一种用于监督学习的智能车系统的制作方法

本发明涉及一种用于监督学习的智能车系统。

背景技术：

近年来机器学习发展迅速，将机器学习运用到工业生产领域的重要性不言而喻。高校的机器学习领域的教学，很难让学生在实验中对机器学习有深刻的认识；在研究机器学习领域，也需要一种可以利用机器学习的实验设备，简便、直观、经济地对理论进行验证。但是，上述利用机器学习的实验设备并不常见。

例如，申请号为201610450044.3的中国发明专利申请公开了一种三轴风摆运动控制的实验教学装置，其特征在于，包括三轴风摆和上位机，所述三轴风摆包括支架，所述支架包括立柱和悬臂，所述支架上设置有电源、控制装置和驱动装置，所述悬臂的自由端通过万向节与摆杆相连，所述摆杆与托架相连，所述托架上设置有角度传感器和三轴电机，所述三轴电机上安装有正反桨；所述控制装置包括依次相连的数据分类模块、数据记录模块、信息处理模块、分析和指令执行模块，所述角度传感器、控制装置、驱动装置通过传输系统依次相连，所述驱动装置与三轴电机相连，所述电源向控制装置和三轴电机供电；所述控制装置通过通讯接口连接上位机；所述上位机包括处理器和与其相连的显示屏、扬声器、输入装置、双向通讯模块，所述上位机通过多种交互模式控制三轴风摆的运动或调节其状态。该平台涉及了运动检测、控制算法、机器学习等多方面的训练，适合自动化、计算机、电子信息技术等多专业学生进行实践训练。

上述发明采用三轴风摆运动控制的实验教学装置，具有不确定性。

技术实现要素：

本发明的目的是提供一种用于监督学习的智能车系统，提供两种不同的传感器，通过两种不同的算法互相监督学习控制车模型的运行情况，实现对有监督的机器学习简便、直观、经济地进行验证及试验的目的。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种用于监督学习的智能车系统，包括：车和赛道，所述车能够移动的设置在所述赛道上，所述车包括方向控制模块、速度控制模块、第一信息采集模块、第二信息采集模块、旋转编码模块、供电模块、电压转换模块和信息收集及控制模块，所述供电模块通过所述电压转换模块连接于所述方向控制模块、速度控制模块、第一信息采集模块、第二信息采集模块和信息收集及控制模块，所述方向控制模块、速度控制模块、第一信息采集模块、第二信息采集模块和旋转编码模块分别连接于所述信息收集及控制模块，所述赛道由路面和边沿组成，所述路面下铺设通有交变电流的电线，所述旋转编码模块连接于车的后轮，所述第一信息采集模块为2-8个采集赛道上电磁信号的L-C振荡电路采集器，所述L-C振荡电路采集器连接于所述信息收集及控制模块并设置在所述车的前方，所述第二信息采集模块为采集赛道上光学信号的CMOS摄像头，所述CMOS摄像头连接于所述信息收集及控制模块并设置在所述车上。

进一步地，所述第一信息采集模块为6个L-C振荡电路采集器，所述第一信息采集模块包括三组沿车前进中心线对称的L-C振荡电路采集器，每组L-C振荡电路采集器的设置高度与设置方向均不同。

进一步地，所述车包括滤波、放大及整流模块，所述第一信息采集模块和第二信息采集模块通过所述滤波、放大及整流模块连接于所述信息收集及控制模块。

进一步地，所述方向控制模块是以5v供电并使用5vPWM波驱动控制转向的伺服器，所述伺服器控制车的舵机。

进一步地，所述速度控制模块是以9v供电并使用5vPWM波驱动控制转速的直流电机。

进一步地，所述信息收集及控制模块为单片机，所述单片机为飞思卡尔的K60系列单片机，所述单片机的工作电压为0-3.3v，所述单片机连接于上位机。

进一步地，所述供电模块是一块9v的锂电池，所述9v的锂电池连接于所述电压转换模块。

进一步地，所述路面下铺设通有交变电流的范围为19-21KHz，80-120mA。

进一步地，所述电压转换模块包括9v转5v电压转换模块、9v转3.3v电压转换模块、9v转-5v电压转换模块，所述供电模块通过9v转5v电压转换模块、9v转3.3v电压转换模块、9v转-5v电压转换模块分别连接于所述方向控制模块、信息收集及控制模块和滤波、放大及整流模块。

进一步地，所述9v转5v电压转换模块、9v转3.3v电压转换模块、9v转-5v电压转换模块之间通过光耦或锁存器做隔离处理。

与现有技术相比，本发明的优越效果在于：

1、本发明所述的用于监督学习的智能车系统，通过配合设置第一信息采集模块和第二信息采集模块，实现两种不同的算法互相监督学习以控制车模型的运行。

2、本发明所述的用于监督学习的智能车系统，通过设置旋转编码模块，使单片机对速度控制模块的控制更精确。

3、本发明所述的用于监督学习的智能车系统，通过设置光耦或锁存器，有效的避免了不同的模块之间电流的倒灌或损坏硬件的现象。

附图说明

图1为本发明所述的用于监督学习的智能车系统的示意图；

图2为本发明所述的L-C振荡电路采集器的电路图。

附图标记如下：

1-方向控制模块、2-速度控制模块、3-第一信息采集模块、31-L-C振荡电路采集器、4-第二信息采集模块、41-CMOS摄像头、5-旋转编码模块、6-供电模块、7-电压转换模块、8-信息收集及控制模块、9-路面、10-边沿、11-滤波、放大及整流模块、12-上位机。

具体实施方式

如附图1所示，一种用于监督学习的智能车系统，包括：车和赛道，所述车能够移动的设置在所述赛道上，所述车包括方向控制模块1、速度控制模块2、第一信息采集模块3、第二信息采集模块4、旋转编码模块5、供电模块6、电压转换模块7和信息收集及控制模块8，所述供电模块6通过所述电压转换模块7连接于所述方向控制模块1、速度控制模块2、第一信息采集模块3、第二信息采集模块4和信息收集及控制模块8，所述方向控制模块1、速度控制模块2、第一信息采集模块3、第二信息采集模块4和旋转编码模块5分别连接于所述信息收集及控制模块8，所述赛道由路面9和边沿10组成，所述路面9下铺设通有交变电流的电线，所述旋转编码模块5连接于所述车的后轮，所述第一信息采集模块3为2-8个采集赛道上电磁信号的L-C振荡电路采集器31，所述L-C振荡电路采集器31连接于所述信息收集及控制模块8并设置在所述车的前方，所述第二信息采集模块4为采集赛道上光学信号的CMOS摄像头41，所述CMOS摄像头41连接于所述信息收集及控制模块8并设置在所述车上；所述第一信息采集模块3为6个L-C振荡电路采集器31，所述第一信息采集模块3包括三组沿车前进中心线对称的L-C振荡电路采集器31，每组L-C振荡电路采集器31的设置高度与设置方向均不同；所述车包括滤波、放大及整流模块11，所述第一信息采集模块3和第二信息采集模块4通过所述滤波、放大及整流模块11连接于所述信息收集及控制模块8；所述方向控制模块1是以5v供电并使用5vPWM波驱动控制转向的伺服器，所述伺服器控制车的舵机；所述速度控制模块2是以9v供电并使用5vPWM波驱动控制转速的直流电机；所述信息收集及控制模块8为单片机，所述单片机为飞思卡尔的K60系列单片机，所述单片机的工作电压为0-3.3v，所述单片机连接于上位机12；所述供电模块6是一块9v的锂电池，所述9v的锂电池连接于所述电压转换模块7；所述路面9下铺设通有交变电流的范围为19-21KHz，80-120mA；所述电压转换模块7包括9v转5v电压转换模块、9v转3.3v电压转换模块、9v转-5v电压转换模块，所述供电模块6通过9v转5v电压转换模块、9v转3.3v电压转换模块、9v转-5v电压转换模块分别连接于所述方向控制模块1、信息收集及控制模块8和滤波、放大及整流模块11；所述9v转5v电压转换模块、9v转3.3v电压转换模块、9v转-5v电压转换模块之间通过光耦或锁存器做隔离处理。

如附图2所示，附图2为L-C振荡电路采集器31的电路图，图中，C为电容，大小为6.8nF；L为电感，大小为10mH；GND为接地电路，接到0V电压处；signal为该信号采集器的输出。

其中，赛道的宽度为450mm，边沿10的宽度为20-30mm；车的宽度为100-250mm；将路面9和边沿10设置成不同的颜色以便于CMOS摄像头41的采集，作为一种优选，将路面9设置为白色，其材质为kt板，将边沿10设置为黑色；将6个L-C振荡电路采集器31设置在车前方300-500mm的位置；所述单片机为32位单片机；所述上位机12为电脑，通过电脑修改单片机的控制策略。

其中，赛道还包括赛道供电模块，所述赛道供电模块能够供应19-21KHz，80-120mA的交变电流，作为一种优选，所述赛道供电模块能够供应20KHz，100mA的交变电流。

单片机通过滤波、放大及整流模块11对6个L-C振荡电路采集器31采集到的数据进行滤波，可以通过对传回的10组数据采取去掉两个最大数值和两个最小数值后取均值的办法进行滤波，对单片机收集到的数据与L-C振荡电路采集器31的高度、角度的对应关系表输入到单片机中，再根据6个L-C振荡电路采集器31与电磁信号源的几何位置关系，解算出电磁信号源的位置和角度，同时也能得知车的位置和角度。

单片机对CMOS摄像头41采集到的图像做二值化处理，CMOS摄像机41拍摄的路面为0，拍摄的边沿为1，以此对自身位置、前方跑道形状进行判断，单片机通过两种不同传感器对自身位置判断后，通过控制舵机进行转向控制、通过控制电机进行速度控制，以旋转编码模块5作为速度的反馈控制进行速度的精确控制。

单片机根据不同的算法对基于两种不同的传感器的控制相互学习，达到相互监督学习的效果。

本发明并不限于上述实施方式，在不背离本发明的实质内容的情况下，本领域技术人员可以想到的任何变形、改进、替换均落入本发明的保护范围。