论文部分内容阅读
[摘 要]本文介绍了智能循迹小车，分析了电磁智能循迹小车的结构和特点、工作原理、控制流程和控制过程。
[关键词]智能循迹小车 结构 模块 控制
中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0102-01
引言 智能循迹小车是指装备如电磁，光学或其他自动导引装置，可以沿设定的引导路径行驶，安全的运输车，采用充电蓄电池为主要动力来源，可通过电脑程序来控制其选择运动轨迹以及其他动作，也可以把电磁轨道粘贴在地板上来确定其行进路线，无人搬运车通过电磁轨道带来进行移动与运作，无需驾驶员操作，将货物或者物料自动从起始点运送到目的地。
我国飞速发展的经济实力必将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。关于智能小车的研究越来越受人关注。本论文在设计智能小车硬件系统的基础上，研制出电磁智能循迹小车系统。
1.电磁循迹小车的结构
电磁循迹小车它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。
电磁循迹小车的特点是高度自动化和高智能化，可以根据货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变形式路径，而且改变运行路径的费用与传统的输送带相比非常低廉。电磁循迹小车有的配有装卸机构，可与其他物流设备自动接口，实现货物装卸与搬运的全自动化过程。由车体模块、电源模块、单片机控制模块、电机驱动控制模块、电机模块、传感器模块等构成智能循迹小车硬件系统。系统总体结构如图1所示。
电源模块向电机驱动控制模块供电，电机驱动控制模块向单片机控制模块供电并接受来自单片机控制模块的指令以驱动电机模块，单片机控制模块向传感器模块供电并接受来自传感器模块的检测信息。
电磁循迹小车整车如图2所示。动力系统是有两个R260 定制电机，动力十分强劲，电机通过电机架固定到齿轮箱上，通过内部齿轮箱将动力传递到后轮上。电磁传感器是电磁循迹小车的眼睛，它为单片机探测跑到上的电磁信息。
2.电磁循迹小车的工作原理
电磁感应式循迹小车一般是在地面上，沿预定路径埋设电线，当高频电流通过导线，电线周围产生电磁场流动形成电磁波向外辐射，电磁循迹小车上安装两个对称的电磁感应传感器，他们收到的电磁信号差异可以反映的电磁循迹小车偏离路径的程度。电磁循迹小车自动化控制系统，基于这种偏差值，以控制车辆的转向，连续的动态的闭环控制设置能够保证电磁循迹小车对设定路径的稳定自动跟踪。在目前商业用途中的循迹小车，特别是大型和中型小车，绝大多数采用电磁感应导航。
3.电磁循迹小车整体控制
控制流程如图3所示。
利用DMA 采集编码器数据，如图4所示。
由于车模中使用的是两个电机，因此需要4 路的PWM对两个电机进行驱动，这四路的PWM 频率一样。电机驱动在5KHZ到20KHZ 之间，并且速度调节精度可以不像舵机调节那么精确，因此在可用的工作频率范围内可以根据自己的情况选择合适的工作频率。电感标定如图5所示，电磁传感器上有六组传感器，从左到右依次是垂直电感1、水平电感1、水平电感2、水平电感3、水平电感4、垂直电感2。六个电感需要标注传感器在靠近导线和远离导线的值，并记录在相应的数组里。电感的标定需要用到单片机的ADC，对电磁传感器经过放大器后的输出信号进行采集。
一共有6个电感，经过运放，分别用ADC 采集出来程序如下：
a[0]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE8，ADC_12bit，10）；
a[1]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE9，ADC_12bit，10）；
a[2]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE12，ADC_12bit，10）；
a[3]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE13，ADC_12bit，10）；
a[4]= ADC_Ave（ADC1，ADC1_SE14，ADC_12bit，10）；
a[5]= ADC_Ave（ADC1，ADC1_SE15，ADC_12bit，10）；
采集回來后，通过串口示波器发送出来。智能小车循迹成功的关键因素有两个：一是电磁传感器离地面的距离及发射功率的高低，二是小车直行、左转、右转的速度。前者决定了传感器检测轨迹的准确性和灵敏度，后者与小车循迹的准确性和成功率有关。
结束语智能循迹小车系统整体性能优良，成功实现了自动循迹的功能。如果再此基础上新增添语音识别模块、语音播放模块和超声波测距模块可以实现电磁循迹小车的更高自动化设计。
参考文献：
1.朱思敏.自循迹智能小车控制系统的设计与实现[D].浙江工业大学，2013.
2.吕云芳，等：基于C51高级语言程序控制的智能循迹小车设计与实现 实验室研究与探索2015年3月第34卷第3期
基金项目：促进人才培养（师资队伍建设），电气自动化技术教学团队（北京市级）CJGX2016-JX-26-23
[关键词]智能循迹小车 结构 模块 控制
中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1009-914X（2016）25-0102-01
引言 智能循迹小车是指装备如电磁，光学或其他自动导引装置，可以沿设定的引导路径行驶，安全的运输车，采用充电蓄电池为主要动力来源，可通过电脑程序来控制其选择运动轨迹以及其他动作，也可以把电磁轨道粘贴在地板上来确定其行进路线，无人搬运车通过电磁轨道带来进行移动与运作，无需驾驶员操作，将货物或者物料自动从起始点运送到目的地。
我国飞速发展的经济实力必将为智能车辆的研究提供一个更加广阔的前景。关于智能小车的研究越来越受人关注。本论文在设计智能小车硬件系统的基础上，研制出电磁智能循迹小车系统。
1.电磁循迹小车的结构
电磁循迹小车它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航、人工智能及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。
电磁循迹小车的特点是高度自动化和高智能化，可以根据货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变形式路径，而且改变运行路径的费用与传统的输送带相比非常低廉。电磁循迹小车有的配有装卸机构，可与其他物流设备自动接口，实现货物装卸与搬运的全自动化过程。由车体模块、电源模块、单片机控制模块、电机驱动控制模块、电机模块、传感器模块等构成智能循迹小车硬件系统。系统总体结构如图1所示。
电源模块向电机驱动控制模块供电，电机驱动控制模块向单片机控制模块供电并接受来自单片机控制模块的指令以驱动电机模块，单片机控制模块向传感器模块供电并接受来自传感器模块的检测信息。
电磁循迹小车整车如图2所示。动力系统是有两个R260 定制电机，动力十分强劲，电机通过电机架固定到齿轮箱上，通过内部齿轮箱将动力传递到后轮上。电磁传感器是电磁循迹小车的眼睛，它为单片机探测跑到上的电磁信息。
2.电磁循迹小车的工作原理
电磁感应式循迹小车一般是在地面上，沿预定路径埋设电线，当高频电流通过导线，电线周围产生电磁场流动形成电磁波向外辐射，电磁循迹小车上安装两个对称的电磁感应传感器，他们收到的电磁信号差异可以反映的电磁循迹小车偏离路径的程度。电磁循迹小车自动化控制系统，基于这种偏差值，以控制车辆的转向，连续的动态的闭环控制设置能够保证电磁循迹小车对设定路径的稳定自动跟踪。在目前商业用途中的循迹小车，特别是大型和中型小车，绝大多数采用电磁感应导航。
3.电磁循迹小车整体控制
控制流程如图3所示。
利用DMA 采集编码器数据，如图4所示。
由于车模中使用的是两个电机，因此需要4 路的PWM对两个电机进行驱动，这四路的PWM 频率一样。电机驱动在5KHZ到20KHZ 之间，并且速度调节精度可以不像舵机调节那么精确，因此在可用的工作频率范围内可以根据自己的情况选择合适的工作频率。电感标定如图5所示，电磁传感器上有六组传感器，从左到右依次是垂直电感1、水平电感1、水平电感2、水平电感3、水平电感4、垂直电感2。六个电感需要标注传感器在靠近导线和远离导线的值，并记录在相应的数组里。电感的标定需要用到单片机的ADC，对电磁传感器经过放大器后的输出信号进行采集。
一共有6个电感，经过运放，分别用ADC 采集出来程序如下：
a[0]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE8，ADC_12bit，10）；
a[1]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE9，ADC_12bit，10）；
a[2]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE12，ADC_12bit，10）；
a[3]= ADC_Ave（ADC0，ADC0_SE13，ADC_12bit，10）；
a[4]= ADC_Ave（ADC1，ADC1_SE14，ADC_12bit，10）；
a[5]= ADC_Ave（ADC1，ADC1_SE15，ADC_12bit，10）；
采集回來后，通过串口示波器发送出来。智能小车循迹成功的关键因素有两个：一是电磁传感器离地面的距离及发射功率的高低，二是小车直行、左转、右转的速度。前者决定了传感器检测轨迹的准确性和灵敏度，后者与小车循迹的准确性和成功率有关。
结束语智能循迹小车系统整体性能优良，成功实现了自动循迹的功能。如果再此基础上新增添语音识别模块、语音播放模块和超声波测距模块可以实现电磁循迹小车的更高自动化设计。
参考文献：
1.朱思敏.自循迹智能小车控制系统的设计与实现[D].浙江工业大学，2013.
2.吕云芳，等：基于C51高级语言程序控制的智能循迹小车设计与实现 实验室研究与探索2015年3月第34卷第3期
基金项目：促进人才培养（师资队伍建设），电气自动化技术教学团队（北京市级）CJGX2016-JX-26-23