一种可编程的智能小车的制作方法

1.本实用新型涉及教育用具技术领域，特别涉及一种可编程的智能小车。


背景技术：

2.可编程小车是编程课程上经常用到的教学工具，学生通过编程和在小车上设置硬件可使小车具有各种功能，进而掌握相应的编程知识。现有的可编程小车多采用车架、主控板、传感器及执行器组合的形式，作为可编程小车最主要的部分，车架和主控板通常需要预先组装，形成一个可编程的小车平台后，再根据编程需要添加其他电子元器件。
3.此种可编程小车平台组装时较为复杂，而且大部分车架采用金属材质制成，主控板与车架组装时，既要考虑给运动部件留出安装空间，又要确保主控板与金属车架之间的安全距离以防止短路。安装过程费时费力，接线交错复杂，初学者组装时容易出错。而且制作成的可编程小车平台结构紧凑，不仅限制了使用者进一步扩展功能，也不利于使用者观察各部件接线、运行状况，教学效果较差。


技术实现要素：

4.本实用新型的目的在于提供一种可编程的智能小车，旨在改善现有可编程小车安装费时费力，接线不易观察的问题。
5.为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下：
6.一种可编程的智能小车，包括车架、可编程控制器、供电组件与驱动组件；所述车架包括相对独立的主控板与副板，所述主控板与所述副板上下间隔设置，并且相对固定，所述主控板为印制电路板，主控板上开设有上下贯通板面的第一走线孔与/或第一走线槽，所述第一走线槽位于主控板侧边；所述可编程控制器设置在主板顶部，并电连接主控板；所述供电组件用以向主控板供电；所述驱动组件用以驱使车架移动。
7.进一步的，所述车架还包括扩展板，所述扩展板可拆卸地连接主控板或副板。
8.进一步的，所述扩展板为印制电路板、亚克力板、塑料板、金属板中的一种或者多种组合。
9.进一步的，还包括红外避障传感器、超声波传感器与伺服舵机；所述扩展板对称设置有两块，并且可拆卸地与主控板连成一体，所述扩展板部分超出主控板外缘，且两块扩展板上均设置有所述红外避障传感器；所述超声波传感器位于两块扩展板之间，并通过伺服舵机连接主控板。
10.进一步的，所述扩展板对称设置有两块，并且可拆卸地与副板连成一体，所述扩展板部分超出副板板外缘，两块扩展板上分别设置有灰度传感器。
11.进一步的，所述车架还包括多个隔离柱以及多个可与隔离柱两末端螺纹连接的锁紧件；所述隔离柱竖直设置，用以支撑分隔主控板与副板、主控板与扩展板、扩展板与扩展板，并配合锁紧件与所分隔的主控板、副板、扩展板相互锁紧固定。
12.进一步的，所述供电组件包括电池与电池座；所述电池座固定设置在主控板顶部
或底部，且位于主控板的外轮廓范围之内；所述电池安装在电池座内，并通过所述电池座电连接主控板。
13.进一步的，所述供电组件还包括充放电模块与稳压模块；所述充放电模块与所述稳压模块分别设置在主控板顶部，并通过主控板与电池座电连接电池。
14.进一步的，所述驱动组件包括电机、电机驱动模块与车轮；所述电机固定连接副板，并与车轮同轴设置，用以驱使车轮转动；所述电机驱动模块电连接电机与主控板；所述副板侧边开设有可容车轮置入并避让车轮的的u形开口。
15.进一步的，所述副板为印制电路板，副板上开设有上下贯通板面的第二走线孔与/或第二走线槽，所述第二走线槽开设在副板侧边。
16.本实用新型具有如下有益效果：
17.本实用新型以主控板兼做部分车架简化整体结构，可减少安装步骤，组装比较省时省力；兼做部分车架的主控板具有一定的面积，一些线路可直接内置在主控板上，减少走线，而根据编程需求所加的元器件可直接电连接主控板或者通过第一走线孔、第一走线槽走线连接位于副板上的元器件，控制线路清晰明了，易于观察学习；另外，结构上的简化还能够给使用者留出更多的扩展空间、降低生产成本。
附图说明
18.图1为本实用新型立体结构示意图。
19.图2为本实用新型俯视结构示意图。
20.图3为本实用新型正视结构示意图。
21.图4为本实用新型侧视结构示意图。
22.图5为本实用新型主控板顶部结构示意图。
23.图6为本实用新型主控板底部结构示意图。
24.图7为本实用新型副板顶部结构示意图。
25.图8为本实用新型副板底部结构示意图。
26.主要组件符号说明：1、主控板；2、第一走线孔；3、第一走线槽；4、电池；5、电池座；6、红外避障传感器；7、超声波传感器；8、转接板；9、伺服舵机；10、副板；11、第二走线孔；12、第二走线槽；13、u形开口；14、电机；15、灰度传感器；16、扩展板；17、隔离柱；18、锁紧件；19、液晶显示屏；20、车轮。
具体实施方式
27.下面结合附图和具体实施方式，对本实用新型做进一步说明。
28.如图1-8所示，本实用新型公开了一种可编程的智能小车，包括车架、可编程控制器、供电组件与驱动组件。其中，车架包括相对独立的主控板1与副板10，主控板1与副板10上下间隔设置，并且相对固定，位于上层的主控板1为印制电路板，主控板1上开设有上下贯通板面的第一走线孔2与/或上下贯通板面的第一走线槽3。可编程控制器芯片及其附属元器件设置在主板顶部，并电连接主控板1，用以电连接并控制所设的电子元器件；供电组件用以向主控板1供电；驱动组件用以驱使车架移动。
29.该智能小车当中，以主控板1兼做部分车架，相较于现有智能小车削减了部分车架
结构，结构简化后的小车组装较为方便，结构不会过于紧凑，能够提供足够的、可供用户布置电子元器件的扩展空间，而且有利于降低生产成本。主控板1兼做部分车架结构时需具备一定的面积，因而生产时部分线路可预先内置在主控板1上，以减少后续使用时的走线，控制线路更加清晰明了。
30.在此基础之上，主控板1上开设第一走线孔2与/或第一走线槽3，使用者连接主控板1上元器件与副板10上元器件时，可将上下两层间的导线限位、集中到第一走线孔2与/或第一走线槽3内，不仅有利于使用者理清走线，使控制线路更加清晰明了方便观察，而且方便将元器件及其走线限制在主控板1轮廓范围内，不容易影响到小车运动。该第一走线槽3开设时位于主控板1侧边，开口状的槽口设置可容纳导线，同时方便导线进入。
31.该智能小车使用时，一些体积较小的电子元器件可直接固定在主控板1顶部，并与其电连接，但主控板1面积有限，需要增加如小机械臂、激光雷达之类体积较大的附件时较为不便，对此，该车架还包括有一至多块扩展板16，扩展板16可拆卸地连接主控板1或副板10，能够增加智能小车的扩展空间。各块扩展板16上可安装不同功能的元器件，通过组装、拆卸、更换不同块扩展板16可起到快速增加、替换小车功能的作用。根据使用需求，该扩展板16可为印制电路板、亚克力板、塑料板、金属板中的一种或者多种组合。
32.例如，当智能小车需具备测距、避障功能时，该智能小车还可包括红外避障传感器6、超声波传感器7与伺服舵机9。为方便安装红外避障传感器6，该扩展板16对称设置有两块，且两块扩展板16上均安装有上述红外避障传感器6；两块扩展板16通过螺栓螺母之类的紧固件可拆卸地与主控板1连成一体，扩展板16整体优选呈长条状，且装有红外避障传感器6的部分超出主控板1外缘，方便预先探测。而超声波传感器7可设置在两块扩展板16之间，并通过转接板8与伺服舵机9连接主控板1。
33.同理，当智能小车需具备循迹功能时，扩展板16也可对称设置有两块，并且可拆卸地与副板10连成一体，扩展板16部分超出副板10板外缘，两块扩展板16上分别设置有灰度传感器15。
34.除此之外，扩展板16也可直接架设在主控板1顶部，并与主控板1保持一定的间距，与主控板1、副板10结合形成三层或者更多层的车架。例如附图中所标示出的，该智能小车装配液晶显示屏19时便可采用该种安装方式。车架设置二层或者多层时，其中副板10、扩展板16的轮廓外形最好以主控板1层的轮廓外形为基准，各层形状相近不仅简洁美观，而且有利于小车灵活应对障碍物碰撞。
35.为方便快速组装、拆卸车架，该车架还包括多个隔离柱17以及多个可与隔离柱17两末端螺纹连接的锁紧件18，其中，隔离柱17可采用金属、尼龙等材料制成的螺柱或者螺母柱，锁紧件18选用与隔离柱17相配的螺栓或螺母。该隔离柱17使用时竖直设置，用以支撑分隔主控板1与副板10，在设置多层车架时，用以支撑分隔主控板1与扩展板16、扩展板16与扩展板16，并配合锁紧件18与所分隔的主控板1、副板10、扩展板16相互锁紧固定。通过螺纹连接的方式可快速增加、替换、拆卸不同功能的主控板1、扩展板16，有利于灵活教学。
36.如图6所示，上述供电组件包括电池4与电池座5，该电池座5可固定设置在主控板1顶部或底部，但为避免占用主控板1顶部扩展空间，该电池座5优选固定设置在主控板1底部，而电池4安装在电池座5内，并通过电池座5电连接主控板1，更换电池4时较为方便。整个电池座5及其内部电池4限位在主控板1的外轮廓范围之内，在主控板1的外轮廓防护下，小
车运动时不容易碰撞到电池4。除此之外，该供电组件还包括充放电模块与稳压模块；充放电模块与稳压模块分别设置在主控板1顶部，并通过主控板1与电池座5电连接电池4。
37.用以驱使小车行走的驱动组件包括电机14、电机14驱动模块与车轮20；其中，如图7所示，电机14固定连接副板10，并与车轮20同轴设置，用以驱使车轮20转动；电机14驱动模块电连接电机14与主控板1；副板10侧边开设有可容车轮20置入并避让车轮20的的u形开口13。该车轮20通常相对设置在副板10两侧，通过该u形开口13，可使车轮20绝大部分隐藏在副板10外形轮廓之中，降低车轮20脱落损坏的风险。除常规车轮20之外，副板10上还可装设万向轮，方便小车灵活移动。当主控板1与副板10可拆卸连接时，也通过更换不同的副板10来替换不同型号的驱动组件，实现不同的运动效果。
38.与主控板1相同，该副板10也可采用印制电路板，为使整体走线清晰，副板10与主板之间不设电气连接。与第一走线孔2、第一走线槽3相同，副板10上开设有上下贯通板面的第二走线孔11与/或第二走线槽12，第二走线槽12开设在副板10侧边，方便位于副板10下方的元器件连线。
39.综上可见，该主控板1承担编程、控制、电源控制、外设安装等功能，主控板1上可设置传感器执行器接口、电机正反接插口、液晶显示屏19、传感器等多种元器件以满足编程教学需求。整台小车组装便捷，容错性好，走线清晰方便观察，易于使用，能使得初学者更好地掌握编程知识，提高教学效果，小车的扩展性强，方便使用者扩展多种功能。
40.尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

技术特征：
1.一种可编程的智能小车，其特征在于：包括车架、可编程控制器、供电组件与驱动组件；所述车架包括相对独立的主控板与副板，所述主控板与所述副板上下间隔设置，并且相对固定，所述主控板为印制电路板，主控板上开设有上下贯通板面的第一走线孔与/或第一走线槽，所述第一走线槽位于主控板侧边；所述可编程控制器设置在主板顶部，并电连接主控板；所述供电组件用以向主控板供电；所述驱动组件用以驱使车架移动。2.如权利要求1所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述车架还包括扩展板，所述扩展板可拆卸地连接主控板或副板。3.如权利要求2所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述扩展板为印制电路板、亚克力板、塑料板、金属板中的一种或者多种组合。4.如权利要求2所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：还包括红外避障传感器、超声波传感器与伺服舵机；所述扩展板对称设置有两块，并且可拆卸地与主控板连成一体，所述扩展板部分超出主控板外缘，且两块扩展板上均设置有所述红外避障传感器；所述超声波传感器位于两块扩展板之间，并通过伺服舵机连接主控板。5.如权利要求2所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述扩展板对称设置有两块，并且可拆卸地与副板连成一体，所述扩展板部分超出副板板外缘，两块扩展板上分别设置有灰度传感器。6.如权利要求2所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述车架还包括多个隔离柱以及多个可与隔离柱两末端螺纹连接的锁紧件；所述隔离柱竖直设置，用以支撑分隔主控板与副板、主控板与扩展板、扩展板与扩展板，并配合锁紧件与所分隔的主控板、副板、扩展板相互锁紧固定。7.如权利要求1所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述供电组件包括电池与电池座；所述电池座固定设置在主控板顶部或底部，且位于主控板的外轮廓范围之内；所述电池安装在电池座内，并通过所述电池座电连接主控板。8.如权利要求6所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述供电组件还包括充放电模块与稳压模块；所述充放电模块与所述稳压模块分别设置在主控板顶部，并通过主控板与电池座电连接电池。9.如权利要求1所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述驱动组件包括电机、电机驱动模块与车轮；所述电机固定连接副板，并与车轮同轴设置，用以驱使车轮转动；所述电机驱动模块电连接电机与主控板；所述副板侧边开设有可容车轮置入并避让车轮的u形开口。10.如权利要求1所述的一种可编程的智能小车，其特征在于：所述副板为印制电路板，副板上开设有上下贯通板面的第二走线孔与/或第二走线槽，所述第二走线槽开设在副板侧边。

技术总结
本实用新型公开了一种可编程的智能小车，包括：车架，包括相对独立并且上下间隔设置、相对固定的主控板与副板，主控板为印制电路板，主控板上开设有上下贯通的第一走线孔与/或第一走线槽，第一走线槽位于主控板侧边；可编程控制器，设置在主板顶部并电连接主控板；供电组件，用以向主控板供电；驱动组件，用以驱使车架移动。本实用新型以主控板兼做部分车架简化整体结构，不仅可减少安装步骤，使初学者更容易上手，而且具有可减少走线、给使用者留出足够的扩展空间、降低生产成本等优点。此外，通过第一走线孔与/或第一走线槽可集中布局上下两层之间的走线，使控制线路清晰明了，易于观察学习，而且上下两层走线被限位在小车轮廓内，行走方便。行走方便。行走方便。


技术研发人员：王勇智 杨光耀
受保护的技术使用者：自然资源部第一海洋研究所
技术研发日：2023.03.31
技术公布日：2023/7/14