基于測控角度談循跡小車的設計比較方案

鐘雨陽　陳琴　謝穎　陳瑩霞

摘 要：循跡小車是最簡單的智能化產品，通過單片機的控制，能夠讓其沿著固定的軌道自動行駛，通過對其的擴展，可以充分的應用在工廠自動化、軍事領域、倉庫管理、自動停車系統、智能玩具或民用服務等諸多領域，例如在自動倉庫、碼頭、搬運、涂裝等物流作業部門工作的物流小車就是在此基礎上設計出來的。

關鍵詞：循跡小車;智能;設計

一、背景介紹

智能循跡小車又被稱為Automated Guided Vehicle，簡稱AGV，是二十世紀五十年代研發出來的新型智能搬運機器人。智能跟蹤車是一種安全的交通工具，它配備有電磁、光學或其他自動引導裝置，可沿設定的引導路徑行駛。在工業應用中，充電電池是主要的動力源，它可以由計算機程序控制來選擇運動軌跡和其它動作，或者將電磁軌跡粘在地板上以確定無人駕駛移動車輛的運動軌跡和動作通過電磁軌道發出的信號，貨物或材料可自動從起點運至目的地，無需操作員操作。

二、方案設計比較

本次設計主要分為四個模塊，分別是主控芯片模塊、電機驅動模塊、避障傳感器模塊、循跡傳感器模塊，此外還需要確定充電方式。整體框圖如圖所示。

圖1 整體框圖

（一）方案比較和選擇

（1）主控芯片的選擇

方案一：STC89C52 單片機作為系統的控制器。STC89C52 是一-種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K系統可編程Flash存儲器。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和系統可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統提供高靈活、超有效的解決方案，stc系列的單片機可以在線編程、調試，方便地實現程序的下載與整機的調試，并且價格便宜。

方案二：采用FPGA作為系統的主控制器。FPGA 可以實現各種復雜的邏輯功能，規模大，集成度高，體積小，穩定性好，I0口資源豐富，易于進行功能擴展，處理速度快，常用于大規模實時性要求較高的系統，但價格高，編程實現難度大。

綜上所述，本系統邏輯功能簡單，僅僅需要接收傳感器的信號和控制電機，對主控芯片的數據處理能力要求不高，從性價比方面考慮選擇方案一。

方案一：采用直流電動機。直流電動機具有轉矩大、響應快、體積小、重量輕、調速特性好、調速平穩方便、調節范圍廣：過載能力強，能承受頻繁沖擊負荷，直流電動機能實現頻繁無級快速啟動，制動和反轉，滿足各種特殊操作要求，價格低廉。

方案二：采用步進電機。步進電機是一種將電脈沖信號轉換成角位移或線位移的精密執行原件。控制方便，體積小，靈活性和可靠性高，具有瞬時啟動和急速停止的優越性，比較適合本系統控制精度高的特點。但步進電機抖動較大，輸出轉矩較小，隨轉速的增加而減小，隨轉速的增加而急劇下降。步進電機轉速較低。它不適用于有一定速度要求的系統，如汽車，而且價格昂貴，所以本方案不適用。

綜上所述，由于直流電機價格便宜、控制簡單，因此本設計用方案一。

（2）傳感器的選擇

方案一：用光敏電阻組成光敏探測器。光敏電阻的阻值可以跟隨周圍環境光線的變化而變化。當光線照射到白線上面時，光線發射強烈，光線照射到黑線上面時，光線發射較弱。因此光敏電阻在白線和黑線上方時，阻值會發生明顯的變化。將阻值的變化值經過比較器就可以輸出高低電平。但是這種方案受光照影響很大，不能夠穩定的工作。

方案二：使用避障傳感器模塊。傳感器模塊對環境光適應能力強，具有一對紅外發射和接收管。發射管發射一定頻率的紅外線。當探測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外光被反射回來并被接收管接收。比較器電路處理后，綠色指示燈亮，信號輸出接口輸出數字信號（低電平信號）。檢測距離可通過電位計旋鈕調節。有效距離范圍2～30cm，工作電壓3.3v～5v。傳感器的檢測范圍可通過電位器調節，干擾小，裝配方便，使用方便。

綜上所述，傳感器選用方案二，經濟實惠，使用方便，精確度高。

圖2 避障傳感器模塊實物圖

三、結語

當今世界，隨著計算機技術、控制技術和信息技術的飛速發展，工業生產與管理也朝著自動化、信息化、智能化方向發展。在自動化生產線、智能倉庫管理和物流配送等領域，當生產現場環境非常惡劣或許多人工不能完成一般的運輸或裝卸時，機器人能夠適應這樣惡劣的環境。此時，它需要一臺智能跟蹤車等機器來完成這樣的任務，基于場景和生活。為了滿足生活的實際需要，研究智能履帶車是不言而喻的。

參考文獻

[1]李全利.單片機原理及接口技術.北京：高等教育出版社，2008

[2]何希才.傳感器及其應用電路.電子工業出版社，2001

作者簡介

鐘雨陽（1998—），女，漢族，四川夾江，本科，研究方向：測控技術與儀器。

陳琴（1998—），女，漢族，四川眉山，本科，研究方向：交通運輸。

謝穎（1998—），女，漢族，四川達州，本科，研究方向：物理學。

陳瑩霞（1999—），女，漢族，四川資陽，本科，研究方向：信息工程。