一種嵌入式智能尋跡機(jī)器人設(shè)計(jì)

　　3.3 直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路與電源模塊

　　直流電機(jī)通過(guò)主板的P5接口連接到主板的驅(qū)動(dòng)模塊上。本文采用L298作為電機(jī)的驅(qū)動(dòng)芯片，L298的5、7、10、12四個(gè)引腳連接到單片機(jī)上，通過(guò)對(duì)單片機(jī)的編程就可以實(shí)現(xiàn)兩組直流電機(jī)的正反轉(zhuǎn)等功能。由于單片機(jī)的電壓在4.8V左右，故采用VFM升壓型電源芯片，為單片機(jī)及外圍電路提供5V左右的電壓。

　　4 軟件設(shè)計(jì)模塊

　　4.1 軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境與搜索算法

　　本文采用Keil U Version2 作為系統(tǒng)的開(kāi)發(fā)環(huán)境，在程序設(shè)計(jì)中采用C語(yǔ)言和匯編語(yǔ)言混合編程。在軟件算法上，考慮到深度優(yōu)先搜索算法的時(shí)空效率和迷宮地形的復(fù)雜程度成正比，即迷宮越復(fù)雜，搜索出口的時(shí)間就越長(zhǎng)。本文采用了一種稱(chēng)為左手(或右手)法則的迷宮路徑搜索策略，即在迷宮中一直沿著左側(cè)（或右側(cè)）的墻尋找，就可以找到出口。

　　相對(duì)于深度優(yōu)先搜索法，左手（或右手）法則的空間占用與迷宮復(fù)雜程度無(wú)關(guān)，機(jī)器人搜索路徑的選擇只與當(dāng)前結(jié)點(diǎn)有關(guān)，不需要回溯。同時(shí)，硬件的制造精度要求不高，不需要精確的控制機(jī)器人的移動(dòng)距離和移動(dòng)方向，方便了驅(qū)動(dòng)設(shè)計(jì)。為便于算法的實(shí)現(xiàn)，本文設(shè)定了如下約束條件：

　　1.在算法中不管迷宮地形有多么復(fù)雜，均由直線、死路、丁字形、十字形、轉(zhuǎn)角形和終點(diǎn)七個(gè)基本地形構(gòu)成。

　　2．按分岔的多少將分岔口分為二岔口和三岔口（一般沒(méi)有四岔口），而將分岔口前面的岔路按從右到左的順序分別稱(chēng)為第一岔路、第二岔路、第三岔路（十字型才有）。二岔路有三種不同的形式，第一種是前進(jìn)的路線右邊出現(xiàn)一條岔路（右邊的岔路稱(chēng)為第一岔路、前方稱(chēng)為第二岔路）；第二種是在前進(jìn)的路線左邊出現(xiàn)一條岔路（前方稱(chēng)為第一岔路、左邊的岔路稱(chēng)為第二岔路）；第三種是丁字路口（右邊的岔路稱(chēng)為第一岔路、左邊的岔路稱(chēng)為第二岔路）。對(duì)于這三種情況，算法對(duì)應(yīng)的程序由主程序、走直線子程序、左轉(zhuǎn)子程序、右轉(zhuǎn)子程序和校正子程序組成。主程序起到導(dǎo)向和決策的功能，決定機(jī)器人什么時(shí)候該做什么。機(jī)器人的其他功能通過(guò)調(diào)用具體的子程序來(lái)實(shí)現(xiàn)。

　　4.2 算法流程圖描述

　　本文所采用的迷宮搜索算法流程如圖3所示。接通電機(jī)和傳感器電源后，單片機(jī)在程序的控制下，根據(jù)傳感器檢測(cè)到的值，決定電機(jī)的正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)。當(dāng)P0.7=1時(shí)，表示左方?jīng)]有障礙物，依據(jù)“右手”遍歷算法，機(jī)器人將調(diào)用右轉(zhuǎn)子程序；當(dāng)P0.7=0并且P0.5=0時(shí)，機(jī)器人將調(diào)用左轉(zhuǎn)子程序；否則機(jī)器人直線前進(jìn)，如此反復(fù)檢測(cè)并調(diào)整機(jī)器人的動(dòng)作，直至機(jī)器人走出迷宮為止。

　　5 結(jié)論及其創(chuàng)新點(diǎn)

　　本文對(duì)基于AT89S52的嵌入式智能尋跡機(jī)器人的硬件架構(gòu)進(jìn)行了探討，將左手(或右手)法則用于尋跡機(jī)器人行走路線搜索，重點(diǎn)討論了基于AT89S52的光電傳感器模塊、直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、電源模塊等的電路實(shí)現(xiàn)技術(shù)，經(jīng)過(guò)反復(fù)測(cè)試，機(jī)器人能夠在軟件的控制下，無(wú)需任何外界力量就可以智能地完成從迷宮入口走到出口的尋跡任務(wù)。創(chuàng)新點(diǎn)在于通過(guò)光電傳感器自動(dòng)感知障礙物，并利用軟件控制機(jī)器人左/右轉(zhuǎn)以及直線行走,對(duì)復(fù)雜路徑探測(cè)是一種嘗試，特別適合人無(wú)法到達(dá)的環(huán)境路徑探測(cè)，系統(tǒng)成本低，可靠性高，反應(yīng)靈敏，對(duì)智能玩具的設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)也具有一定的參考價(jià)值。