研究背景
随着现代科技的发展,智能控制系统不仅走入了大家的生活而且已经遍及机械、电子、交通、宇航、国防等多个领域。目前智能小车大规模应用于智能运输系统,军事作战,空间探测,智能家居等领域。例如,智能小车在运输业的运用,可以有效降低道路上的事故发生率,提高道路通行能力。智能避障小车在其它领域的广泛使用,不仅能够对人类不能直接接触的环境进行探索,还能大大的减轻人们的工作压力,极大地方便人们的生活。为了使智能车获得更多的工作环境数据,越来越多种类的感知传感器被安装在车身上。自动避障是智能小车、无人驾驶、智能机器人最基础同样也是最核心的技术之一。研究小车的自动避障系统,不但可以提高小车自身的避障性能,也可以为自动驾驶提供重要的参考资料,因此,研究智能避障小车的设计具有重要的意义和实用价值。
控制系统总体方案
为实现循迹避障功能,小车必须具备的系统组成成分为控制模块、驱动模块、电源模块、避障模块、循迹模块,在此基础上,可通过添加其他模块实现拓展功能,如通过添加显示模块实时监测小车速度,或是添加报警模块来直观地了解小车避障的过程达到提示保护的作用(拓展示例如下图1)[1].
图1 小车控制系统总体方案
在查阅文献过程中可以看到,小车不同的避障方案源于不同种类的传感器和不同的具体控制算法。总结发现,针对传感器的选用,红外传感器和超声波传感器这两种检测传感器使用最多;针对控制算法的主程序,距离探测和光探测结果作为发出不同控制指令的依据被广泛使用。由于传感器种类的不同可能因导致探测障碍物方式和探测结果的不同而导致具体的控制算法不同,所以在该篇文献综述中,选取了三个比较有代表性的方案,每一个方案都已经交代了所用传感器及对应的控制算法类型,具体内容如下:
方案一:红外传感器加超声波传感器
当位于小车前方的超声波传感器检测到障碍物时,将障碍物的距离信号发送至单片机,单片机会对信号进行处理,通过ICL屏幕显示出来,之后对距离信号进行判断,若距离大于80厘米,则延续之前的运动;若距离在80到60厘米之间,则输出控制信号通过驱动模块使电机转速下降达到减速的目的;若距离在60厘米以内,则先使后轮减速并迅速判断安装在车身两侧的红外避障传感器是否检测到障碍物,如果两侧都无障碍物,单片机发出控制信号使前轮左转;如果左侧有障碍物,前轮右转;如果两侧都检测到障碍物,单片机发出控制信号使小车制动并后退。当转向绕开前方障碍物后,即超声波检测出前方80厘米内都没有障碍物时,前轮摆正。在小车运行过程中,若超声波传感器检测到车头与前方障碍物的距离低于20厘米时,后轮会紧急制动并后退同时拉响警报。[2]
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