《基于Proteus的Arduino可视化编程应用技术》教学课件—09机器人智能循迹与超声波避障.pptVIP

项目9Smart-Turtle机器人智能循迹与超声波避障

通过三个循迹传感器模块能准确测出智能

小车相对寻迹线的位置，控制板能根据这一相

对位置控制智能小车左转、右转、寻找寻迹线

等操作。在具有智能避障的小车控制系统中，

常用超声波传感器模块完成小车离周围障碍物

的有效距离，控制板从而好控制小车掉头、左

转、右转等操作。通过Smart-Turtle机器人模块提供的图框完成智能循迹、电机控制、智能避

障等流程图的绘制比较简单，容易掌握。;9.1项目设计要求

本项目要求设计具有如下功能的Smart-Turtle

机器人小车:

（1）能沿轨迹前进；

（2）遇障碍物躲避并掉头。;9.2设计思路分析

1.寻迹方案

使用三组循迹传感器来检测小车相对于寻迹线的位置

。

2.障碍物检测方案

使用超声波传感器模块检测障碍物。

3.小车控制方案

小车左右车轮分别由一个直流电机控制,用于控制车轮的转速,实现左转或右转或倒退。;9.3硬件电路设计

系统提供的智能小车模块，没有具体的硬件电路，机器人小车电路根据功能主要分为3部分。

第一部分:超声波传感器模块；

第二部分:三组寻迹传感器模块；

第三部分:左右轮电机控制模块。智能小车电路模块图如图9-1所示。;

“选择工程剪辑”对话框如图9-2所示,在“类别”下拉列表框中选择“MotorControl”选项,在下面的

模块列表中选择“ArduinoTurtle”模块。;9.4软件设计

9.4.1SETUP流程图设计

(1)设置超声波探头方向;setRange图框用于定义要检测障碍物的最大范围,这很重要,因为它将决定单片机计算来自障碍物反射时间的时间范围。通常在程序中设置（尽可能小）,然后根据需要在程序中进行调整。

;forwards图框用于设定前进方向的电机速度,速度从0-255,该数值决定PWM驱动波

形的占空比。;

4）绘制SETUP结构流程图;9.4.2寻迹结构流程图（Correct）设计

1、电机驱动控制图框

·Drive图框

Drive图框允许设置要控制的车轮、行驶方向和速度

。速度是0到255的值,表示PWM驱动信号的占空比。;

forwards图框用于车轮前进方向速度值设置。;

Backwards图框用于车轮后退方向速度值设置。;Turn图框用于设定转弯速度,来简化海龟的转向控制。负值左转,正值右转,值的大小为转速。

;2、循迹工作原理

系统运行后自动小车（海龟）沿轨迹前进,遇到障碍物停下,然后调转方向前进。小车与轨迹的相对位置不同,对于寻线模块来说会产生几种不同的循迹信号。;情况与之对应的寻线模块信号分别为T1:LH（1,0,0）、T1:LH（0,0,1）、T1:LH（1,1,0）和T1:LH（1,1,1。根据小车与轨迹的相对位置不同,编写算法控制

小车前进的方向使之能沿着轨迹前行。;Smart-Turtle海龟下面有三个循迹传感器。电路会基于它们是否检测到线来对回路发出数字响应。

在VisualDesigner中,我们使用一个称为传感器函数的决策块读取这些传感器的信息。通过从项目树中的外设图框直接拖放来使用传感器的函数,寻迹传感器决策块读取传感器信息如图9-12所示。;通过编辑决策块，根据是否满足TRUE的条件来检测传感器的输出信息状态。有三个参数对应于左，中，右传感器，对于每一个传感器的真值如下:

1:MustbeTRUE（在线上）

0:MustbeFALSE（不在线上）

-1:Dontcare（不关心）;

（1）寻线模块信号（1,0,0）

寻线模块信号是（1,0,0）,小车相对轨迹线靠右,需要控制使左右轮转速差更大,使小车实现更大角度的左转。;小车需要左转或右转沿轨迹前进,我们在此引入一个整型数据dir（direction方向）,代表小车前进的方向,我们定义小右转是正,左转是负,并给予一个数值表示转向角度,数值越大,角度越大,直行的状态下dir=0。

;（4）寻线模块信号（1,1,1）

寻线模块信号是（1,1,1）,说明小车竖直穿过轨迹线,调用Correct函数使寻线模块