基于逻辑电路的红外避障小车研究

1、第十二届“挑战杯”山东理工大学课外学术科技作品竞赛基于逻辑电路的红外避障小车研究报告 作品名称： 基于逻辑电路的红外避障小车 学院全称： 资源与环境工程学院 申报者姓名 （集体名称）： VR-Dream 基于逻辑电路的红外避障小车研究报告众所周知，在科学探索和紧急抢险中经常会遇到对一些危险或人类不能直接到达的地域的探测，这些就需要用机器人来完成。而机器人在复杂地形中行进时自动避障是一项必不可少也是最基本的功能。因此，自动避障系统的研发就应运而生。自动避障小车就是基于这一系统开发而成的。随着科技的发展，对于未知空间和人类所不能直接到达的地域的探索逐步成为热门，这就使机器人的自动避障有了重大的意义

2、。自动避障小车就是自动避障机器人中的一类。自动避障小车可以作为地域探索机器人和紧急抢险机器人的运动系统，让机器人在行进中自动避过障碍物。但现行的避障小车多采用了微处理器或单片机作为电路的核心，譬如以at89sc51/52、Avr或者Pic等作为整个小车的硬件核心，以算法作为软件核心，需要单片机仿真、编程作为基础，对制作者的要求很高。这些产片多以超声波传感器作为探测传感器，也有采用微动开关的。这样一来，小车的成本就比较高。小车本体的机械结构设计多采用矩形或者方形，双轮独立驱动，但往往配有两个辅助轮，这样就不利于小车实现壁障转弯等动作。我们团队开发的这款“基于逻辑电路的红外避障小车”，正如题目所述

3、，是基于逻辑电路来处理障碍物的识别和规避动作，即用较为简单的电路实现小车高精度、快速的对障碍物的检测及规避行为，使小车在自主行驶过程中实现对障碍物的自动规避，从而实现对人们所不能到达区域未知环境的探测。避障小车全貌图小车上电后自动前行，当前方有障碍物时，反射回来的红外信号被相应的传感器接收到，并传给检测信号处理电路，相应的LED闪烁，信号处理电路输出动作信号给驱动电路，与之相应的电机因被反射红外信号的强弱，实现停车或倒转的动作，从而实现调整了小车的行进方向，实现避障的目的。小车检测到有障碍物时LED闪烁（图中IC1两边LED点亮）作为真个小车的核心部分控制电路，我们采用了模块化方式来处理。电路

4、主板包含以下几个模块：电源模块 将外部电压转化为+5V工作电压;信号处理模块 对检测信号的处理，输出动作信号；红外模块 发射接收红外波，输出检测信号；方波发生模块 输出38KHz方形波；驱动模块 驱动电机。模块化设计的电路图（基于知识产权的保护性原则，未标注相关IC型号）555timer模拟出来的波形产生电路参数模拟的避障原理图 本体机械布置图 实际连续避障动作图1 23 456 789 101112 说明：1-3小车自动前行，3时左右传感器都检测到障碍物，4-5小车电路做出避障动作，6-9小车后退并调整角度，10-12小车沿调整后的方向前行，完成避障动作。 由于在设计小车时，做了如下的布局：

5、电路部分实现电路功能模块化，整个电路由五个模块组成，便于快速检测、维护和升级。功能电路没有使用微型单片计算机作为控制器，而采用了集成电路作为功能电路的核心，从而实现了用简单的逻辑电路完成复杂的功能，具有精度高、速度快的优点。用红外发射接收传感器取代了微动开关，使其壁障能力大大增强。小车的前视距离可以调节。小车电机驱动电源与功能电路电源相互独立，可以通过调节驱动电压的方式改变小车的运行速度。车体部分采用圆形底盘，便于壁障。采用双轮行走，便于迅速转向。所以，小车动作灵活，可以及时规避障碍物。现有的避障小车的传感器大致有微动开关、超声波传感器等，而我们的小车采用了红外传感器，性能和超声波传感器相当，

6、但成本远低于上述传感。功能电路采用了简单的cmos电路，不存在微控制器，所以不存在算法问题，而且识别准确度高、度快、而且成本极低。圆形底盘有助于壁障和移动。整体上来说，我们的小车采用比较简单的逻辑电路实现了高精度、快速壁障的功能。以往的同类产品相比，我们采用了新颖的电路、底盘设计，便于技术推广。该产品采用了新颖的电路、底盘设计，可以有效地对前方的障碍物进行检测、规避，速度快、精度高，而且整体成本极低（约在10元左右），便于实际应用。应用范围广，配合无线视频、音频传感器可以对危险环境监测，例如反恐现场环境探测、有害毒气泄露场所、野外监测等。也可用于教育、娱乐等，由于采用模块化便于升级，可以以此为基础开发成教育机器人和娱乐机器人。因为采用了新颖的电路，整体成本极低，便于推广，可以获得良好的经济效益。 2010-10-28参考文献： 实用55