循跡小車的追蹤與避障

摘要：介紹了采用灰度傳感器的自循跡小車的設計與實現，并加以追蹤與避障的功能。采用與白色地面反差很大的黑色路線引導小車按既定路線前進，若接近開關檢測到物體時，實現追蹤功能。通過改編程序，同樣利用這兩個接近開關可實現避障功能，即遇到障礙物時，自動轉彎。
關鍵詞：追蹤；避障；循跡；灰度傳感器

隨著人們物質文化生活水平的不斷提高，智能化的電子玩具深受人們的喜愛，尤其是各種智能小車，由于這類玩具具有較好的交互性，可控性，能夠給人們帶來很好的娛樂以及參與其中的體驗，高科技智能化的電子類玩具逐漸成為市場的主流。與此同時，智能小車可以應用于考古、機器人、醫療器械等許多方面，尤其在足球機器人研究方面具有很好的發展前景。因此，智能化小車的研究不僅具有很大的現實意義，還具有極為廣闊的應用前景和市場價值。

1 系統設計
循跡小車左右車輪各用一個直流減速電機驅動，通過調制兩個輪子的轉速從而達到控制轉向的目標，在車體前按照一定方式安裝七個灰度傳感器，將傳感器所檢測到的信號送到CPU，通過CPU控制電機所轉方向，實現小車的循跡。在小車車體上左右安裝兩個紅外傳感器，當傳感器檢測到前面有物體時，即實現追蹤功能，當左邊一個傳感器檢測到時，即向左轉，同理，右邊一個檢測到時，即向右轉。若要讓其實現避障功能，則需改變原始程序，若這兩個紅外傳感器檢測到障礙物時，即向右轉(也可向左轉)。自動循跡小車控制系統框圖如圖1所示。

2 灰度傳感器排布與循跡實現
本系統使用的灰度傳感器為ITR9909，根據實驗測得其離地面大約1.5cm時，高低電平電壓差最大，所以安裝時，離跑道高度為1.5cm。

本系統灰度排布為兩排，前排三個，后排四個。前排每一個與后相應兩個占3 cm(循跡黑線的寬度)，如圖2，若a1，b2檢測到黑線時，小車速度的80％向左微轉，若a1，b1檢測到黑線時，小車以原速度的50％向左轉，只有b1檢測到時，小車以原速度的30％向左轉。若a2，b3檢測到黑線時，小車以原速度的80％向右微轉，a3，b4檢測到時，則以原速度50％向右轉，只有b4檢測到時，則以原速度30％向右轉。其它情況小車即直走。灰度傳感器排列方式如圖2所示。