基于Arduino平臺的自動跟隨系統

侯雅馨 希吉日

摘 ?要：基于Arduino平臺的自動跟隨系統的創新設計點在于系統設計方案與實施平臺，本文將通過對于Arduino平臺為切入點，以多車智能自動跟隨系統為主要內容，分析板塊設計和具體實施兩大內容，進而實現對于基于Arduino平臺的自動跟隨系統的詳細闡述和實驗數據分析。

關鍵詞：Arduino平臺;自動跟隨系統;模塊化;多車跟隨系統

引言：

Arduino平臺實際上就是能夠靈活便捷實用的電子原型平臺，通過編程語言將指令進行代碼編程，然后傳送進入平臺的電路板后，即可完成對于裝置的控制實用。其平臺具有四大特性，首先它能夠夸平臺進行操作，其次操作過程簡單清晰，便于上手，再次它具備一定的開放性，包括對于電路圖、核心庫的文件都是開源的，最后它的發展十分迅速，不僅能夠幫助團隊快速完成項目開發，提供了更多的創新空間。

一、方案設計

基于Arduino平臺，本文設置的自動跟隨系統是多車跟隨系統，主要通過集中式控制結構，實現對于各實驗智能小車之間的信息交流，并借助宮外復眼傳感器模塊，實現信息收發，主要的設計分為軟件和硬件兩個部分。

（一）軟件設計

軟件設計主要是紅外發射程序和紅外復眼程序兩個部分，兩者相互銜接，發射程序發射信號，由復眼程序進行接收，繼而進入靜默狀態，開啟相對應的自動跟隨系統，跟隨動作，由探測指令辨認是否有停止信號，進而進行下一步動作。紅外復眼跟隨主要依靠接受前車的紅外信號，然后進入直線跟隨狀態，均速直線前進，并在獲得停止指令后全部進入停止狀態當中。

（二）硬件設計

硬件設計主要是基于Arduino平臺中對于點擊驅動、穩壓電路、通信以及監測模塊組成，主要是通過網口的連接實現實時的信息傳遞，以傳感器監測小車左右兩側，驅動器與通信模塊的重點是維持數據傳輸的穩定性，避免節點斷裂。硬件設計的圍繞電機驅動，通過電機的轉速和專項，來實現自動跟蹤系統智能化的設計理念。

電機驅動模塊主要包括兩個直流電機和對應的兩組芯片，電壓則依據實際的實驗環境，分別進行調試。

XBEE通信模塊主要以無線通信系統為主，是多車組成的通信系統網絡，基于無線通系統網絡的協議同黨，實現數據的通信設置，在特定共享區域內，完成對于編隊的基礎控制，能夠進行通信和休眠兩個狀態的控制，傳輸穩定，在實驗過程中表現較優[1]。

二、設計實現

在具體實驗過程中，首先是通過信號接收裝置對于信號進行接收，然后發出對應的功率，保證信號接受的實際范圍可控制在穩定的一米左右，然后完成與之對應的紅外信號搭建，通過模擬信號的收集，幫助多車建立對應的穩定聯系，便于實現運動方式的變化。這一步驟建立在服務器的建設中，實現多車之間的信息互動。

（一）傳輸過程

通俗來講，主要是通過傳感器將固定信號輸入到設備當中，然后借助Arduino平臺，實現數據轉出到終端設備，根據實際的實驗需求，進行具體微調。

（二）實驗

實驗開始時，通過網絡由終端機進行命令分析，包括設置的狀態、速度、間距等各項內容，通過反復試驗，調整產生影響或行為反差較大的小車，最終實現多車自動跟隨的系統。即紅外發射接收裝置和環形紅外接收裝置在進行搭建后，確保180°范圍內都處于信號接收區，利用紅外復眼傳感器判斷信號，發送制定，借助無線網絡模塊的搭建，實現終端機與路由端的信號交互，進而完成對于多車跟隨狀態下，列隊、速度、間隔的調整。實驗先由單車跟隨作為對象，在調整到合適段，才逐步實現了多車跟隨的列隊實驗。

整個實驗的核心內容圍繞電機驅動模塊及外圍接口設計和XBEE通信模塊，其中，前者主要是通過可控的直流電機，實現控制，后者相對部署簡單，主要是通過信息的單元整合，實現成功跟隨。

（三）可應用范圍

圍繞當下電動汽車市場與無人駕駛汽車，逐步形成較為科學化的自動跟隨系統，或在系統傳感器設置轉化為酒精檢測器，用以放置酒駕的安全系統，但是目前實驗本身的實驗系數較為單一，不具備實用性。

（四）完善設計

加入自動化測試系統，實現對于自動跟隨系統編程及數據的有效實時分析，并及時作出調整和改進。建立系統架構，做好相關的測試運營和監控運營工作，將系統模塊與設備管理模塊進行區分，進一步完善現有設計。

三、報警設計

自動跟隨系統必須以避障報警模塊作為輔助，來避免跟隨過程中出現的追尾現象，報警模塊則主要分為兩個部分，一部分是指示燈，另一部分是蜂鳴器，在編程中將障礙物距離進行恒定值限定，如果遇到障礙，小車自動停止或后退，指示燈開始工作，蜂鳴器發出聲音進行提醒[2]。

也可以采用超聲波避障方式，超聲波避障相對于蜂鳴器避障而言，有一定的偏差，這是由于其對于電磁場部敏感，但是優勢在于其成本較低，距離更遠，因此使用于實驗特定數值。

四、結束語

本文主要是通過探討基于Arduino平臺的自動跟隨系統的設計方案與實踐分析，探討與之相關系統與模塊程序，當然還存在諸多不足，如時效性不足，只能夠進行簡單的信息交互工作等，包括移動位置與速度尚且沒有優化處理，需要展開進一步的研究和分析。除此之外，實驗環境下的實驗結果與非實驗環境下的實驗結果是否一致，需做進一步的數據統計。

參考文獻

[1] ?周玉海，蔣凌帆，申利民.基于8051單片機控制帶自鎖太陽能發電自動跟隨系統[J].機電工程技術，2018（09）：93-95+218.

[2] ?陳昕楓.基于Arduino系統的動物行為自動控制平臺的構建及其應用[D].華中科技大學，2018.