基于DSP的自動避障小車

3 自動避障小車的軟件設(shè)計
DSP每隔一段時間對I／OPE4，I／OPE5，I／OPE6這3個端口進(jìn)行查詢，沒有障礙物時這3個端口為高電平。即111，左邊有障礙物時為011，右邊有障礙物時為110。前方有障礙物時則為010。小車根據(jù)紅外傳感器接收的信號判斷前方障礙物的分布并做出相應(yīng)的動作，如表1所示。

小車在普通情況下(無障礙物)處于前進(jìn)狀態(tài)，當(dāng)T3定時器發(fā)生周期中斷時，進(jìn)入程序開始檢測光電開關(guān)的信號線端口，如果有障礙物則從避障程序中選擇一個執(zhí)行(左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后轉(zhuǎn))，進(jìn)行避障動作，如果沒有障礙物則小車?yán)^續(xù)前進(jìn)并且等待定時器的下一次中斷，其程序流程如圖5所示。

調(diào)節(jié)PID參數(shù)不僅可實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)穩(wěn)定。還能兼顧系統(tǒng)的帶載能力和抗擾能力。首先應(yīng)找出小車的理想速度，這是PID調(diào)節(jié)的前提，也是加入測速的原因。由于測速電機(jī)測得的是小車右輪實(shí)際速度。先給小車右輪電機(jī)一個初始速度，讓小車以給定的初始速度運(yùn)轉(zhuǎn)起來。然后利用PID算法調(diào)速：在給定速度不變的情況下，每掃描一次程序。小車的實(shí)際反饋速度便與理想速度相比較，利用PID算法便可更新給定值。這樣，不斷更新給定值，直到實(shí)際速度與理想速度保持一致或者到下一次賦值則停止更新(ek=O)。程序流程如圖6所示，圖6中，設(shè)右輪給定速度v對應(yīng)的理想速度為V，僅限右輪電機(jī)，b’為給定速度b對應(yīng)的實(shí)際速度。

4 試驗
避障小車安裝調(diào)試完成后，對小車性能進(jìn)行測試：
1)小車的避障能力試驗測試 錯落擺放障礙物，讓小車向障礙物方向前進(jìn)，當(dāng)距障礙物約25 cm時，小車左轉(zhuǎn)，然后再向前(左方?jīng)]有障礙物)。試驗發(fā)現(xiàn)小車的傳感器對亮色反映比較明顯，比如遇到白色障礙物，小車會在30 cm外就發(fā)現(xiàn)障礙物并產(chǎn)生動作；當(dāng)小車遇到黑色障礙物時，一般約在15 cm時才能感應(yīng)到障礙物。
2)PID算法和PWM方法測試 分3次對小車進(jìn)行測試，每次要求避開10個黑色障礙物。采用不加入PID程序和PWM程序的小車進(jìn)行測試，小車3次分別避開6、7、7個障礙物；而采用加入PID程序和PWM程序的小車進(jìn)行測試，小車3次分別避開9、10、9個障礙物。試驗表明加入PID算法和PWM方法的小車在調(diào)速方面明顯優(yōu)于不加入程序的，并在遇到障礙物時和避開障礙物后都能夠快速調(diào)速，使小車避障能力大大提高。

5 結(jié)論
本文對避障小車的設(shè)計進(jìn)行分析后，提出了在DSPTMS320LF2407技術(shù)平臺上實(shí)現(xiàn)小車自動檢測前方障礙物，并給出躲避動作方法。避障車最終實(shí)現(xiàn)了從無障礙地區(qū)啟動前進(jìn)，利用車體前端傳感器感應(yīng)前進(jìn)路線上的障礙物后，并且根據(jù)障礙物的位置選擇下一步行進(jìn)方向，避開障礙物。由于紅外傳感器探測信息有限(只能探測障礙物的有無，無法得到距離信息)，不能夠判斷障礙物的距離、大小及形狀等。如果使用攝像頭作為視覺探測系統(tǒng)，則可使避障小車性能更好，應(yīng)用范圍更廣泛。這也是后續(xù)研究方向。