復雜路線(xiàn)下機器人的三點(diǎn)三輪尋跡系統

引 言
智能尋跡機器人是一種被廣泛研究的機器人，而且國內外都有許多重要的比賽都以尋跡機器人為核心展開(kāi)，如我國的“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能車(chē)大賽，以及吸引亞太地區眾多國家參賽的亞廣聯(lián)(ABU)機器人大賽等。
所謂的復雜路線(xiàn)，即由小半徑彎道、各種角度折道、直道等組成的不規則導引線(xiàn)，它是相對由大半徑彎道組成、過(guò)渡平滑的簡(jiǎn)單路線(xiàn)而言的。筆者所設計的尋跡機器人小車(chē)，以AT89C52單片機為控制芯片，采用自制的3個(gè)紅外光電傳感器，以簡(jiǎn)單的設計、較低的成本實(shí)現了復雜路線(xiàn)下機器人的自主尋跡。

1 硬件及電路
1．1 控制芯片
考慮到實(shí)用性和性?xún)r(jià)比，采用AT89C52單片機作為機器人的控制芯片。AT89C52是美國Atmel公司生產(chǎn)的低電壓、高性能CMOS 8位單片機，片內含8 KB的可反復擦寫(xiě)的只讀存儲器(PEROM)和256B的隨機存取數據存儲器(RAM)，32個(gè)I／O口線(xiàn)，3個(gè)16位定時(shí)／計數器，1個(gè)全雙工串行通行口。器件采用Atmel公司的高密度、非易失性存儲技術(shù)生產(chǎn)，與標準MCS-51指令系統及8052產(chǎn)品引腳兼容。
1．2 傳感器模塊
作為尋跡機器人的“眼睛”，選擇合適的傳感器是關(guān)鍵。目前市面上可選用的傳感器主要有CCD傳感器和紅外光電傳感器兩種。近年來(lái)CCD傳感器技術(shù)已趨成熟，在近幾屆“飛思卡爾”杯智能車(chē)大賽上，采用CCD傳感器的智能車(chē)越來(lái)越多，并取得了不錯的成績(jì)。不過(guò)，CCD傳感器價(jià)格較高，體積較大，數據處理相當復雜，因此在按既定路線(xiàn)行走的尋跡機器人設計中，紅外光電傳感器以其體積小、價(jià)格低、數據處理簡(jiǎn)單而顯得更有優(yōu)勢。
紅外光電傳感器由1個(gè)紅外發(fā)射管和1個(gè)光敏二極管組成。工作時(shí)，紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外光被被測表面反射回來(lái)，光敏二極管接收被反射光。由于被測表面的材質(zhì)不同，反射率也不一樣。當被測表面為白色時(shí)，反射光較強，光敏二極管將導通；反之，被測表面為黑色時(shí)，光敏二極管將截止?？紤]到外界環(huán)境光照等干擾因素，輸出的電壓值有一定的波動(dòng)范圍，若直接輸給單片機，可能導致檢測判斷錯誤。因此，需要將輸出電壓通過(guò)比較器(LM324)與預置的閾值電壓比較，然后得出一個(gè)高低電平輸給單片機。閾值電壓通過(guò)試驗測量得出，其電路如圖1所示。其中LED為傳感器工作指示燈，R1為閾值電壓調節電阻。

根據上述電路，自制了3個(gè)簡(jiǎn)易的紅外光電傳感器。經(jīng)測試表明，性能良好，有效檢測距離為1～4 cm，滿(mǎn)足機器人尋跡的要求。