一种基于电容触控的无人驾驶教具

技术特征：
1.一种基于电容触控的无人驾驶教具，包括基于电容触控的无人驾驶教具技术框架、带有触控笔的无人驾驶车辆模型及场外遥控计算机，其特征在于，基于电容触控的无人驾驶教具技术框架为塑料场地底板(1)，所述塑料场地底板(1)的上表面敷有电容触控薄膜(11)，所述电容触控薄膜(11)连接场外遥控计算机，所述场外遥控计算机通过无线网络与带有触控笔的无人驾驶车辆模型进行通信。2.如权利要求1所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述带有触控笔的无人驾驶车辆模型包括无人驾驶车体(2)，所述无人驾驶车体(2)的底部安装有触控笔(21)，所述触控笔(21)垂直安装在无人驾驶车体(2)上，且触控笔(21)与电容触控薄膜(11)接触，所述触控笔(21)上套有弹簧(211)，所述弹簧(211)的一端连接在无人驾驶车体(2)上，所述弹簧(211)的另一端连接在触控笔(21)的笔尖上。3.如权利要求2所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述无人驾驶车体(2)的前端设置有转向行驶机构(22)，所述转向行驶机构(22)包括支撑固定架(221)、转向电机(222)、传动丝杆(223)、横向滑块(224)、联动基板(225)和导向凸形座(226)，所述支撑固定架(221)安装在无人驾驶车体(2)前端的底部，所述支撑固定架(221)上设置有传动丝杆(223)，所述传动丝杆(223)通过轴承安装在支撑固定架(221)上，且传动丝杆(223)通过转向电机(222)驱动旋转，所述转向电机(222)安装在支撑固定架(221)的外侧端面上，所述传动丝杆(223)螺纹连接有横向滑块(224)，所述横向滑块(224)连接在联动基板(225)上，所述联动基板(225)上设置有导向凸形座(226)，所述导向凸形座(226)嵌在无人驾驶车体(2)前端的内侧，所述无人驾驶车体(2)前端的底部设置有供导向凸形座(226)横向移动的导向滑槽，所述导向凸形座(226)和导向滑槽适配。4.如权利要求3所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述转向行驶机构(22)还包括传动齿条(227)、转向齿轮(228)、转向轴杆(229)、转向基座(2210)、支撑轴杆(2211)和前轮(2212)，所述联动基板(225)的两端均设置有传动齿条(227)，所述传动齿条(227)和转向齿轮(228)啮合，所述转向齿轮(228)通过花键安装在转向轴杆(229)上，所述转向轴杆(229)通过轴承安装在无人驾驶车体(2)前端，且转向轴杆(229)的下端连接在转向基座(2210)上，所述转向基座(2210)的内侧设置有前轮(2212)，所述前轮(2212)安装在支撑轴杆(2211)上，所述支撑轴杆(2211)的两端均安装在转向基座(2210)上。5.如权利要求4所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述无人驾驶车体(2)的后端设置有驱动行驶机构(23)，所述驱动行驶机构(23)包括支撑支座(231)、驱动电机(232)、传动皮带(233)、驱动轴杆(234)、后轮(235)和支撑基座(236)，所述支撑支座(231)安装在无人驾驶车体(2)后端的底部，所述支撑支座(231)上安装有驱动电机(232)，所述驱动电机(232)的输出轴通过传动皮带(233)和皮带轮连接有驱动轴杆(234)，所述驱动轴杆(234)的两端均安装有后轮(235)，且驱动轴杆(234)安装在支撑基座(236)上，所述支撑基座(236)安装在无人驾驶车体(2)后端的底部。6.如权利要求5所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述无人驾驶车体(2)的顶部设置有主控器(24)，所述主控器(24)内设置有能够接受无线信号的通信系统，且主控器(24)通过通信系统接收场外遥控计算机发送的控制信号，然后主控器(24)将控制信号传递给转向电机(222)和驱动电机(232)。7.如权利要求6所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述场外遥控
计算机的信号输入设备包括电容触控薄膜(11)、键盘和鼠标，所述场外遥控计算机的信号输出设备即无线信号发射系统，所述场外遥控计算机的核心软件包含定位算法、路径规划算法及路径跟踪算法，其中定位算法即触控点定位算法，路径规划算法即在人工输入起点、目标点和虚拟障碍物后，规划从起点到目标点的参考路径的算法，还可以由人工输入参考路径，路径跟踪算法即在得到定位信息和参考路径后，解算控制信号的算法。8.如权利要求7所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述触控笔(21)与电容触控薄膜(11)接触，使与电容触控薄膜(11)连接的场外遥控计算机能够解算出触控笔(21)所在的位置，该位置即为无人驾驶车辆模型在电容触控薄膜(11)上构成的塑料场地底板(1)上的全局位置，其中场外遥控计算机根据该位置和参考路径，解算出跟踪参考路径所需的控制信号，并通过无线通信手段，将控制信号发送给无人驾驶车辆模型，无人驾驶车辆模型执行控制信号，即可模拟无人驾驶系统运行。9.如权利要求8所述的一种基于电容触控的无人驾驶教具，其特征在于，所述所述触控笔(21)与电容触控薄膜(11)在每一个时刻的接触点仅有一个，通过读取该接触点的位置信号获取无人驾驶车辆模型的航向信号，基于历史接触点的航向估计方法；取当前采样时刻的位置信号，上一次采样时刻的位置信号和上一次采样时刻的位置信号，并记为p1(x1,y1)、p2(x2,y2)和p3(x3,y3)；假设无人驾驶车辆模型符合非完整约束条件，假设三个相邻的采样点之间无人驾驶车辆模型的行驶速度不变，可以认为上述三个位置点在同一条圆弧上，设三个点均在如下圆弧上：x2 y2 ax by c＝0将三个位置点代入上式，求解参数a、b和c的值，圆心的位置即(-a/2,-b/2)；当前位置点的航向，即当前位置点在上述圆弧上的切线的方向，由于已知圆心和切点，求得切线方程为：由于当y1＝-b/2时，上式不存在，航向角可以估计为：利用上一时刻的航向角对当前航向角进行校正：其中表示上一时刻航向角；上述校正过程循环进行：
直到满足

技术总结
本发明公开了一种基于电容触控的无人驾驶教具，属于无人驾驶教育技术领域，包括基于电容触控的无人驾驶教具技术框架、带有触控笔的无人驾驶车辆模型及场外遥控计算机，基于电容触控的无人驾驶教具技术框架为塑料场地底板，塑料场地底板的上表面敷有电容触控薄膜，电容触控薄膜连接场外遥控计算机，场外遥控计算机通过无线网络与带有触控笔的无人驾驶车辆模型进行通信。为了解决现有的无人驾驶教具存在定位精度低、无法全局定位、无法实现全局路径规划和路径跟踪的问题，本发明的基于电容触控的无人驾驶教具，可实现高精度定位及全局定位，可实现全局路径规划、路径跟踪等技术的教学与研究。教学与研究。教学与研究。


技术研发人员：章家藏 郑伟 白国星 伍玲密
受保护的技术使用者：浙江安防职业技术学院
技术研发日：2022.11.09
技术公布日：2023/2/3