智能小车文献综述.doc

表5毕业设计（论文）文献综述浙 江 科 技 学 院 本科毕业设计(论文 本科毕业设计 论文) 论文 文 献 综 述 (2012 届)题 学 专 班 学目 院 业 级 号基于 stc89c51 单片机智能小车的设计学生姓名 指导教师 完成日期2011 年 12 月 22 日一本课题的研究意义 随着电子技术、计算机技术和制造技术的飞速发展，数码相机、dvd、洗衣机、 汽车等消费类产品越来越呈现光机电一体化、智能化、小型化等趋势。各种智能化 小车在市场玩具中也占一个很大的比例。根据美国玩具协会的调查统计，近年来全 球玩具销量增幅与全球平均 gdp 增幅大致相当。 而全球玩具市场的内在结构比重却 发生了重大改变：传统玩具的市场比重正在逐步缩水，高科技含量的电子玩具则蒸 蒸日上。美国玩具市场的高科技电子玩具的年销售额 2004 年交 2003 年增长 52%， 而传统玩具的年销售额仅增长 3%。英国玩具零售商协会选出的 2001 圣诞节最受欢 迎的十大玩具中，有 7 款玩具配有电子元件。从这些数字可以看出，高科技含量的 电子互动式玩具已经成为玩家行业发展的主流。 如今知识工程、计算机科学、机电一体化和工业一体化等许多领域都在讨论智 能系统，人们要求系统变得越来越智能化。显然传统的控制观念是无法满足人们的 需求，而智能控制与这些传统的控制有机的结合起来取长补短，提高整体的优势更 好的满足人们的需求。 随着人工智能技术、 计算机技术、 自动控制技术的迅速发展， 智能控制必将迎来它的发展新时代。 计算机控制与电子技术融合为电子设备智能化 开辟了广阔前景。因此，遥控加智能的技术研究、应用都是非常有意义而且有很高 市场价值的1。 智能小车，也称轮式机器人，是一种以汽车电子为背埃强刂啤?模式识别、 传感技术、电子、电气、计算机、机械等多科学的科技创意性设计，一般主要路径 识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。一般而言,智能车系统要求小 车在白色的场地上,通过控制小车的转向角和车速,使小车能自动地沿着一条任意 给定的黑色带状引导线行驶。2 二本课题的发展历史、现状及发展趋势 在 80 年代中期，设计和制造机器人的浪潮已席卷全球，世界上一些著名的公 司开始研制移动机器人 （此时的移动机器人的主要用作大学实验室及研究机构的实 验平台） ，并促进了移动机器人学多种研究方向的出现。90 年代以来，以研制高水 平的环境信息传感器和信息处理技术、 高适应性的移动机器人控制技术和真实环境 下的规划技术为标志，开展了移动机器人的更高层次的研究。现在机器人的应用越 来越广，种类也越来越多，但大体上可分为轮式机器人和足式机器人。智能小车就 是轮式机器人中的一种， 虽然是最基本的机器人雏形， 但其中已包含了大部分功能， 综合国内外专家解释，可普遍认为机器人一般是具有如下功能的机器：（1）动作机构具有类似于人或其他生物体某些器官（肢体、感官等）的功 能； （2）有通用性，工作种类多样，动作程序灵活易变； （3）有一定程度的智能，如记忆、感知、推测、决策和学习等； （4）有独立性，完整的机器人系统在工作时不依赖于人的操纵。 随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展，智能控制 必将迎来它的发展新时代。机器人领域近几年有如下几个发展趋势： （ 1） 性 价 比 逐 步 提高 ， 性 能 不 断 提 高 （高 速 度 、 高 精 度 、 高可 靠 性 、 便于操作和维修） ，而单价不断下降。 （2）工业机器人控制系统向基于 pc 机的开放型控制器方向发展，便于 标准化、网络化。同时，器件集成度提高。从而，大大提高了系统的可靠性、 易操作性和可维护性。 （ 3） 传 感 器 的 作 用日 益 重 要 ， 除 传 统 的位 置 、 速 度 、 加 速 度等 传 感 器 外，视觉、声觉、力觉、触觉等多种传感器的融合技术已用来进行环境建模 及决策控制。 （ 4） 虚 拟 现 实 技 术在 机 器 人 中 的 作 用 已从 仿 真 、 预 演 发 展 到用 于 过 程 控制，如使遥控机器人操作者产生置身于远端作业环境中的感觉来操作机器 人。 （ 5） 当 代 遥 控 机 器人 系 统 的 发 展 特 点 不是 追 求 全 自 治 系 统 ，而 是 致 力 于操作者与机器人的人机交互控制，即遥控加局部自主系统构成完整的操作 系统，使智能机器人走出实验室走入实用化阶段 3 。 三本课题研究的关键问题及方法 （1）主控单元的比较与选择 方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对外围避障信号，自动寻 迹信号，无线遥控信号，语音控制信号进行处理。本方案电路复杂，灵活性不高， 效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。 方案二：采用 stc89c51 单片机来作为整机的控制单元。红外线探头采用市面 上通用的发射管与及接收头，经过比较芯片调制处理后由控制系统接收。路线寻找 采用红外线管对路面信号采集，送到单片机系统处理，同样包括无线遥控信号和语 音控制信号。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统 硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。比较以上两种方案的优缺点，方案二简洁、灵活、可扩展性好，更能达到题目 的设计要求，因此采用方案二来实现4。 （2）避障单元的比较与选择 方案一：采用超声波避障，超声波受环境影响较大，电路复杂，而且地面对超 声波的反射，会影响系统对障碍物的判断。 方案二：采用红外线避障，利用单片机来产生 38khz 信号对红外线发射管进行 调制发射，发射出去的红外线遇到避障物的时候反射回来，红外线接收管对反射回 来信号进行解调，输出比较电平。外界对红外信号的干扰比较小，且易于实现，价 格也比较便宜，故采用方案二。 红外线避障方法，利用一管发射另一管接收，接收管对外界红外线的接收强弱 来判断障碍物的远近，由于红外线受外界可见光的影响较大，因此通过调制信号产 生 38khz 的载波来减少外界的一些干扰。 只要障碍物在限定范围内就会产生相对的 电平供单片机控制，实现避障功能56。 （3）寻迹单元的比较与选择 方案一：采用发光二极管发光，用光敏二极管接收。由于光敏二极管受可见光 的影响较大，稳定性差。 方案二：利用集成型红外对管作为寻迹单元的传感器，其中红外线发射管发射 红外线，红外线二极管进行接收。采用红外线发射，外面可见光对接收信号的影响 较小，再用射极输出器对信号进行隔离。本方案也易于实现，比较可靠，因此采用 方案二。 当小车底部的某边红外线收发对管遇到黑带时，可以检测到输入电平为高电 平，反之为低电平。结合单片机查询方式，通过程序控制小车哪边轮胎转动来改变 方向。这样不断循环检测，方向控制，使小车按黑线行走78。 （4）遥控单元的比较与选择 方案一：由发射和接收两大部分组成红外遥控系统，应用编/解码专用集成电 路芯片来进行控制操作，发射