控制单元单向电连接，NRF无线射频收发单元与Nios II软核处理器控制单元双向电连接。

本发明中所述的智能化小车的车体机构含有车体、 驱动轮、曲柄、同步带、履带、行星轮、摆杆、导向轮、主臂杆、齿轮A、齿轮B、齿轮C、齿轮D和同步带轮，所述的车体两侧通过驱动轮轴和导向轮轴对称安装有驱动轮和导向轮，摆杆安装在驱动轮轴和导向轮轴上，主臂杆固定在摆杆中点，行星轮通过曲柄安装在主臂杆的上部，主臂杆上安装有同步带，履带绕着驱动轮、导向轮和行星轮，舵机和主电动机安装在车体内，舵机通过与主电动机同轴的齿轮E与齿轮A啮合，双联齿轮B、双联齿轮C和齿轮D啮合。主电动机带动驱动轮运动，使履带转动，舵机通过与舵机同轴的齿轮E与齿轮A啮合，一方面带动主臂杆转动；另一方面通过双联齿轮B、双联齿轮C和齿轮D的啮合，带动同步带轮旋转；同步带轮通过同步带传动进一步使安装有行星轮的曲柄回转。

本发明所述的智能化小车是通过主电动机带动运动机构进行运动，通过舵机带动导向机构进行导向，导向机构与运动机构连接，使得导向和运动相结合。

其中齿轮A与齿轮D齿数相同，齿轮B与齿轮C齿数相同，当舵机工作时，主臂杆转过的角度与曲柄的绝对转角大小相等、方向相反。

本发明所述的行星轮的运动轨迹按如下运动方程设计：

公式中：x表示行星轮的横坐标，y表示行星轮的纵坐标，R表示主臂杆的长度，r表示表示曲柄的长度。以采集车上四个咪头的交点为原点，以四个咪头形成的坐标轴分别为X，Y，Z轴。

显然，这是一个标准的椭圆方程，说明本发明的智能化小车履带在任何形状时都能保持松紧程度不发生变化。