¿Puede el vehículo de seguimiento seguir la ruta planificada?

1. Selección de la unidad de control y conducción del automóvil. Esta parte es el cerebro de todo el automóvil y el componente central de todo el funcionamiento del automóvil. Desempeña la función de controlar todos los estados operativos del automóvil. Por lo general, se selecciona una microcomputadora de un solo chip como unidad de control central del automóvil, y la microcomputadora de un solo chip SPCE061A de Lingyang Company en Taiwán se utiliza como unidad de control del automóvil. SPCE061 es un microprocesador de 16 bits con 2K RAM, 32KFlash, 32 puertos de E/S y potentes funciones AD/DA. También cuenta con ricas funciones de procesamiento de voz, lo que proporciona un espacio considerable para la ampliación de las funciones del vehículo. Siempre que el microcontrolador esté programado de acuerdo con sus requisitos, se pueden lograr muchas funciones diferentes. Los motores de accionamiento de los automóviles generalmente utilizan motores de CC que se adaptan a los coches de juguete ya fabricados. Teniendo en cuenta que el automóvil debe poder moverse con flexibilidad hacia adelante, hacia atrás, detenerse y girar, se instala un motor en las ruedas izquierda y derecha para conducir respectivamente. Cuando la velocidad del motor de la rueda izquierda es mayor que la velocidad del motor de la rueda derecha, el automóvil gira a la derecha; de lo contrario, gira a la izquierda. Para controlar la velocidad de la rueda, se puede utilizar la regulación de velocidad PWM, es decir, el IOB8 y el IOB9 del microcontrolador generan una serie de ondas cuadradas de frecuencia fija y luego impulsan el motor a través de la amplificación de potencia. El microcontrolador puede programar una onda cuadrada para cambiar el voltaje promedio aplicado a través del motor, cambiando así la velocidad del motor. La coordinación de las velocidades de rotación de los dos motores en las ruedas izquierda y derecha puede realizar funciones como avanzar, retroceder y tomar curvas del automóvil. 2. Principio de seguimiento del automóvil El seguimiento aquí se refiere al automóvil que camina a lo largo de la línea negra sobre el piso blanco. El método habitual es la detección por infrarrojos. El método de detección de infrarrojos utiliza las características de los rayos infrarrojos que tienen diferentes propiedades de reflexión en las superficies de objetos de diferentes colores. Cuando el automóvil está en marcha, emite continuamente rayos infrarrojos al suelo. Cuando los rayos infrarrojos tocan el suelo de papel blanco, se produce una reflexión difusa. , y la luz reflejada se instala en el automóvil. El tubo receptor del automóvil recibe; si encuentra una línea negra, la luz infrarroja será absorbida y el tubo receptor del automóvil no puede recibir la luz infrarroja. El microcontrolador determina la posición de la línea negra y la ruta a pie del automóvil en función de si recibe la luz infrarroja reflejada. La distancia de detección de los detectores de infrarrojos es limitada y generalmente no debe exceder los 15 cm. Para las sondas infrarrojas que emiten y reciben rayos infrarrojos, podemos fabricar las nuestras propias o utilizar directamente una sonda infrarroja integrada. (1) El circuito de sonda infrarroja casera se muestra en la Figura 1, modelo ST168, que se utiliza para enviar y recibir luz infrarroja. Cuando el automóvil circula sobre un fondo blanco, el tubo transmisor de infrarrojos instalado debajo del automóvil emite una señal infrarroja, que es recibida por el tubo receptor después de ser reflejada por la luz blanca. Una vez que el tubo receptor recibe la señal, el fototransistor de la imagen se encenderá y la salida del comparador será baja. Cuando el automóvil conduce hacia la línea guía negra, después de que la señal infrarroja es absorbida por el color negro, el fototransistor se apaga y el comparador genera un nivel alto, realizando así la función de detectar la señal a través de rayos infrarrojos. Envíe la señal detectada al puerto de E/S del microcontrolador. Cuando la señal detectada por el puerto de E/S es alta, significa que la luz infrarroja es absorbida por el cable negro en el suelo, lo que indica que el automóvil está en el cable negro de manera similar, cuando la señal detectada por el puerto de E/S; El puerto está bajo, significa que el automóvil está conduciendo por el cable negro en tierra blanca. Este método es simple, económico y tiene sensibilidad ajustable, pero se ve fácilmente afectado por el entorno circundante, especialmente bajo la fuerte luz fluorescente de la Figura 1, que tiene un cierto impacto en la señal detectada. (2) La sonda infrarroja integrada puede utilizar el detector de interruptor fotoeléctrico intermitente integrado E3F-DS10C4, que tiene un rendimiento de trabajo simple y confiable. La sensibilidad de la sonda se puede controlar ajustando la perilla de la sonda. Solo hay tres cables en la salida de la sonda (cable de alimentación, cable de tierra, cable de señal). Siempre que la línea de señal esté conectada al puerto de E/S del microcontrolador, el puerto de E/S se escaneará y detectará continuamente. Se detectará papel blanco cuando el nivel sea alto y se detectarán líneas negras cuando el nivel sea alto. es bajo. La sonda también puede prevenir eficazmente la interferencia de fuentes de luz comunes (como lámparas fluorescentes, etc.). ). Su desventaja es que es relativamente grande y ocupa un espacio limitado en el coche. 3. Las sondas infrarrojas se instalan durante el proceso de seguimiento específico del vehículo. Para determinar con precisión la posición de la línea negra y determinar la dirección del automóvil, se deben instalar cuatro sondas infrarrojas en el chasis al mismo tiempo para realizar un control de corrección de dirección de dos niveles para mejorar su confiabilidad de seguimiento. Las ubicaciones específicas de estas cuatro sondas infrarrojas se muestran en la Figura 2. En la imagen se encuentran instalados cuatro sensores de seguimiento, todos en línea recta.

Entre ellos, InfrarrojoMR e InfrarrojoML son los sensores de control de dirección de primer nivel, e InfrarrojoSR e InfrarrojosSL son los sensores de control de dirección de segundo nivel. Cuando el automóvil está caminando, la línea negra entre los dos sensores primarios InfrarrojoMR e InfrarrojoML siempre se mantiene (como se muestra en la Figura 2). Cuando el automóvil se desvía de la línea negra, una vez que el detector primario detecta la línea negra, el microcontrolador enviará instrucciones al sistema de control del automóvil de acuerdo con el programa preprogramado, y el sistema de control corregirá la trayectoria del automóvil. Si el coche vuelve a la pista, es decir, los cuatro detectores solo detectan papel blanco, el coche seguirá moviéndose si aún se desvía de la pista por excesiva inercia y supera el rango de detección de los dos detectores del primero; etapa, luego La segunda fase de la acción corregirá nuevamente el movimiento del automóvil, devolviéndolo a la pista. Se puede ver que el detector de dirección de segundo nivel es en realidad la protección de respaldo de primer nivel, lo que mejora la confiabilidad del seguimiento del automóvil. 4. El diagrama de bloques de control del programa del control de software se muestra en la Figura 3. Después de que el automóvil ingresa al modo de seguimiento, comienza a escanear el puerto de E/S del microcontrolador conectado al detector. Una vez que se detecta una señal en el puerto de E/S, ingresa al controlador de decisiones (interruptor), que primero determina cuál de los cuatro detectores detectó la línea negra. Si InfrarrojoML (sensor de nivel uno izquierdo) o InfrarrojoSL (sensor de nivel dos izquierdo) detecta la línea negra, es decir, la mitad izquierda del automóvil presiona contra la línea negra. Si la línea negra se detecta a través de InfrarrojosMR (el primer sensor de la derecha) o InfrarrojosSR (el segundo sensor de la derecha), es decir, la mitad derecha de la carrocería presiona la línea negra y el coche se desvía de la pista hacia la izquierda. , el coche debe girar a la derecha. Después de ajustar la dirección, el automóvil continuará avanzando, continuará detectando la línea negra y repetirá las acciones anteriores. Dado que el segundo nivel de control direccional es un respaldo del primer nivel, las fuerzas de dirección entre los dos niveles deben cooperar entre sí. Diseño de vehículo de seguimiento eléctrico 1. La parte de selección de la unidad de control y conducción del automóvil es el cerebro de todo el vehículo y el componente central del funcionamiento del vehículo, que desempeña un papel en el control de todos los estados operativos del vehículo. Por lo general, se selecciona una microcomputadora de un solo chip como unidad de control central del automóvil, y la microcomputadora de un solo chip SPCE061A de Lingyang Company en Taiwán se utiliza como unidad de control del automóvil. SPCE061 es un microprocesador de 16 bits con 2K RAM, 32KFlash, 32 puertos de E/S y potentes funciones AD/DA. También cuenta con ricas funciones de procesamiento de voz, lo que proporciona un espacio considerable para la ampliación de las funciones del vehículo. Siempre que el microcontrolador esté programado de acuerdo con sus requisitos, se pueden lograr muchas funciones diferentes. Los motores de accionamiento de los automóviles generalmente utilizan motores de CC que se adaptan a los coches de juguete ya fabricados. Teniendo en cuenta que el automóvil debe poder moverse con flexibilidad hacia adelante, hacia atrás, detenerse y girar, se instala un motor en las ruedas izquierda y derecha para conducir respectivamente. Cuando la velocidad del motor de la rueda izquierda es mayor que la velocidad del motor de la rueda derecha, el automóvil gira a la derecha; de lo contrario, gira a la izquierda. Para controlar la velocidad de la rueda, se puede utilizar la regulación de velocidad PWM, es decir, el IOB8 y el IOB9 del microcontrolador generan una serie de ondas cuadradas de frecuencia fija y luego impulsan el motor a través de la amplificación de potencia. El microcontrolador puede programar una onda cuadrada para cambiar el voltaje promedio aplicado a través del motor, cambiando así la velocidad del motor. La coordinación de las velocidades de rotación de los dos motores en las ruedas izquierda y derecha puede realizar funciones como avanzar, retroceder y tomar curvas del automóvil. 2. Principio de seguimiento del automóvil El seguimiento aquí se refiere al automóvil que camina a lo largo de la línea negra sobre el piso blanco. El método habitual es la detección por infrarrojos. El método de detección de infrarrojos utiliza las características de los rayos infrarrojos que tienen diferentes propiedades de reflexión en las superficies de objetos de diferentes colores. Cuando el automóvil está en marcha, emite continuamente rayos infrarrojos al suelo. Cuando los rayos infrarrojos tocan el suelo de papel blanco, se produce una reflexión difusa. , y la luz reflejada se instala en el automóvil. El tubo receptor del automóvil recibe; si encuentra una línea negra, la luz infrarroja será absorbida y el tubo receptor del automóvil no puede recibir la luz infrarroja. El microcontrolador determina la posición de la línea negra y la ruta a pie del automóvil en función de si recibe la luz infrarroja reflejada. La distancia de detección de los detectores de infrarrojos es limitada y generalmente no debe exceder los 15 cm. Para las sondas infrarrojas que emiten y reciben rayos infrarrojos, podemos fabricar las nuestras propias o utilizar directamente una sonda infrarroja integrada. (1) El circuito de sonda infrarroja casera se muestra en la Figura 1, modelo ST168, que se utiliza para enviar y recibir luz infrarroja.

Cuando el automóvil circula sobre un fondo blanco, el tubo transmisor de infrarrojos instalado debajo del automóvil emite una señal infrarroja, que es recibida por el tubo receptor después de ser reflejada por la luz blanca. Una vez que el tubo receptor recibe la señal, el fototransistor de la imagen se encenderá y la salida del comparador será baja. Cuando el automóvil conduce hacia la línea guía negra, después de que la señal infrarroja es absorbida por el color negro, el fototransistor se apaga y el comparador genera un nivel alto, realizando así la función de detectar la señal a través de rayos infrarrojos. Envíe la señal detectada al puerto de E/S del microcontrolador. Cuando la señal detectada por el puerto de E/S es alta, significa que la luz infrarroja es absorbida por el cable negro en el suelo, lo que indica que el automóvil está en el cable negro de manera similar, cuando la señal detectada por el puerto de E/S; El puerto está bajo, significa que el automóvil está conduciendo por el cable negro en tierra blanca. Este método es simple, económico y tiene sensibilidad ajustable, pero se ve fácilmente afectado por el entorno circundante, especialmente bajo la fuerte luz fluorescente de la Figura 1, que tiene un cierto impacto en la señal detectada. (2) La sonda infrarroja integrada puede utilizar el detector de interruptor fotoeléctrico intermitente integrado E3F-DS10C4, que tiene un rendimiento de trabajo simple y confiable. La sensibilidad de la sonda se puede controlar ajustando la perilla de la sonda. Solo hay tres cables en la salida de la sonda (cable de alimentación, cable de tierra, cable de señal). Siempre que la línea de señal esté conectada al puerto de E/S del microcontrolador, el puerto de E/S se escaneará y detectará continuamente. Se detectará papel blanco cuando el nivel sea alto y se detectarán líneas negras cuando el nivel sea alto. es bajo. La sonda también puede prevenir eficazmente la interferencia de fuentes de luz comunes (como lámparas fluorescentes, etc.). ). Su desventaja es que es relativamente grande y ocupa un espacio limitado en el coche. 3. Las sondas infrarrojas se instalan durante el proceso de seguimiento específico del vehículo. Para determinar con precisión la posición de la línea negra y determinar la dirección del automóvil, se deben instalar cuatro sondas infrarrojas en el chasis al mismo tiempo para realizar un control de corrección de dirección de dos niveles para mejorar su confiabilidad de seguimiento. Las ubicaciones específicas de estas cuatro sondas infrarrojas se muestran en la Figura 2. En la imagen se encuentran instalados cuatro sensores de seguimiento, todos en línea recta. Entre ellos, InfrarrojoMR e InfrarrojoML son los sensores de control de dirección de primer nivel, e InfrarrojoSR e InfrarrojosSL son los sensores de control de dirección de segundo nivel. Cuando el automóvil está caminando, la línea negra entre los dos sensores primarios InfrarrojoMR e InfrarrojoML siempre se mantiene (como se muestra en la Figura 2). Cuando el automóvil se desvía de la línea negra, una vez que el detector primario detecta la línea negra, el microcontrolador enviará instrucciones al sistema de control del automóvil de acuerdo con el programa preprogramado, y el sistema de control corregirá la trayectoria del automóvil. Si el coche vuelve a la pista, es decir, los cuatro detectores solo detectan papel blanco, el coche seguirá moviéndose si aún se desvía de la pista por excesiva inercia y supera el rango de detección de los dos detectores del primero; etapa, luego La segunda fase de la acción corregirá nuevamente el movimiento del automóvil, devolviéndolo a la pista. Se puede ver que el detector de dirección de segundo nivel es en realidad la protección de respaldo de primer nivel, lo que mejora la confiabilidad del seguimiento del automóvil. 4. El diagrama de bloques de control del programa del control de software se muestra en la Figura 3. Después de que el automóvil ingresa al modo de seguimiento, comienza a escanear el puerto de E/S del microcontrolador conectado al detector. Una vez que se detecta una señal en el puerto de E/S, ingresa al controlador de decisiones (interruptor), que primero determina cuál de los cuatro detectores detectó la línea negra. Si InfrarrojoML (sensor de nivel uno izquierdo) o InfrarrojoSL (sensor de nivel dos izquierdo) detecta la línea negra, es decir, la mitad izquierda del automóvil presiona contra la línea negra. Si la línea negra se detecta a través de InfrarrojosMR (el primer sensor de la derecha) o InfrarrojosSR (el segundo sensor de la derecha), es decir, la mitad derecha de la carrocería presiona la línea negra y el coche se desvía de la pista hacia la izquierda. , el coche debe girar a la derecha. Después de ajustar la dirección, el automóvil continuará avanzando, continuará detectando la línea negra y repetirá las acciones anteriores. Dado que el segundo nivel de control direccional es un respaldo del primer nivel, las fuerzas de dirección entre los dos niveles deben cooperar entre sí. La segunda etapa generalmente funciona fuera del control de la primera etapa y es la capa final de protección. Por lo tanto, se debe asegurar que el auto regrese a la pista correcta, por lo que la fuerza de dirección en la segunda etapa suele ser mayor que la primera etapa, es decir, nivel2 gtNivel1 (nivel1 y nivel2 son las fuerzas de dirección del auto, y su magnitud se cambia cambiando el ciclo de trabajo de la salida del microcontrolador), los valores específicos se obtienen en experimentos de campo. Según el método presentado anteriormente, podemos fabricar fácilmente un vehículo eléctrico inteligente que recorra una trayectoria determinada.

Sin embargo, si el automóvil sigue este enfoque en línea recta, puede moverse en forma de serpentina. Para que el automóvil siga la trayectoria con mayor fluidez, se pueden utilizar algunos algoritmos simples en la programación de software. Por ejemplo, al corregir un automóvil, deje de corregirlo adecuadamente con anticipación en lugar de esperar hasta que esté completamente imparcial para evitar que se sobrepase. La segunda etapa generalmente funciona fuera del control de la primera etapa y es la capa final de protección. Por lo tanto, se debe asegurar que el auto regrese a la pista correcta, por lo que la fuerza de dirección en la segunda etapa suele ser mayor que la primera etapa, es decir, nivel2 gtNivel1 (nivel1 y nivel2 son las fuerzas de dirección del auto, y su magnitud se cambia cambiando el ciclo de trabajo de la salida del microcontrolador), los valores específicos se obtienen en experimentos de campo. Según el método presentado anteriormente, podemos fabricar fácilmente un vehículo eléctrico inteligente que siga una trayectoria determinada. Sin embargo, si el automóvil sigue este enfoque en línea recta, puede moverse en forma de serpentina. Para que el automóvil siga la trayectoria con mayor fluidez, se pueden utilizar algunos algoritmos simples en la programación de software. Por ejemplo, al corregir un automóvil, deje de corregirlo adecuadamente con anticipación en lugar de esperar hasta que esté completamente imparcial para evitar que se sobrepase.