小车自动循迹及避障控制系统设计开题报告

1. 研究目的与意义

移动机器人是机器人领域的一个重要分支，它的研究始于60年代末期，斯坦福研究院（sri）的 nits nilssen 和 charles rosen 等人，在1996年至1972年期间研制出了名为shake的自主移动机器人。到了20世纪80年代之后，人们的研究方向逐渐转移到了面向实际应用的室内移动机器人的研究，并逐渐形成自主移动机器人 amr robot 的理念。美国国防高级研究计划局（darpa）专门立项，制定了地面天人作战平台的战略计划。从此在全世界掀起了全面研究室外移动机器人的研究狂潮。而智能小车作为移动机器人的典型代表，目前国内外的许多大学都在积极投入人力、财力进行开发。主要表现在大学生在各种大型的创新比赛，比如：亚洲广播电视联盟亚太地区机器人大赛（abu robcon）、全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛等很多的类似的重要竞赛都能很好地培养大学生对于电气专业的兴趣和相关知识。

智能作为现代社会的新产物，是以后的发展方向，他可以按照预先设定的模式在一个特定的环境里自动的运作，无需人为管理，便可以完成预期所要达到的或是更高的目标。本设计主要体现多功能小车的智能模式，设计中的理论方案、分析方法及特色与创新点等可以为自动运输机器人、采矿勘探机器人、家用自动清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及有一定的参考意义。同时小车可以作为玩具的发展对象，为中国玩具市场技术含量的缺乏进行一定的弥补，实现经济收益，形成商业价值。超声波作为智能车避障的一种重要手段，以其避障实现方便，计算简单，易于做到实时控制，测量精度也能达到实用的要求，在未来汽车智能化进程中必将得到广泛应用。

我国作为一个世界大国，在高科技领域也必须占据一席之地，未来汽车的智能化是汽车产业发展必然的，在这种情况下研究超声波在智能车避障上的应用具有深远意义，这将对我国未来智能汽车的研究在世界高科技领域占据领先地位具有重要作用。本智能小车系统最诱人的前景就是可用于未来的智能汽车上了，当驾驶员因疏忽或打瞌睡时这样的智能汽车的设计就能体现出它的作用。如果汽车偏离车道或距障碍物小于安全距离时，汽车就会发出警报，提醒驾驶员注意，如果驾驶员没有及时作出反应，汽车就会自动减速或停靠于路边。这样的小车还可以用于月球探测等的无人探月车，帮助我们传达月球上更多的信息，让我们更加的了解月球，为将来登月做好充分准备。这样的小车在科学考察探测车上也有广阔的应用前景，在科学考察中，有很多危险且人们无法涉足的地方，这时，智能科学考察车就能够派上用场，在它上面装上摄像机，代替人们进行许多无法进行的工作。

2. 研究内容和预期目标

本课题要求小车可以自动按照引导行驶，能够根据超声波检测自动躲避障碍，并且恢复对路线的循迹。该小车使用单片机作为控制核心，通过循迹模块采集路线信息，经过分析处理后准确的控制小车沿引导线前进。通过避障模块在循迹的过程中利用超声波对距离的检测将前方的障碍探测出来并且通过超声波传回的数据进行判断避障。

3. 研究的方法与步骤

整个研究的过程分为硬件和软件，研究的顺序为先硬件后软件，硬件是指整个车体上的电路，软件指小车上的程序设计。对于小车来说，最重要的是主控电路。

本系统采用stm32f103为主控电路板来实现小车的控制。基于stm32的小车，可以前进、后退、左转、右转，有指示灯，可以安装避障模块来躲避障碍并继续循迹，所以主控板上有电机的控制端口、有避障接收端口，还需要一定的扩展端口，小车整体的硬件设计如图1所示。

4. 参考文献

5. 计划与进度安排

（1）2022-12-10—2022-03-14 确认选题，查阅资料，撰写开题报告；（2）2022-03-15—2022-04-11 硬件功能分析，熟悉单片机系统指令及编程语言；（3）2022-04-12—2022-05-09 确定设计方案，编制应用程序；（4）2022-05-10—2022-05-23 系统调试及改进；（5）2022-05-24—2022-06-06 整理设计文档，撰写毕业论文；（6）2022-06-07—2022-06-11 提交毕业论文，准备毕业答辩。