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附录一：
智能小车的自主定位及避障系统
随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展数码相机、DVD、洗衣机、汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化小车在市场玩具中也占一个很大的比例。根据美国玩具协会的调查统计近年来全球玩具销量增幅与全球平均GDP 增幅大致相当。而全球玩具市场的内在结构比重却发生了重大改变传统玩具的市场比重正在逐步缩水高科技含量的电子玩具则蒸蒸日上。美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额2004 年交2003 年增长52%而传统玩具的年销售额仅增长3%。英国玩具零售商协会选出的2001 圣诞节最受欢迎的十大玩具中有7 款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出高科技含量的电子互动式玩具已经成为玩家行业发展的主流。
如今知识工程、计算机科学、机电一体化和工业一体化等许多领域都在讨论智能系统人们要求系统变得越来越智能化。显然传统的控制观念是无法满足人们的需求而智能控制与这些传统的控制有机的结合起来取长补短提高整体的优势更好的满足人们的需求。随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展智能控制必将迎来它的发展新时代。计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化开辟了广阔前景。因此遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高市场价值的。智能小车也称轮式机器人是一种以汽车电子为背景涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多科学的科技创意性设计一般主要路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。一般而言,智能车系统要求小车在白色的场地上,通过控制小车的转向角和车速,使小车能自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线行驶。
在80 年代中期设计和制造机器人的浪潮已席卷全球世界上一些著名的公司开始研制移动机器人此时的移动机器人的主要用作大学实验室及研究机构的实 验平台并促进了移动机器人学多种研究方向的出现。90 年代以来以研制高水 平的环境信息传感器和信息处理技术、高适应性的移动机器人控制技术和真实环境下的规划技术为标志开展了移动机器人的更高层次的研究。现在机器人的应用越来越广种类也越来越多但大体上可分为轮式机器人和足式机器人。智能小车就 是轮式机器人中的一种.虽然是最基本的机器人雏形.但其中已包含了大部分功能。综合国内外专家解释。可普遍认为机器人一般是具有如下功能的机器。1动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官肢体、感官等的功能 2有通用性工作种类多样动作程序灵活易变
3有一定程度的智能如记忆、感知、推测、决策和学习等 4有独立性完整的机器人系统在工作时不依赖于人的操纵。
随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展智能控制 必将迎来它的发展新时代。机器人领域近几年有如下几个发展趋势性价比逐步提高性能不断提高高速度、高精度、高可靠性、便于操作和维修而单价不断下降。工业机器人控制系统向基于PC 机的开放型控制器方向发展便于标准化、网络化。同时器件集成度提高。从而大大提高了系统的可靠性、易操作性和可维护性。3 传感器的作用日益重要除传统的位置、速度、加速度等传感器外视觉、声觉、力觉、触觉等多种传感器的融合技术已用来进行环境建模及决策控制。4 虚拟现实技术在机器人中的作用已从仿真、预演发展到用于过程控制如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操作机器人。当代遥控机器人系统的发展特点不是追求全自治系统而是致力于操作者与机器人的人机交互控制即遥控加局自主系统构成完整的操作系统使智能机器人走出实验室走入实用化阶段。1 主控单元的比较与选择
方案一 采用各类数字电路来组成小车的控制系统对外围避障信号自动寻迹信号无线遥控信号语音控制信号进行处理。本方案电路复杂灵活性不高效率低不利于小车智能化的扩展对各路信号处理比较困难。
方案二 采用STC89C51 单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面上通用的发射管与及接收头经过比较芯片调制处理后由控制系统接收。路线寻找采用红外线管对路面信号采集送到单片机系统处理同样包括无线遥控信号和语音控制信号。此系统比较灵活采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分使系统硬件简洁化各类功能易于实现能很地满足题目的要求。
比较以上两种方案的优缺点.方案二简洁、灵活、可扩展性好.更能达到题目的设计要求.因此采用方案二来实现。2 避障单元的比较与选择
方案一 采用超声波避障超声波受环境影响较大电路复杂而且地面对超声波的反射会影响系统对障碍物的判断。
方案二 采用红外线避障利用单片机来产生38KHz 信号对红外线发射管进行调制发射发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来红外线接收管对反射回来信号进行解调输出比较电平。外界对红外信号的干扰比较小且易于实现价格也比较便宜故采用方案二。
红外线避障方法利用一管发射另一管接收接收管对外界红外线的接收强弱来判断障碍物的远近由于红外线受外界可见光的影响较大因此通过调制信号产生38KHz 的载波来减少外界的一些干扰。只要障碍物在限定范围内就会产生相对的电平供单片机控制实现避障功能。3 寻迹单元的比较与选择
方案一 采用发光二极管发光用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光的影响较大稳定性差。
方案二 利用集成型红外对管作为寻迹单元的传感器其中红外线发射管发射红外线红外线二极管进行接收。采用红外线发射外可见光对接收信号的影响较小再用射极输出器对信号进行隔离。本方案也易于实现比较可靠因此采用
方案二 当小车底部的某边红外线收发对管遇到黑带时可以检测到输入电平为高电平反之为低电平。结合单片机查询方式通过程序控制小车哪边轮胎转动来改方向。这样不断循环检测方向控制使小车按黑线行走。
期刊文献：
[1] 刘苗.TMS320VC5402片外存储器扩展及自举引导程序的设计[J].沈阳航空工业学院学报.2006(03)[2] 孙骁苗,周东辉,栗欣,李立.移动机器人的多传感器测距系统设计[J].传感器与微系统.2006(02)
图书文献：
[1] 郑红[等]编著.DSP应用系统设计实践[M].北京航空航天大学出版社, 2006 [2] 邹彦主编.DSP原理及应用[M].电子工业出版社, 2005
[3] 高国富,谢少荣,罗均编著.机器人传感器及其应用[M].国防工业出版社, 2005 [4] 张卫钢主编.通信原理与通信技术[M].西安电子科技大学出版社, 2003 [5] 金发庆主编.传感器技术与应用[M].机械工业出版社, 2002 [6] 张志良主编.单片机原理与控制技术[M].机械工业出版社, 2001
[7] 戴明桢,周建江编.TMS320C54xDSP结构、原理及应用[M].北京航空航天大学出版社, 2001 [8] 何希才编著.传感器及其应用电路[M].电子工业出版社, 2000 [9] 苏长赞编著.红外线与超声波遥控[M].人民邮电出版社, 1993 [10] 蔡自兴编著.智能控制[M].电子工业出版社, 1990
外文文献：
[1] Trebi-Ollennu A,Huntsberger T,Yang Cheng,Baumgartner E T,Kennedy B,Schenker P.Design and analysis of a sun sensor for planetary rover absolute heading detection.Robotics and Automation.IEEE Transactions on.2001
[2] Stephen S.Synesthetic sensor fusion via Acro-wirred artificial neural netword..2002
