智能避障小车

发布者:系统管理员发布时间:2016-11-07浏览次数:94

作者:庄泳

一研究意义

在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对与一些危险或人类不能直接到达的地域的探测,这些就需要用机器人来完成。而在机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此,自动避障系统的研发就应运而生。

我们的自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。随着科技的发展,对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门,这就使机器人的自动避障有了重大的意义。我们的自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统,让机器人在行进中自动避过障碍物。

 

制作过程

2.1控制器

做一台智能车首先需要购买一些硬件模块,最重要就是控制器,控制器相当于人的大脑,用来控制相应的器件,所以采用51系列 单片机作为控制器:这款控制器主控芯片是STC12C5A60S2 ,属于增强型51 单片机芯片,STC12C5A60S2 内带PWMAD 1T 运行速度(主流),集成USB转串可以直接用USB 下载程序。集成数码管,舵机,红外避障,128641602,无线模块,等接口,板载输入按键。控制板休积小,非常适用于小车。在不用的时候可作用学习板使用。


 

2.2 小车底盘

小车底盘是机器人最重要的载体,相当于人体的驱干,ZK-4WD 小车平台采用差速转弯非常灵活可以实现原地打转。小车平台大小刚好,可以承载一些如驱动器,控制器,电池,传感器等。


 

2.2驱动器

小车直流电机工作电流一般是200-400MA 有些更大,如果一个小车是二个轮子,那么总的电流在400-800MA 左右,这些电机轮子都是要接受单片机指令执行相应的动作,而市面有的单片机IO 口一般只能提供5MA 10MA 的电流,直接驱动不了电机,所以需要搞一个驱动模块。放大电流。驱动采用专业的L298NL293D 驱动芯片。


 

 


 

L298N 驱动电流要比,L293D 大一些,可以达到2A

 

2.3小车所需的能源


 

可以用普通的AA5 号电池,但一般采用低内阻的充电电池,充电电池套装。

以上四部分都是必备的,有这四样东西,就可以让小车走起来了,至于要怎么走,就要看传感器了

2.4 小车需要的各种传感器

红外避障传感器:一般用来识别是否有障碍物,当红外监测系统闭合,说明右( ) 边有障碍物,驱动右( )边车轮反转,救援车后退一定距离。然后,电机驱动( )右边车轮正转,电机驱动() 左边车轮反转,救援车向左( ) 转弯。车子向前走一段距离后,进行与第一次转弯过程相反的右( ) 转弯,回到原来的行进方向上来继续行进。


 

四路红外寻迹模块

 

2.5  超声波避障测距传感器

通过超声波发射装置发出超声波,根据接收器接到超声波时的时间差就可以知道距离了。这与雷达测距原理相似。 超声波发射器向某一方向发射超声波,在发射时刻的同时开始计时,超声波在空气中传播,途中碰到障碍物就立即返回来,超声波接收器收到反射波就立即停止计时。(超声波在空气中的传播速度为340m/s,根据计时器记录的时间t,就可以计算出发射点距障碍物的距离(s),即:s=340t/2


 

2.6蓝牙无线传感器

可以用Android 智能手机控制小车运行,Android 手机用内置蓝牙与蓝牙无线模块配对,发出指令,蓝牙无线模块接收其指令。当单片机接收到蓝牙无线模块传来的指令,执行相应解码动作,从而控制小车


 

 

三工作原理

机器人可以分为三部分——传感器部分、控制器部分、执行器部分。

3.1 控制器部分

接收传感器部分传递过来的信号,并根据事前写入的决策系统(软件程序),来决定机器人对外部信号的反应,将控制信号发给执行器部分。好比人的大脑。

3.2 执行器部分

驱动机器人做出各种行为,包括发出各种信号(点亮发光二极管、发出声音)的部分,并且可以根据控制器部分的信号调整自己的状态。对机器人小车来说,最基本的就是轮子。这部分就好比人的四肢一样。

3.3 传感器部分

机器人用来读取各种外部信号的传感器,以及控制机器人行动的各种开关。好比人的眼睛、耳朵等感觉器官。

创新点

基于单片机设计了一种智能避障车。该车分为两种模式,一是自动模式,二是手机模式,当开启自动模式时,可以通过安装在车架上的传感器检测识别障碍物的方位,随时自动调整方向,避开障碍,当开启手机模式时,可以通过手机APP连接,实现无线操控

 

实物图片

实物图

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