避障與導(dǎo)航是移動(dòng)機(jī)器人研究的核心問題之一。使移動(dòng)機(jī)器人無碰撞到達(dá)終點(diǎn)，需解決兩方面的基本問題。一是在運(yùn)動(dòng)過程中利用傳感器感知周圍未知環(huán)境;二是采用適當(dāng)?shù)?a href="http://m.1cnz.cn/v/tag/2562/" target="_blank">算法進(jìn)行路徑規(guī)劃來實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的實(shí)時(shí)避障。本設(shè)計(jì)是以TI公司生產(chǎn)的TMS320LF2407型DSP為核心，采集環(huán)境信息并控制智能小車，3個(gè)紅外發(fā)收傳感器檢測(cè)智能小車前方的障礙物，并且根據(jù)障礙物位置進(jìn)行自動(dòng)避障。

　　1 自動(dòng)避障小車總體設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)主要由DSP控制、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、電源、測(cè)速以及視覺等模塊組成，其結(jié)構(gòu)如圖1所示。

　　小車為3輪結(jié)構(gòu)，前面2個(gè)輪分別由2個(gè)電機(jī)獨(dú)立驅(qū)動(dòng)控制，后面1個(gè)萬向輪作為支撐輪。小車安裝有3個(gè)紅外傳感器，分別位于車頭的左、中、右部位，用于采集環(huán)境信息。車體規(guī)格為：車身板距地7.5 cm，車長(zhǎng)25 cm，車寬12 cm，車輪半徑5.5 cm。速度控制采用定頻調(diào)寬的PWM調(diào)速，并應(yīng)用速度反饋和閉環(huán)PID控制，從而實(shí)現(xiàn)小車精確的速度和位置控制。

　　2 自動(dòng)避障小車的硬件設(shè)計(jì)

　　該系統(tǒng)以DSP TMS320LF2407A為核心，該DSP片內(nèi)資源豐富，12路脈寬調(diào)制(PWM)輸出。視覺模塊采用E3FDS3-0P1型紅外傳感器，有效探測(cè)距離為30 cm，探測(cè)角度30°。將3個(gè)紅外傳感器分別接至I/OPE接口的I/OPE4、I/OPE5和I/OPE6。12 V電源首先經(jīng)LM7805調(diào)壓到5 V，先將5 V電壓送入紅外傳感器，再送入MAX604降壓為3.3 V，如圖2所示。

　　采用L298驅(qū)動(dòng)電機(jī)，0UTl，0UT2分別與小車的一個(gè)電機(jī)的正負(fù)極相連;OUT3，OUT4分別與小車的另一個(gè)電機(jī)的正負(fù)極相連;L298的INl和IN2引腳分別與DSP的IOPE0(方向4)、IOPE1(方向3)引腳連接，用于接收主控器件輸出的轉(zhuǎn)向電機(jī)的動(dòng)作指令，用于接收主控器件輸出的驅(qū)動(dòng)電機(jī)的動(dòng)作指令，而ENA和ENB引腳分別連接到DSP的IOPE0(PWM3)、IOPEl(PWM4)引腳，用于控制電機(jī)的速度。

　　其電路原理圖如圖3所示。

采用測(cè)速電機(jī)測(cè)量電機(jī)轉(zhuǎn)速，以此來判斷速度。電機(jī)轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電脈沖信號(hào)，其輸出經(jīng)過HD74HCl4P，送至DSP的PA3(CAPl)和PA4(CAP2)引腳，根據(jù)軟件設(shè)置使計(jì)數(shù)器對(duì)脈沖信號(hào)上升沿進(jìn)行遞增計(jì)數(shù)。如圖4所示。