基于DSP的自動(dòng)避障小車(chē)

3 自動(dòng)避障小車(chē)的軟件設(shè)計(jì)
DSP每隔一段時(shí)間對(duì)I／OPE4，I／OPE5，I／OPE6這3個(gè)端口進(jìn)行查詢，沒(méi)有障礙物時(shí)這3個(gè)端口為高電平。即111，左邊有障礙物時(shí)為011，右邊有障礙物時(shí)為110。前方有障礙物時(shí)則為010。小車(chē)根據(jù)紅外傳感器接收的信號(hào)判斷前方障礙物的分布并做出相應(yīng)的動(dòng)作，如表1所示。

小車(chē)在普通情況下(無(wú)障礙物)處于前進(jìn)狀態(tài)，當(dāng)T3定時(shí)器發(fā)生周期中斷時(shí)，進(jìn)入程序開(kāi)始檢測(cè)光電開(kāi)關(guān)的信號(hào)線端口，如果有障礙物則從避障程序中選擇一個(gè)執(zhí)行(左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后轉(zhuǎn))，進(jìn)行避障動(dòng)作，如果沒(méi)有障礙物則小車(chē)?yán)^續(xù)前進(jìn)并且等待定時(shí)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(chē)的理想速度，這是PID調(diào)節(jié)的前提，也是加入測(cè)速的原因。由于測(cè)速電機(jī)測(cè)得的是小車(chē)右輪實(shí)際速度。先給小車(chē)右輪電機(jī)一個(gè)初始速度，讓小車(chē)以給定的初始速度運(yùn)轉(zhuǎn)起來(lái)。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(chē)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(duì)應(yīng)的理想速度為V，僅限右輪電機(jī)，b’為給定速度b對(duì)應(yīng)的實(shí)際速度。

4 試驗(yàn)
避障小車(chē)安裝調(diào)試完成后，對(duì)小車(chē)性能進(jìn)行測(cè)試：
1)小車(chē)的避障能力試驗(yàn)測(cè)試 錯(cuò)落擺放障礙物，讓小車(chē)向障礙物方向前進(jìn)，當(dāng)距障礙物約25 cm時(shí)，小車(chē)左轉(zhuǎn)，然后再向前(左方?jīng)]有障礙物)。試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)小車(chē)的傳感器對(duì)亮色反映比較明顯，比如遇到白色障礙物，小車(chē)會(huì)在30 cm外就發(fā)現(xiàn)障礙物并產(chǎn)生動(dòng)作；當(dāng)小車(chē)遇到黑色障礙物時(shí)，一般約在15 cm時(shí)才能感應(yīng)到障礙物。
2)PID算法和PWM方法測(cè)試 分3次對(duì)小車(chē)進(jìn)行測(cè)試，每次要求避開(kāi)10個(gè)黑色障礙物。采用不加入PID程序和PWM程序的小車(chē)進(jìn)行測(cè)試，小車(chē)3次分別避開(kāi)6、7、7個(gè)障礙物；而采用加入PID程序和PWM程序的小車(chē)進(jìn)行測(cè)試，小車(chē)3次分別避開(kāi)9、10、9個(gè)障礙物。試驗(yàn)表明加入PID算法和PWM方法的小車(chē)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(shí)和避開(kāi)障礙物后都能夠快速調(diào)速，使小車(chē)避障能力大大提高。

5 結(jié)論
本文對(duì)避障小車(chē)的設(shè)計(jì)進(jìn)行分析后，提出了在DSPTMS320LF2407技術(shù)平臺(tái)上實(shí)現(xiàn)小車(chē)自動(dòng)檢測(cè)前方障礙物，并給出躲避動(dòng)作方法。避障車(chē)最終實(shí)現(xiàn)了從無(wú)障礙地區(qū)啟動(dòng)前進(jìn)，利用車(chē)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(kāi)障礙物。由于紅外傳感器探測(cè)信息有限(只能探測(cè)障礙物的有無(wú)，無(wú)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(jué)探測(cè)系統(tǒng)，則可使避障小車(chē)性能更好，應(yīng)用范圍更廣泛。這也是后續(xù)研究方向。