【導(dǎo)讀】從智能小車發(fā)展到如今的輪式機器人，已經(jīng)有數(shù)十年的歷史了，本文主要詳述了帶語音控制的多功能無線監(jiān)控輪式機器人的設(shè)計與實現(xiàn)。這一研究成功的彌補了科技領(lǐng)域的空白，具有廣闊的發(fā)展前景。
主要內(nèi)容
（1）電機驅(qū)動。采取經(jīng)典的L298模塊來控制，通過一篇L298來控制兩個減速電機的正反轉(zhuǎn)和停止，從而控制小車的行駛。
（2）紅外無線遙控模塊的設(shè)計，實現(xiàn)小車的無線控制，對其方向的控制。
（3）光電壁障模塊。根據(jù)投光器發(fā)出的光束，被物體阻斷或部分反射，受光器最終據(jù)此作出判斷反應(yīng)，是利用被檢測物體對紅外光束的遮光或反射，由同步回路選通而檢測物體的有無，其物體不限于金屬，對所有能反射光線的物體均能檢測。
（4）語音模塊的研究。在尋跡和壁障過程中，加載語音識別項目，下車將根據(jù)特定人發(fā)布的命令，做出相應(yīng)的動作，以應(yīng)對復(fù)雜多變的工作環(huán)境。
（5）利用傳感模塊進行尋跡和檢測障礙物，并控制智能車的車速。
（6）溫度采集。采用DS18b20芯片采集智能車所處環(huán)境的溫度，將溫度模擬信號已經(jīng)在芯片內(nèi)部轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，通過單片機來讀取數(shù)據(jù)。
（7）利用OV6620對圖像進行采集，并且研究圖像終端的顯示。
（8）對ZigBee無線傳輸技術(shù)的研究，應(yīng)用ZigBee結(jié)合智能車進行安全檢測，包括對受災(zāi)現(xiàn)場人員的定位，并且采集其生命特征，包括心跳、溫度和血壓等，確定人員的生命體征，并對現(xiàn)場環(huán)境具體情況的采集，其中包括溫度，濕度和空氣的各個氣體的含量，對環(huán)境情況做出預(yù)判。
（9）另外，智能車上還可以擴展一些外圍模塊來增加其智能性，比如物品搬運，防盜等功能。這樣小車的智能性會更加全面，功能也會更加完善。
項目計劃及目標
本項目除了實現(xiàn)智能小車的基本功能外，針對特定的現(xiàn)場及PIC32芯片的特點，還開發(fā)了循跡、避障、測速等功能，并實現(xiàn)圖像的無線傳輸。
（1）本項目的總體目標提供具有自主知識產(chǎn)權(quán)的智能消防車實時監(jiān)控系統(tǒng)一套；
（2）配套的系統(tǒng)和應(yīng)用軟件一套；
技術(shù)、質(zhì)量指標
（1）將循跡、避障、測速等功能融為一體，嘗試了多通道、多傳感器的綜合運用，采用了較為精確的方向控制策略，使整個系統(tǒng)的穩(wěn)定性達到了較高的水平。
（2）評測終端主要技術(shù)指標：充分利用PIC32單片機的軟硬件資源。
（3）增添相應(yīng)的硬件設(shè)備，實現(xiàn)圖像識別、行駛狀態(tài)顯示。
（4）儀器終端提供測試結(jié)果的液晶顯示，可將結(jié)果實時在外接的顯示器上顯示。
（5）從視頻信號中采集圖像。
（6）利用ZigBee實現(xiàn)圖像的無線傳輸，實現(xiàn)對智能小車的周邊影像的監(jiān)控。
（7）語音控制智能小車的行為。
（8）充分利用單片機的外圍接口，使小車的智能性更強。
主要研究方法
本項目是集循跡、避障、測速等功能融為一體，采用ZigBee對圖像的無線傳輸。其研究開發(fā)方案及技術(shù)路線如下：
（1）小車運動控制電路包括控制電機的選擇，PIC32對電機的控制，控制電路的連接設(shè)計和電機控制程序的編寫以及四相反應(yīng)式步進電機的建模與仿真。
（2）超聲波產(chǎn)生電路包括超聲波產(chǎn)生的軟件編程，超聲波發(fā)射接收的自動控制(R-S觸發(fā)器)；超聲波接收電路包括信號放大電路、信號濾波電路和信號整形電路，該部分電路主要完成超聲波從接收到輸入單片機，保障信號的純度和可檢測度。超聲波的發(fā)射和接收由超聲波發(fā)射頭和超聲波接收頭來完成；
（3）距離顯示電路的主要作用是顯示障礙物距移動小車的距離，該部分主要內(nèi)容為:外部觸發(fā)脈沖頻率的選擇和計數(shù)器、譯碼器及顯示器的選擇。
（4）語音控制電路，利用PIC對小車的行為進行控制。
（5）小車避障電路主要介紹了機器人的運動學(xué)模型和避障過程的設(shè)計思想，常用的兩種路徑規(guī)劃的方法，并介紹了本設(shè)計小車的避障策略及軟件編程，最后對避障程序進行了計算機仿真。
（6）融合ZigBee無線傳輸協(xié)議對車子周邊的環(huán)境進行監(jiān)控。并且嘗試了多通道、多傳感器的綜合運用；
本項目技術(shù)成熟性及可靠性
本項目所設(shè)計的小車在生活中，及各種特殊的環(huán)境下都有著重大的應(yīng)用。在生活里，可以作為消費類的電子娛樂產(chǎn)品，而在一些特殊的場合，它又相當于一個輪式機器人，可以在諸如礦井、火災(zāi)現(xiàn)場等提供一些幫助，并且將現(xiàn)場拍攝的圖像傳輸至終端來顯示，以達到監(jiān)控的目的。倘若這個項目研發(fā)成功，將給生產(chǎn)廠商帶來巨大的市場需求和經(jīng)濟效益。
本項目的技術(shù)難點
（1）系統(tǒng)抗干擾
由于在不同的環(huán)境下，外界干擾對小車相關(guān)性能影響影響會不一致，因此對小車的抗干擾性提出了更高的要求。
（2）避障功能
對避障這塊的難點是，對障礙物的檢測和相關(guān)參數(shù)的計算（比如大致尺寸，距離等），以及選擇一個合適的角度，避開目標障礙物。
（3）實時性
對小車周邊的環(huán)境圖像獲取后，進行無線傳輸。從而達到實時對現(xiàn)場的狀況的檢測。因為PIC32的處理速度是相當有限的，而圖片信息量又相對較大，這注定了圖片傳輸和處理會占用較多的cpu資源，這對實時性提出了嚴峻的挑戰(zhàn)。
（4）準確性
對于語音控制部分，控制者發(fā)出控制命令，與事先錄入的語音信息匹配，這個過程可能因為控制者兩次講話的音量大小，頻率高低差別以及身體健康程度而出現(xiàn)不匹配從而無法實現(xiàn)控制，因此這需要一套準確的方法來盡量減少這種情況的發(fā)生。
本項目的創(chuàng)新點
（1） 目標障礙物的識別以及有效規(guī)避。
（2） 紅外控制小車的前進、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、停止、加速、減速。
（3）研究了ZigBee的無線傳輸，實現(xiàn)了圖像的無線實時傳輸。
（4）沿著指定路線自動行駛。
（5） 采用PIC32進行模塊化的設(shè)計，使得整個系統(tǒng)成為可擴展性的一體化平臺；在后期可以增添外圍設(shè)備，進一步優(yōu)化填充功能。
（6）本項目可以實現(xiàn)實時的環(huán)境監(jiān)控機制，對于高危環(huán)境下替代人工作業(yè)也具有重要的意義。
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