基于Arduino的智能遙控小車設計

花 勇，岳 春

（江蘇食品藥品職業技術學院，江蘇 淮安 223003）

基于Arduino的智能遙控小車設計

花 勇，岳 春

（江蘇食品藥品職業技術學院，江蘇 淮安 223003）

智能遙控小車作為運輸機器人研究的一個重要組成部分，在貨物的搬運分揀中被廣泛的使用。本次設計以Arduino為控制單元，通過藍牙模塊發出控制指令，結合L298N電機驅動芯片、紅外光電傳感器模塊、超聲波發射與接收模塊等構成外圍擴展電路，實現了智能小車的自動避障、自動循跡等功能。對智能小車的控制與開發進行了有效的嘗試，具有一定的參考價值。

Arduino； 智能遙控；避障；循跡

0 引言

Αrduino作為一款全球知名的開源硬件，全球有數以萬計的開發者使用Αrduino開發項目和電子產品［1］。利用Αrduino開發的遙控智能小車具有體積小、成本低、可在多種設備上遠程控制等特點。其在飼料生產企業的袋包碼垛倉儲、化肥廠顆粒粉體袋包碼垛，印刷制品運輸以及物流企業中的貨物的搬運分揀中被廣泛使用。本文以Αrduino UNO開發板作為控制單元，手機端傳遞控制指令給藍牙穿透模塊，通過超聲波模塊，紅外線循跡模塊采集的信息配合控制程序實現一種具有無線遙控、避障、自動循跡等多功能智能小車。

1 設計思路和方案

1.1 系統組成

智能遙控小車控制系統硬件由Αrduino UNO開發板、HC05藍牙穿透模塊，超聲波傳感器、紅外循跡傳感器和直流電機及驅動電路組成［2］。

1.2 智能小車設計方案

基于Αrduino的智能小車通過無線串口實現對小車的無線遙控，通過相應的傳感器和控制程序能夠實現以下功能：

（1）利用藍牙使小車可以遠程控制小車運行方向和速度。（2）利用超聲波傳感器探測前方的障礙物，從而實現自動避障的功能。（3）利用紅外循跡傳感器探測下方的軌跡線，從而實現自動循跡的功能。（4）安裝蜂鳴器和三色LED燈，實現報警和功能指示的作用。

2 智能遙控小車控制程序設計

智能遙控小車程序編寫采用了模塊化的結構設計方法。小車Αrduino程序的基本結構由setup（）、loop（）、LEDBlin（）、bizhang（）和Line（）五個函數構成。Αrduino通電后Setup（）函數中的程序只執行一次，用于Αrduino的初始化設置，如I/O口的初始化操作和速度狀態的定義。Loop（）函數完成程序的主要功能和子程序的調用，如小車的藍牙遙控、自動避障和循跡等函數的調用。LEDBlin（）函數用來定義WS2812B RGB三色LED閃爍和蜂鳴器發聲，bizhang（）函數實現小車的自動避障功能，Line（）函數實現小車的循跡功能，而yaokong（）函數實現小車的手動遙控功能，通過手機客戶端的SPP藍牙串口軟件，在名稱文本框內輸入要傳送的字符，如字符Α、B、C用來設置小車運動的工作模式（手動遙控、自動避障、循跡運行）。字符R1、R2、R3用來設置小車的移動速度，、、、分別用來控制小車的前進、后退、左轉、和右轉。

2.1 手動遙控

避障程序主要由主函數Loop（）和電機L298N驅動函數來實現。首先在函數Loop（）中通過函數BT_COM（）讀取藍牙串口的數據［3］，通過switch（）多選擇分支函數比對接收字符對應的電機驅動函數，如符號“↑”則調用Forward（）函數小車前進，符號“↓”調用Backup（）函數小車后退，“→”調用Turnright（）函數小車右轉，“←”調用Turnleft（）函數小車左轉，實現小車通過無線藍牙的遙控控制。

2.2 避障代碼

避障程序主要由超聲波測距函數Distance（），電機L298N驅動函數和避障模式函數BiZhang（）等構成［4］。首先在主程序中選擇自動避障模式B，則調用測距模塊函數Distance（）通過Triq引腳輸送一個大于10us的高電平，然后檢測Echo引腳反饋回來的高電平持續時間，通過公式：距離=344m/s*高電/2將時間轉換成距離。然后再調用BiZhang（）函數來判斷檢測的距離：如果在20mm＜us＜40mm范圍內小車左轉，us＞40mm小車直行，us＜20mm小車后退。

2.3 循跡代碼

循跡程序主要由循跡函數Line（）和電機L298N驅動函數等構成。首先在主程序中選擇自動避障模式C，當Line（）函數返回值為0時表示小車沒有在軌跡上，小車調用電機控制函數Forward（）控制電機繼續前進，當Line（）函數返回值為1時表示小車在軌跡的右側，小車調用電機控制函數Turnright（）函數控制電機右轉，同理當Line（）函數返回值為2時，小車調用電機控制函數Turnleft（）函數控制電機左轉，當Line（）函數返回值為3時表示小車在軌跡中間，小車調用電機控制函數Forward（）控制電機繼續前進。

2.4 實驗研究

經實驗測試小車成功地實現了無線藍牙遙控功能，能夠實現三種控制模式的切換。在前方遇到障礙物時能夠自動的避障，輕松的避開障礙物，達到了預定的目標，效果如圖1所示。

3 小 結

借助Αrduino資源豐富的開源硬件平臺和高效率的Αrduino類庫函數實現了對智能遙控小車控制系統的設計。實驗結果表明小車能夠很好地實現自動的避障和循跡的功能，通過HC-05藍牙模塊還可以方便地實現無線遙控和控制模式的切換。基于Αrduino智能小車的控制系統的研究將有助于把Αrduino引入到智能產品的設計當中去，具有一定的實用價值，為后續開發工業智能貨物運輸機器人進行了一次有效的嘗試。

［1］陳呂洲.Arduino程序設計基礎［M］.北京∶北京航空航天大學出版社，2015.

［2］宋楠，韓廣義.Arduino開發從零開始學∶學電子的都玩這個［M］.北京∶清華大學出版社，2009.

［3］聶茹.基于藍牙遙控的多功能智能小車設計［J］.自動化與儀器儀表，2016（04）.

［4］戈惠梅.基于Arduino的智能小車避障系統的設計［J］.現代電子技術，2014（06）.

10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.19.084

花勇（1979-），江蘇淮安人，碩士研究生，講師，主要從事機電一體化設計研究。