Arduino 避障小车课程设计报告 0.PDF

Arduino 避障小车课程设计报告 1.0 指导教师：李茂奎 成员：彭洋（负责人），徐弋舟，戴金滔 一. 设计背景： 由于自身对于汽车玩具和汽车模型的热爱，萌生了在遥控赛车的车架上利用 Arduino UNO 制作出自动避障小车的想法，它能实现和遥控小车一样的功能却不 依赖人的操作来实现障碍物的躲避。 在对未知领域的探测过程中，许多地方人类都不能够亲自抵达，因而需要智 能装置实现探索的功能，避障类的机械装置便是实现这一目标的基础。 二．设计目标： （1）小车正常启动后，根据前进道路上感应到的障碍物而选择前进，左转，右 转，后退来实现躲避障碍物的目的； （2 ）前进时，小车前行指示灯闪亮；左转时，小车左偏向灯闪亮；右转时，小 车右偏向灯闪亮；后退时，小车前行指示灯以类 SOS 的警示频率闪亮，提醒周 围环境注意。 （3 ）小车的变相衔接尽可能的娴熟，车身装置的分布要保证小车行驶过程的平 稳； 三．方案设计： 利用遥控车的底板和外壳作为框架，利用两个四驱赛车马达作为前轮转向和 后轮前行后退的动力。使用L298N 电机驱动来驱动该两个直流电机。使用三个红 外避障传感器来检测左前右三个方向的障碍物。使用Arduino UNO R3 开发板通 过得到的数据实现对小车的控制。 四．避障逻辑原理： 在小车左，前，右三个方向装有三个红外传感器： 1. 当三个红外传感器均感应到障碍物时，后电机反转，前电机不转使小车后退 同时前行指示灯按照类SOS 的频率闪烁； 2. 当左，前两个方向的传感器感应到障碍物时，后电机正转，前电机正转使小 车右转同时右偏向灯正常闪烁； 3. 当右，前两个方向的传感器感应到障碍物时，后电机正转，前电机正转使小 车左转同时左偏向灯正常闪烁； 4. 当三个红外传感器均未感应到障碍物时，后电机正转，前电机不转使小车前 进同时前行指示灯正常闪烁； 五．硬件清单： 1. Arduino UNO 1 个 2. 遥控车底盘及外壳 1 个 3. 红外避障传感器 3 个 （有效距离范围2~30cm，供电范围3.3~5V） 4. 130 扁型电机 2 个 （正常工作电流1~2A，电压2.4~5V） 5. L298N 双H 桥直流电机驱动 1 个 （驱动部分端子供电范围＋5V～＋35V；驱动部分峰值电流Io：2A；逻辑部分端 子供电范围Vss：＋5V～＋7V；逻辑部分工作电流范围:0～36mA） 6. 发光二极管 3 个 7. 杜邦线，跳线，导线 若干 8. 万用板 若干 9.9V 电池盒 2 个 10. 9V 电池200mA ·h，800mA ·h 各一个 六．电路连接示意图 1. 面包板示意图（注：因为未能找到 L298N 对应的图标，图中的电机驱动为 L293D，只需将两个电机理解为连接到 L298N 驱动的 OUT1~4,Arduino UNO 板 2 个IO 口连接到ENA，ENB，电池正负极连接到+12V 和GND） 2.原理图 七．总结与展望 经过长期的努力和尝试之后，截至今天，小车基本上实验目标。但也存 在一些问题：启动慢而加速快，最终速度过快（130 扁型电机扭矩小转速快的缘 故）；红外传感器传感器未能很好地固定，在受到磕碰后会产生歪斜；连线显得 紊乱，未能有效合理的归置。 然而对于这个模块我还是很有信心将它的各项性能进行改善并进行新功能 的开发：在车尾加装超声波测距传感器，在倒车时也能进行避障；换用更大的车 架，提供更大的安装空间，车顶位置足够的话可以选用拥有足够IO 口的Arduino 2560；利用舵机，蓝牙模块和外置摄像头，实时监测小车周围环境。 虽然由于时间的关系只完成了一个比较基础的小车，但在这段时间里使我从 无到有的了解了Aduino 的编译环境，电路焊接，传感器和电机驱动的使用，也 更加激发了对智能小车的探索兴趣，希望能在以后的尝试中开拓创新，让小车更 “聪明”！ 八．实物图 1. L298N 电机驱动 2. 3 个红外传感器 3.初次尝试连接后的小车