智能避障小车设计 开题报告

上海交通大学

毕业设计（论文）开题报告

设计（论文）题目： 智能避障小车设计

系 别：________________________ 专 业：________________________ 姓 名：_________________________ 指 导 教 师：________________________ 辅 导 教 师：________________________

2014年

04月01日

王XX 王XX xxx

测控技术与仪器 机电工程系

题目类型（打√选择）设计（√）论文（）

一、文献综述

本设计是基于自动导引小车的原理，设计一种走迷宫机器人，实现小车识别路线，判断并自动规避障碍，选择正确的行进路线。导引方式可采用与地面颜色有较大差别的导引线，使用反射式光电传感器感知导引线，也可采用障碍判断，自动寻找路径。驱动电机采用直流电机，电机控制方式可为单向PWM开环控制。控制核心采用51单片机，控制系统与电路用光耦完全隔离以避免干扰。首先有必要

阐述智能小车的发展和应用前景。

第一阶段：20世纪50年代是智能车辆研究的初始阶段。1954年美国Barrett Electronic公司研究开发出了世界上第一台自主引导车系统，该系统只是一个运行在固定路线上的拖车式运货平台，但它却具有了智能车辆最基本的特征即无人驾驶。早起研制该系统的目的是为了提高仓库运输的自动化水平，应用领域仅局限于仓库内的物品运输，随着计算机的应用和传感器技术的发展，智能车辆的研究不断得到新的发展。

第二阶段：从80年代中后期，世界主要发达国家对智能车辆开展可卓有成就的研究，在欧洲，普罗米修斯项目于1986年开始了在这个领域的探索，在美洲，美国于1995年成立了国家自动高速公路系统联盟，其目标之一就是研究发展智能车辆的可行性，并促进智能车辆技术进入实用化，在亚洲，日本与1996年成立了高速公路先进巡航/辅助驾驶演剧协会，主要目的是研制自动车辆导航的方法，促进日本智能车辆的整体进步。进入80年代中期，设计和制造智能车辆的浪潮席卷了全世界，一大批世界著名的公司开始研制智能车辆平台。

第三阶段：从90年代开始，智能车辆进入了深入、系统、大规模的研究阶段。最为突出的是，美国卡内基-梅陇大学机器人研究所一共完成了Navlab系列的自主车的研究，取得了显著的成就。

目前，智能车辆的发展正处于第三阶段，这一阶段的研究成果代表了当前国外智能车辆的主要发展方向。

1、智能车辆在智能运输系统ITS上的应用。这是智能车辆最典型的应用，智能小车自动行驶功能的研究对增加车辆的智能性意义重大，智能车辆驾驶任务的自动完成将给人类社会的进步带来巨大的影响。

2、.智能车辆在物流运输方面的应用。智能车辆在自动仓库、码头、搬运、涂装等物流作业部门也发挥了关键作用，它最适合在哪些人类无法工作的环境中工作。采用简历在智能车辆技术基础之上的仓库智能车辆物流运输平台来完成物流的自动运输，即可以提高运输效率，又可以避免有害物质对人体的伤害，有效的完成有毒环境下的作业。

3、智能车辆在军事领域的应用。在未来战争中，智能车辆可以代替人员在核、生物、化学污染区进行侦查、巡逻、对污染进行采样，可以更加准确的搜集、掌握相关信息，可以有效的避免人员伤亡，提高执行任务的效率和安全性。另外，无人驾驶的进攻性武器系统在现代军事技术的发展方向之一，智能车辆的发展为无人攻击车辆提供技术支持平台。

4、智能车辆在社会生活中的应用。在西方发达国家，智能车辆已广泛应用于医疗福利服务、商务超市服务、家庭服务等领域，其中的某些应用有望在今后的两三年内实现商业化，并进入普通家庭。

智能车以及在智能车辆基础上开发出来的产品已成为航天、医疗、工业控制、物流等各个领域的关键设备。可以看出，无论是从科学发展、理论研究的角度，还是从汽车工业发展以及市场竞争的角度看，对智能车辆的研究都是必要的。而智能小车的研究及相关产品开发也将有利于我国在此领域技术发展与进步。因此，研制一种智能，高效的智能小车控制系统具有重要的实际意义和科学理论价值。

二、设计（论文）主要内容

基于自动导引小车的原理，设计一种走迷宫机器人，实现小车识别路线，判断并自动规避障碍，选择正确的行进路线。导引方式可采用与地面颜色有较大差别的导引线，使用反射式光电传感器感知导引线，也可采用障碍判断，自动寻找路径。驱动电机采用直流电机，电机控制方式可为单向PWM开环控制。控制核心采用51单片机，控制系统与电路用光耦完全隔离以避免干扰。

三、设计（研究）方案

本设计题目用单片机作为处理器，开机启动后，通过一个直流电源给各个模块供电，当小车遇到障碍物时，脉冲调制的红外线传感器将检测到的信号发送给单片机，单片机根据程序发出相应的控制信号控制小车自动避开障碍物。其中具体的实现过程为：由传感器发出信号，检测前方是否有障碍物存在，当存在障碍物时通过把反馈信号送至单片机处理系统，然后通过改变两个电动机的转速转向改变小车方向直至前方无障碍物存在，然后小车继续向前行走。系统整体框图如下：

检测电路51单片

机系统

驱动电路

模式选择直流电机

四、工作进度安排

第一阶段第一周到第二周接受任务、调查研究、查找资料。

第二阶段第三周到第四周查阅、收集相关资料，写出开题报告。

第三阶段第五周到第七周方案论证、设计。

第四阶段第八周到第十一周硬件系统设计。

第五阶段第十二周到第十五周系统软件设计。

第六阶段第十六周到第十七周论文整理及翻译英文资料。

第七节段第十八周提交设计说明书，答辩。

五、主要参考文献

[1]许劲等.实现PC机与单片机的串行通信[J].中国科技信息，2006（22）：127-128.

[2]仵浩.Visual Basic串口通信工程开发实例导航[M].北京：人民邮电出版社，2003

[3]刘南平主编，电子产品设计与制作技术，科学出版社，2008

[4]姚佳主编，智能小车的蔽障及路径规划[D]．东南大学硕士论文．2005．

[5]何立民等.单片机外围器件实用手册[M].北京：北京航空航天大学出版社，1998～2003

[6]姚佳.智能小车的避障及路径规划[D].东南大学硕士论文，2005

[7]孙颖.基于路径规划的智能小车控制系统研究[D].青岛大学硕士论文，2007

[8]彭为等.单片机典型系统设计实例精讲[M].北京：电子工业出版社，2006

[9]杨帮文等.新型集成器件实用电路[M].修订版.北京：电子工业出版社，2006

[10]叶湘滨等.传感器与测试技术.北京：国防工业出版社，2007.4

[11]Dickmanns，E．DA．Zapp．Autohighspeedroadvehicleguidance[J]．computer,1987

[12]余祖俊主编，微机监测与控制应用系统设计，北方交通大学出版社，2001.12

[13]温志明主编，运动控制系统分析与应用，国防工业出版社，2008.2

[14]催维娜主编，智能电子制作，科学出版社，2007

[15]李忠文主编，实用电机控制电路，化学工业出版社，2003.4

[16]张红润主编，智能技术——系统设计与开发，北京航空航天出版社，2007.2