基于Arduino的軌跡可控尋跡系統

阮昌云　丁錦滔　鐘思懿　周禎林

摘要：本文針對現階段尋跡系統領域的軌跡不可隨意變換，對軌跡可控系統進行研究，創新了尋跡機器人和LED地板進行配合，注重使用Arduino開發板對LED地板的軌跡生成，使其能夠實現軌跡的隨意變換，該軌跡可控系統在現實生活中會有廣大的應用空間。

[關鍵詞]尋跡機器人軌跡變換LED地板機器人送餐家用機器人

1軌跡移動的介紹和發展進程

軌跡移動最先是適用于小車上，其中更注重游戲性，比如國賽上的尋跡小車和國際上飛思卡爾尋跡小車。他是通過在小車上安裝尋跡傳感器，使其檢測到黑線或者白線的信息，再使左右兩個輪子配合，使小車跟隨軌跡移動。但近年來，軌跡移動開始運用于現實生活，如智能尋跡公交，這讓尋跡移動領域開始有了實用性。

2軌跡移動的行業痛點

諸如上面所說，軌跡移動已經在公交系統上嶄露頭角，未來在人們的生活中可能會處處運用到軌跡移動，如在酒店餐廳，可以運用尋跡機器人送餐，在家里可以運用尋跡機器人打掃衛生、運用尋跡輪椅來搭載行動不便的人群或者做一個機器寵物。但目前的軌跡移動中的軌跡卻不可控，只能由單獨的一條軌跡組成，不能通過遙控或其自動的變換軌跡，這就大大的縮減了軌跡移動在現實生活中的應用，所以本項目就是針對軌跡不可控創新了軌跡可控的智能尋跡系統。

3項目技術與功能

3.1尋跡機器人

本項目由尋跡機器人和軌跡地板組成了整個系統。尋跡機器人通過3個光敏傳感器采集地面上的光信號，傳入Arduino開發板中，設置程序使尋跡機器人能夠跟隨軌跡移動，并且能通過藍牙模塊讓手機對其進行控制。

3.2軌跡地板

軌跡地板是整個系統的核心，其原理是運用LED小燈在每個地板上都排列成矩陣，在空白的地方鋪上一層地板，最后把每個地板拼接在一起。

軌跡算法：

通過燈帶與燈帶之間的并聯，制定掃描算法控制每個燈帶的亮滅，并且把在系統中可能出現的軌跡都制定數據，并存儲在軌跡數據庫中，當輸入不同的編碼，就生成對應的軌跡，從而實現軌跡的變換。最后在每塊地板上加上紅外位置傳感器，如圖1中的黑色圓點，尋跡機器人到達某塊地板時，地板中的紅外傳感器接收到信號，并且傳送到系統中，從而得到尋跡機器人的位置。使用者點擊目標點時，系統根據尋跡機器人的位置，立即生成一條到目標點的軌跡。當系統中存在多個尋跡機器人時，制定了兩種方案規避尋跡機器人軌跡的沖突：

方案一軌跡顏色變化：這時能通過變換LED的顏色來對應每個尋跡機器人的軌跡，如現在系統中有四個尋跡機器人，通過系統程序對尋跡機器人進行顏色對應，如表1中的對應關系。當四輛尋跡機器人在系統中同時移動時，因為各自有各自的顏色軌跡，所以不會產生沖突，如果他們的軌跡之間有交叉的時候，在交叉點上的LED統一為紫色，即紫色可以對應所有的尋跡機器人，但紫色的優先級低于其他顏色。顏色對應如表1的對應情況。

方案二軌跡動態變化：LED沒有顏色變化，只有亮滅，每個尋跡機器人在前進的過程中通過位置傳感器，只生成當前位置地板和前方一塊地板的軌跡，這樣減少了軌跡的交叉，還能通過尋跡機器人的位置傳感器，在交點前的一個地板上讓優先級低的尋跡機器人軌跡消失，當優先級高的尋跡機器人通過后，再讓優先級低的尋跡機器人軌跡重新生成，避免了尋跡機器人間產生碰撞。

4軌跡可控的尋跡移動系統應用

正如在上面提到的，軌跡可控的移動系統可以應用在很多方面，如在家庭里面安裝了此系統，可以在家里放入多個尋跡機器人——輪椅機器人、掃地機器人、寵物機器人、管家機器人，此系統可以和人工智能很好的結合，實現真正的智能化。當此系統運用到餐廳里，通過地面上鋪設的軌跡地板，在廚房放好餐品后，輸入對應的桌號，從而地板上生成軌跡光線，送餐機器人跟隨光線移動而完成送餐。

5展望

在未來，當這樣的移動系統越來越多時，各個移動系統接入網絡，系統與系統將可能進行連接，也許以后的公園、超市、醫院、養老院都將是軌跡移動系統大展身手的地方。

參考文獻

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