智能测量小车设计开题报告及文献综述

一、选题依据

1．论文（设计）题目

智能测量小车设计

2．研究领域：

Arduino 的应用以及舵机和步态的控制，机器视觉及三维重构

3．论文（设计）工作的理论意义和应用价值

十三五中，其中充当工业机器人“火眼金睛”角色的机器视觉功不可没!那么机器视觉究竟给工业机器人一双怎么样的“慧眼”，能够大助工业机器人在未来工业自动化、智能化的工业 4.0 发展道路上大展拳脚大展拳脚，引导和定位，视觉定位要求机器视觉系统能够快速准确的找到被测零件并确认其位置，上下料使用机器视觉来定位，引导机械手臂准确抓取。

智能小车是移动式机器人的重要组成部分，而移动机器人不仅能够在经济、国防、教育、文化和生活中起到越来越大的作用，也是研究复杂智能行为的产生、探索人类思维模式的有效工具与实验平台。本次设计的是一款基于Arduino 的智能小车，它利用Arduino 作为主控系统。它用蓝牙模块进行无线数据传输，实现无线控制。同时它利用超声波测距模块来进行测距，将测得的距离数据传给Arduino，经过Arduino 处理给出反馈，驱动电机转动，实现自动避障的功能。

智能小车作为智能交通系统的关键技术，是许多高新技术综合集成的载体。智能车辆技术是涵盖智能控制、模式识别等学科前沿的热点研究领域，其研究与应用具有巨大的理论和现实意义。在交通安全方面，由无人驾驶车辆研究形成的辅助安全驾驶技术，可以通过传感器准确、可靠地感知车辆自身及周边环境信息，及时向驾驶员提供环境感知结果，从而有效地协助提高行车安全，同时也能降低驾驶员对车辆驾驶管理的复杂度，提高单个车辆的运行效率，可以缓解我国城市道路拥堵、交通系统运行效率较低的现状。在汽车产业自主创新方面，通过对无人驾驶车辆理论、技术研究，突破国外汽车行业专利壁垒，掌握具有核心竞争力的关键技术，可以为我国汽车产业自主创新和产业发展提供强有力的支撑。同时在国防科技方面，“快速、精确、高效” 的地面智能化作战平台是未来陆军的重要力量，无人驾驶车辆将能代替人在高危险环境下完成各种任务，在保存有生力量、提高作战效能方面具有重要意义，也是无人作战系统的重要基础。

4．目前研究的概况和发展趋势

相比于国外，我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚，开始于 20 世纪 80 年代。而且大多数研究处在于针对某个单项技术研究的阶段。虽然我国在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家，并且存在一定得技术差距，但是我们也取得了一系列的成果，主要有：

（1）中国第一汽车集团公司和国防科技大学机电工程与自动化学院与 2003 年研制成功我国第一辆自主驾驶轿车。该自主驾驶轿车在正常交通情况下的高速公路上，行驶的最高稳定速度为 13km/h,最高峰值速度达 170km/h，并且具有超车功能，其总体技术性能和指标已经达到世界先进水平。

（2）南京理工大学、北京理工大学、浙江大学、国防科技大学、清华大学等多所院校联合研制了 7B.8 军用室外自主车，该车装有彩色摄像机、激光雷达、陀螺惯导定位等传感器。计算机系统采用两台 Sun10 完成信息融合、路径规划，两台 PC486 完成路边抽取识别和激光信息处理，8098 单片机完成定位计算和车辆自动驾驶。其体系结构以水平式结构为主，采用传统的“感知-建模-规划-执行”算法，其直线跟踪速度达到 20km/h，避障速度达到 5-10km/h。

随着汽车工业的迅速发展，关于汽车的研究也就越来越受人关注。全国电子大赛和省内电子大赛几乎每次都有智能小车这方面的题目，全国各高校也都很重视该题目的研究。可见其研究意义很大。本设计就是在这样的背景下提出的，指导教师已经有充分的准备。本题目是结合科研项目而确定的设计类课题。设计的智能电动小车应该能够实现适应能力，能自动避障，可以智能规划路径。

智能化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。同遥控小车不同，遥控小车需要人为控制转向、启停和进退，比较先进的遥控车还能控制器速度。常见的模型小车，都属于这类遥控车；智能小车，则可以通过计算机编程来实现其对行驶方向、启停以及速度的控制，无需人工干预。操作员可以通过修改智能小车的计算机程序来改变它的行驶方向。因此，智能小车具有再编程的特性，是机器人的一种。

智能化全面的发展是实现其对资源的合理充分利用，以尽可能少的投入得到最大的收益，大大提高工业生产的效率，实现现有工业生产水平从自动化向智能化升级，从先前的模拟电路设计，到数字电路设计，再到现在的集成芯片的应用，各种能实现同样功能的元件越来越小为智能化产物的生成奠定了良好的物质基础

二、论文（设计）研究的内容

1.重点解决的问题

（1）红外线传感器避障设计

（2）图像的传送以及三维图像的建立

（3）Arduino 单片机的组成及其端口的应用.

2.拟开展研究的几个主要方面（论文写作大纲或设计思路）

首先通过查阅大量的相关资料，在论文前面要突出地介绍一下Arduino 系统的重要性；并说明其现在的研究成果以及今后的发展趋势。本次设计的智能小车在进行图像处理之前，先要用摄像机获取三维物体的二维图像。光照条件、相机的几何特性等对后续的图像处理造成很大的影响。所以首先检测到目标物体，测量距离后，进行定位，移动到指定距离根据要求拍摄照片，实现测量。

1．绪论

1.1课题研究背景

1.2国内外应用现状

2．系统总体设计

2.1系统总体结构设计

2.2小车的点位及运动轨迹设计

2.3本章小结

3．Arduino 器件选型及系统搭建

3.1Arduino 简介

3.2Arduino 的特点

3.3Arduino 的运行环境

3.4本章小结

4．系统调试

4.1拍照系统调试

4.2避障系统调试

4.3本章小结

3.本论文（设计）预期取得的成果

(1)Arduino 模块选型及电路设计

(2)避障系统结构设计

(3)智能测量小车