基于機器視覺導(dǎo)航的循跡小車設(shè)計*

王 健，許志鴻，武 政，高 靖，王聰偉

（1.內(nèi)蒙古農(nóng)業(yè)大學(xué)機電工程學(xué)院，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010018；2.中國鐵路呼和浩特局集團(tuán)公司車輛部，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010053；3.內(nèi)蒙機械動力研究所，內(nèi)蒙古 呼和浩特 010010）

循跡小車是一個集環(huán)境感知、規(guī)劃決策、自動行駛等功能于一身的光機電一體化系統(tǒng)，它集合了傳感器、信息處理及自動控制等技術(shù)。如今，隨著國內(nèi)外各種智能小車大賽的火熱舉行，各高校對其展開了深入廣泛的研究，同時也是對單片機課程的繼續(xù)學(xué)習(xí)和應(yīng)用強化。

1 硬件電路設(shè)計

循跡小車的布局滿足以下條件：（1）為使小車有優(yōu)良的加減速度性能，應(yīng)使小車的質(zhì)量較小；（2）為使小車的結(jié)構(gòu)簡單，采用單個萬向輪代替?zhèn)鹘y(tǒng)小車前輪；（3）為有良好的視野，攝像頭支架應(yīng)固定在小車前端；（4）為降低重心，攝像頭的支架應(yīng)在滿足視野的要求下，取最小高度；（5）為平衡前后重心，小車的電池應(yīng)盡量放在小車后端，同時為降低重心，應(yīng)將電池固定在滿足結(jié)構(gòu)要求的最低位置。

系統(tǒng)的硬件電路包括主控模塊、視覺傳感器、電源模塊、動力驅(qū)動模塊和顯示模塊，系統(tǒng)設(shè)計方案框圖如圖1所示。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計方案框圖

1.1 主控模塊

主控模塊選用單片機STM32F系列作為控制芯片，并由晶振時鐘電路和按鍵復(fù)位電路組成單片機最小系統(tǒng)，如圖2所示。

1.2 電源模塊

設(shè)計中選用可多次循環(huán)充電的電池供電，并具有電池電壓測量功能。通過穩(wěn)壓電路的轉(zhuǎn)換為電機驅(qū)動芯片供電，為CCD攝像頭TSL1401CL提供5V電壓，并為單片機和OLED液晶顯示屏提供3.3V電壓，電路如圖3、圖4所示。……