智能小车设计文献综述
线后,做出相应的转向调整,直到中间的光电开关重新检测到黑线(即回到轨道)再恢复正向行驶。现场实测表明,小车在寻迹过程中有一定的左右摇摆不定,虽然可以正确的循迹但其成本与稳定性都次于第二种方案。
综合考虑,本设计选择方案二。
3.4 避障模块
方案1:采用一只红外对管置于小车中央。其安装简易,也可以检测到障碍物的存在,但难以确定小车在水平方向上是否会与障碍物相撞,也不易让小车做出精确的转向反应。
方案2:采用二只红外对管分别置于小车的前端两侧,方向与小车前进方向平行,对小车与障碍物相对距离和方位能作出较为准确的判别和及时反应。
方案3:采用一只红外对管置于小车右侧。通过测试此种方案就能很好的实现小车避开障碍物,且充分的利用资源而不浪费。
综合考虑,本设计选择方案二。
4 设计原理简述
4.1 循迹原理
这里的循迹是指小车在白色地板上循黑线行走,通常采取的方法是红外探测法。 红外探测法,即利用红外线在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点,在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光,当红外光遇到白色纸质地板时发生漫反射,反射光被装在小车上的接收管接收;如果遇到黑线则红外光被吸收,小车上的接收管接收不到红外光。单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。红外探测器探测距离有限,一般最大不应超过15cm。对于发射和接收红外线的红外探头,可以自己制作或直接采用集成式红外探头。
当小车在白色地面行驶时,装在车下的红外发射管发射红外线信号,经白色反射后,被接收管接收,一旦接收管接收到信号,那么图中光敏三极管将导通,比较器输出为低电平;当小车行驶到黑色引导线时,红外线信号被黑色吸收后,光敏三极管截止,比较器输出高电平,从而实现了通过红外线检测信号的功能。将检测到的信号送到单片机I/O口,当I/O口检测到的信号为高电平时,表明红外光被地上的黑色引导线吸收了,表明小车处在黑色的引导线上;同理,当I/O口检测到的信号为低电平时,表明小车行驶在白色地面上。
循迹流程框图如图4.1所示。
6
智能小车设计文献综述
开始前进N是否检测到黑线Y左转Y判断是否是左边检测到黑线N右转
图4.1 循迹流程框图
4.2 红外避障原理
避障传感器基本原理,和循迹传感器工作原理基本相同,利用物体的反射性质。在一定范围内,如果没有障碍物,发射出去的红外线,因为传播距离越远而逐渐减弱,最后消失。如果有障碍物,红外线遇到障碍物,被反射到达传感器接收头。传感器检测到这一信号,就可以确认正前方有障碍物,并送给单片机,单片机进行一系列的处理分析,协调小车两轮工作,完成一个漂亮的躲避障碍物动作传。
跃迁到导带,成为自由电子,同时产生空穴,电子—空穴对的出现使电阻率变小。光照愈强,光生电子—空穴对就越多,阻值就愈低。当光敏电阻两端加上电压后,流过光敏电阻的电流随光照增大而增大。入射光消失,电子-空穴对逐渐复合,电阻也逐渐恢复原值,电流也逐渐减小。
红外避障流程框图如图4.2所示。
7
智能小车设计文献综述
开始前进N左转是否检测到障碍物NY左红外是否检测到障碍物N左右红外对管都检测到障碍物YY右转后退
图4.2 红外避障流程图
5 总结及展望
智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气技术、电气控制技术、智能控制等学科,智能控制技术是一门跨科学的综合性技术,当代研究十分活跃,应用日益广泛的领域。智能作为现代社会的新产物,是以后的发展方向,它可以按照预先设定的模块在一个特定的环境里自动的运行,可运用于科学勘探等用途,无需人为的管理,便可以完成预期所要达到的或更高的目标。智能机器人正在代替人们完成这些任务,凡不宜有人直接承担的任务,均可由智能机器人代替,可以适应不同环境,不受温度、湿度等条件的影响,完成危险地段,人类无法介入等特殊情况下的任务,智能小车就是其中的一个体现。对于智能小车研究还可以从以下方向展开:在小车上装摄像头进行实时视频监控采集,通过无线传给远端的主机,主机可以发送命令给小车,执行相应的动作等等。还可以扩展其他的模块。就可以广泛的应用于科学研究、地质勘探、危险搜索、智能救援等。
8
智能小车设计文献综述
参考文献
[1] 赵海兰. 基于单片机的红外遥控智能小车的设计[J]. 无线互联科技, 2011年3期 [2] Dickmanns E D,etc.The Seeing Passenger Car “Vamors-P” Proc 1994 IEEE
Symposia on Intelligent Vehicles. IEEE Press Piscataway,1994,10(5):68-73 [3] Maurer M.Vamors-p——An Advanced Platform for Visual Autonomous Road Vehicl
Guidance. In:SPIEConfon Mobile Robots IX.Boston,1994,12(3):239-248
[4] Broggi A, Bertozzi M, Faseioli A et al.Automatic vehicle guidance:the experience of
the ARGO autonomous vehicle.Singapore:World Scientific PubllshingCo, 1998:23-24
[5] 尹念东.智能车辆的研究及前景[J].上海汽车,2002.2
[6] 于连国,李伟,王妍玮.基于单片机的智能小车设计[J]林业机械与木工设备,2011,
Vol.39,No.4:39-41.
[7] 葛广军,杨帆.基于单片机的智能小车控制系统设计.[J]河南城建学院学报, 2011,
Vol.20,No.3:47-50.
[8] 董涛,刘进英,蒋苏.基于单片机的智能小车的设计与制作[J]计算机测量与控制,
2009, Vol.17,No.2:380-382.
[9] 姜宝华,齐强.基于单片机的无线遥控智能小车的设计与制作[J]计算机测量与控
制, 2013,(2):24-25.
[10] 王晶.智能小车运动控制技术研究.硕士论文,武汉:武汉理工大学,2009
9