陳小龍

(重慶工商職業(yè)學(xué)院 重慶 401520)

本設(shè)計是以UP-InnoSTAR創(chuàng)意之星機器人套件為車架，MultiFLEX2-PXA270控制器為控制核心，采用數(shù)字?jǐn)z像頭OV7620為圖像采樣模塊。通過獲取競賽賽道中線的圖像信息，將采集出來的數(shù)據(jù)通過算法處理，識別當(dāng)前道路狀況（彎道或者跑出軌道之外），從而算出智能小車與黑線之間位置偏差，然后采用PID算法方式實現(xiàn)對舵機轉(zhuǎn)向的控制，以實現(xiàn)速度的閉環(huán)控制。不僅如此，智能小車還將通過相關(guān)算法分析預(yù)判前方道路環(huán)境，并根據(jù)不同路況為智能小車分配不同的行駛速度，以保證智能小車的最佳通過性與安全性。

一、總體架構(gòu)

（一）設(shè)計思路與工作原理

圖像傳感器是一種模擬傳感器，利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的電信號，是一種將光學(xué)圖像轉(zhuǎn)換成電子信號的設(shè)備。本文的設(shè)計原理主要通過添加圖像傳感器，使智能小車能夠通過攝像頭拍照獲取當(dāng)前圖片的最新信息，通過算法對圖片中的中線（黑線）進行提取、舵機轉(zhuǎn)向控制、速度控制從而感知預(yù)設(shè)軌道路線，并能在無感知的時間內(nèi)作出迅速判斷和相應(yīng)的執(zhí)行動作，從而實現(xiàn)在沿大賽預(yù)設(shè)路線行進的功能，完成規(guī)定的賽道任務(wù)。

（二）主流程圖

小車進入循線模式后，即開始不停地返回軌跡與邊緣線的灰度值，一旦檢測到某個灰度值超出預(yù)設(shè)值范圍，就執(zhí)行相應(yīng)的判斷程序，把相應(yīng)的信號發(fā)送給控制器，從而糾正小車的狀態(tài)。程序的主流程圖如圖1，系統(tǒng)算法處理流程圖如圖2所示。

圖1 主流程圖

圖2 系統(tǒng)算法處理流程圖

（三）程序設(shè)計

程序設(shè)計主要功能是檢測當(dāng)前圖像的最新軌跡信息，是否有超出預(yù)定的軌道。當(dāng)圖像傳感器通過圖像處理感知到小車偏離軌跡時，若軌跡超出一定的閾值，則調(diào)整舵機轉(zhuǎn)向進行方向的重新定位，舵機的左輪進行左向偏轉(zhuǎn)，否則進行右向偏轉(zhuǎn)。以下是舵機發(fā)生偏轉(zhuǎn)后驅(qū)動偏轉(zhuǎn)后的部分代碼，代碼如下：

二、運行及測試

程序代碼編寫完成之后，利用網(wǎng)線連接上位機與MultiFLEXTM2-PXA270控制器，通過FTP將可執(zhí)行程序下載到控制器中，用戶計算機將控制控制器，復(fù)位后開始運行。

從運行情況來看，本系統(tǒng)能實現(xiàn)以下功能：在行駛過程中，小車能夠自動檢測預(yù)先設(shè)好的軌跡，實現(xiàn)沿預(yù)設(shè)軌跡的前進。若有偏離，能夠自動糾正，返回到預(yù)設(shè)軌跡上。

同時，在運行過程中發(fā)現(xiàn)，智能小車循線的效果有時不是很好。這可能是由以下原因引起的：

圖像傳感器的工作原理，是利用光電器件的光電轉(zhuǎn)換功能將感光面上的光像轉(zhuǎn)換為與光像成相應(yīng)比例關(guān)系的電信號。在固定攝像頭時有一定的偏差造成的。

外界光線的強弱對檢測效果的影響非常大，在實驗檢測過程中要注意避免外界光的干擾。

檢測面的材質(zhì)不同也會引起其返回值的差異。

三、結(jié)束語

智能小車是移動機器人的一個重要發(fā)展方向，目前還處于實驗階段，它在多種行為沖突問題的解決上尚存缺陷。例如：基于圖像傳感器的智能小車識別精度高，但易受環(huán)境光線影響，識別速度慢，運行不穩(wěn)定；基于紅外接近傳感器的智能小車不能完成對障礙物的全面信息采集，不能保證避障路徑最短，效率不高。因此，該設(shè)計在以后的學(xué)習(xí)研究中還有待改進。