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自主小车智能控制系统设计与实现文献综述

 2020-06-30 21:10:53  

在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对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。自动避障机器人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和前进有了重大的意义。自动避障机器人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。

20世纪90年代,以研制高水平的环境信息传感器和信息处理技术,适应性强的移动机器人控制技术,真实环境下的规划技术为标志,展开了移动机器人更高层次的研究。随着技术的进步,移动机器入开始在更现实的基础上,开拓各个应用领域,向实用化前进。2003年6月,”勇气”号火星探测漫游者飞船和漫游车,由DeltaⅡ发射飞往了炽热的红色星#8212;火星。7个月后,”勇气”号飞船在火星表面着陆。勇气号漫游车在火星上自主移动,成功抵达了古谢夫环形山。美国宇航局科学家和工程师事先设计了一系列硬指标作为判断漫游车探测计划是否成功的依据。按照规定漫游车至少工作90个小时,在火星上行驶总里程至少达到600米,至少造访8个不同地点,必须拍下周围环境的立体和彩色全景照片。”勇气”号是迄今为止美国发射的最尖端的火星探测装置,其顶部的桅杆式结构上装有全景照相机及具有红外探测能力的微型热辐射分光计。”勇气”号成功实现了集通信、拍摄和计算等功能与一身。漫游车能够在火星上自主行驶,当火星车发现值得探测的目标它会驱动六个轮子向目标行驶,在检测到前方的障碍后,漫游车能够自动避开并寻找到达目标的最佳路径。

类似于漫游车,以轮子作为移动机构、能够实现自主行驶的机器人,我们通常称之为智能小车或轮式机器人。智能小车同传统的遥控机器人不同。遥控机器人需要人为的实时操控小车的启动、转向、加减速及停止;智能小车通过计算机编程实现其对循迹、避障、加减速的自主控制。如前文所述火星漫游车就是智能小车的一种,其依靠自主导航软件实现在一定道路条件下的自主行驶,成功完成任务。智能小车是集环境感知、规划决策、自主行驶等功能于一身的综合系统,集中运用了计算机、传感器、电机、通信、人工智能及自动控制等技术,是典型的高新技术综合体。

同时,在面对当今世界全球化、信息化发展趋势,传统的交通技术和手段已不适应经济社会发展的要求。智能交通系统是交通事业发展的必然选择,是交通事业的一场革命。通过先进的信息技术、通信技术、控制技术、传感技术、计算器技术和系统综合技术有效的集成和应用,使人、车、路之间的相互作用关系以新的方式呈现,从而实现实时、准确、高效、安全、节能的目标。其中无人驾驶将成为智能交通的重要分支。 因此,智能小车不仅在航空航天方面得到广泛应用,还将在智能交通领域展现其巨大的研究设计价值与意义。

本文提出了一种经济实用的智能循迹避障机器人系统设计方法,采用了小车底盘作为载体、直流电机作为执行元件、STC89C52单片机作为主控芯片、L298N作为驱动芯片并配合所需传感器完成了电机驱动电路设计、检测电路设计、主控电路设计等硬件设计和制作,并烧录程序进行综合调试,解决了一系列的难题,成功实现了基本的循迹避障功能,在实际应用中可根据不同的工况增添各种类型的传感器,以完善与拓展智能机器人小车的应用领域。

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