基于環(huán)境信息監(jiān)控的智能履帶車(chē)設(shè)計(jì)

李軍豪 李務(wù)星 王麟閣

摘 要：本文以基于ARM的智能小車(chē)為研究對(duì)象，通過(guò)Android端來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)其控制功能。Android控制系統(tǒng)主要由控制模塊、無(wú)線、顯示屏與按鍵組成。同時(shí)還能處理智能小車(chē)所搭載的攝像頭模塊傳來(lái)的圖像數(shù)據(jù)，控制臺(tái)不斷接收小車(chē)發(fā)送的照片（攝像）數(shù)據(jù)，以便人工判斷與識(shí)別；通過(guò)Android控制端，利用屏幕按鍵控制小車(chē)的運(yùn)動(dòng)，通過(guò)無(wú)線信號(hào)和智能小車(chē)進(jìn)行通信。

關(guān)鍵詞： 智能小車(chē)；數(shù)據(jù)通信；Android控制；實(shí)時(shí)監(jiān)控；環(huán)境監(jiān)控

【中圖分類(lèi)號(hào)】 F407.471 【文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼】A 【文章編號(hào)】2236-1879（2017）05-0204-02

隨著信息產(chǎn)業(yè)迅猛發(fā)展，計(jì)算機(jī)技術(shù)和制造技術(shù)取得日新月異的成就。其中中國(guó)人在嫦娥工程的初步成功和逐步深入，月球探測(cè)器的設(shè)計(jì)一直吸引著眾多科學(xué)工作者的關(guān)注。智能探測(cè)小車(chē)屬于機(jī)器人的范疇，它融合了先進(jìn)的嵌入式技術(shù)、傳感器技術(shù)、電子電氣、路徑規(guī)劃、人工智能和自動(dòng)控制等技術(shù)。機(jī)器人車(chē)應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，包括自動(dòng)駕駛、反恐、核電站維護(hù)、未知區(qū)域探測(cè)、無(wú)人工程產(chǎn)品運(yùn)輸?shù)鹊龋瑱C(jī)器人控制技術(shù)的發(fā)展必將對(duì)人們的生產(chǎn)和生活產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。

1 視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控設(shè)計(jì)

通過(guò)開(kāi)源項(xiàng)目mjpg-streamer實(shí)現(xiàn)攝像頭和開(kāi)發(fā)板之間的數(shù)據(jù)傳輸，達(dá)到視頻實(shí)時(shí)監(jiān)控的功能，如圖1所示。

本部分功能需要保證的是視頻傳輸?shù)牧鲿澈屯暾褂梅€(wěn)定的數(shù)據(jù)傳輸方式，在攝像頭上安裝360度舵機(jī)，能在控制小車(chē)的同時(shí)控制舵機(jī)，實(shí)現(xiàn)全方位的視頻監(jiān)控，使視頻監(jiān)控的功能更強(qiáng)大，提高小車(chē)的功能性和實(shí)用性，擴(kuò)大小車(chē)的適用范圍。通過(guò)以上硬件模塊，和對(duì)各個(gè)硬件模塊的功能分析，通過(guò)整理和線路規(guī)劃，組裝完成了我們的智能小車(chē)的硬件部分，小車(chē)的整體效果如圖2所示：

2 控制軟件設(shè)計(jì)

小車(chē)可以通過(guò)Android手機(jī)客戶端和PC客戶端對(duì)小車(chē)的動(dòng)作進(jìn)行控制，兩種控制客戶端都是采用Qt來(lái)進(jìn)行編寫(xiě)，在此體現(xiàn)出了Qt開(kāi)發(fā)很好的移植性，兩種控制客戶端的設(shè)計(jì)思想基本相同，下面對(duì)設(shè)計(jì)思想和設(shè)計(jì)流程進(jìn)行介紹和說(shuō)明，如圖3所示。控制客戶端通過(guò)Socket套接字來(lái)進(jìn)行數(shù)據(jù)信息傳輸，Socket可以看成在兩個(gè)程序進(jìn)行通訊連接中的一個(gè)端點(diǎn)，一個(gè)程序?qū)⒁欢涡畔?xiě)入Socket中，該Socket將這段信息發(fā)送給另外一個(gè)Socket中，使這段信息能傳送到其他程序中。

3 自動(dòng)防止跌落功能實(shí)現(xiàn)

通過(guò)車(chē)頭上安裝的尋跡傳感器，測(cè)量行駛平面與車(chē)底盤(pán)之間的距離，當(dāng)測(cè)量距離突然大幅改變時(shí)，即為到達(dá)行駛平面邊緣，小車(chē)倒退或調(diào)轉(zhuǎn)方向，防止車(chē)身跌落，流程圖如圖4所示。

為了防止跌落功能的正常運(yùn)行，首先要解決如何區(qū)分行駛平面裂縫，坑洞和行駛平面的邊緣的問(wèn)題，在這些問(wèn)題得到解決的基礎(chǔ)上避免因誤差或者測(cè)量錯(cuò)誤導(dǎo)致的運(yùn)行錯(cuò)誤。

通過(guò)車(chē)頭上安裝的尋跡傳感器，測(cè)量行駛平面與車(chē)底盤(pán)之間的距離，當(dāng)測(cè)量距離突然大幅改變時(shí)，即為到達(dá)行駛平面邊緣，小車(chē)倒退或調(diào)轉(zhuǎn)方向，防止車(chē)身跌落，

通過(guò)在車(chē)底加裝的尋跡傳感器，電機(jī)驅(qū)動(dòng)板驅(qū)動(dòng)電機(jī)步進(jìn)，尋找出行駛平面上的行駛路線，并按照尋找出的路線自動(dòng)行走，如圖5所示。

本部分功能主要由車(chē)底加裝的尋線傳感器來(lái)實(shí)現(xiàn)，尋線的準(zhǔn)確無(wú)誤，是保證小車(chē)能準(zhǔn)確按照路線行走的基礎(chǔ)，通過(guò)在車(chē)底加裝的尋跡傳感器，尋找出行駛平面上的行駛路線，并按照尋找出的路線自動(dòng)行走該模塊功能與防止跌落功能基本一致，由于黑色和白色的紅外線反射時(shí)間不同，所以也是通過(guò)紅外線尋跡傳感器發(fā)射到接收反射紅外線之間的時(shí)間來(lái)實(shí)現(xiàn)判斷行車(chē)軌跡。

結(jié)論

智能小車(chē)是現(xiàn)代化智能操控，智能運(yùn)行的產(chǎn)物，必然是以后的發(fā)展方向，它可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在一個(gè)環(huán)境里自動(dòng)的運(yùn)作，不需要人為的管理，可應(yīng)用于科學(xué)勘探等等的用途。本次設(shè)計(jì)的智能小車(chē)除了實(shí)現(xiàn)了基本的方向運(yùn)動(dòng)以外，還實(shí)現(xiàn)了防跌落，智能尋線行走，自動(dòng)避障，實(shí)時(shí)監(jiān)控等功能。