近年來研究移動機器人倍受重視，仿照生物功能發(fā)明的各種移動機器人越來越多,，小到娛樂機器人玩具,、家用服務機器人，大到礦產(chǎn)勘測,、工程探險,、軍事偵察機器人等。避障小車是一種移動機器人,，它通過傳感器系統(tǒng)感知外界環(huán)境,，在復雜環(huán)境中自主移動并完成避障，一般采用超聲波,、紅外,、激光,、CCD等傳感器設計。由于紅外傳感器探測視角小,。方向性強,，測量精度高，價格便宜,，而且可在夜間工作,，因此紅外傳感器作為視覺應用于移動機器人避障。本設計是以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個紅外發(fā)收傳感器檢測智能小車前方的障礙物，并且根據(jù)障礙物位置進行自動避障,。

　　1 自動避障小車總體設計

　　該系統(tǒng)主要由DSP控制,、電機驅(qū)動、電源,、測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個輪分別由2個電機獨立驅(qū)動控制,，后面1個萬向輪作為支撐輪。小車安裝有3個紅外傳感器,，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,，并應用速度反饋和閉環(huán)PID控制,，從而實現(xiàn)小車精確的速度和位置控制。

　　2 自動避障小車的硬件設計

　　該系統(tǒng)以DSP TMS320LF2407A為核心,，該DSP片內(nèi)資源豐富,，具有電機控制的獨特資源，12路脈寬調(diào)制(PWM)輸出,。視覺模塊采用E3FDS3-0P1型紅外傳感器,，有效探測距離為30 cm，探測角度30°。將3個紅外傳感器分別接至I／OPE接口的I／OPE4,、I／OPE5和I／OPE6,。由于光電開關正常狀態(tài)時信號高電平為5 V，而DSP標準高電平為3．3 V,，所以應在光電開關與DSP之間串聯(lián)分壓電阻,。電源采用12 V蓄電池供電。DSP是以+3．3 V電壓供電,，因此必須將+12 V標準電壓轉(zhuǎn)換成+3．3 V,。該系統(tǒng)采用LM7805與MAX604作為電源轉(zhuǎn)換器。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)動電機，0UTl,，0UT2分別與小車的一個電機的正負極相連,；OUT3，OUT4分別與小車的另一個電機的正負極相連,；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)向電機的動作指令,，并通過0UTl和OUT2控制左電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),，L298的IN3，IN4引腳分別與DSP的IOPE2(方向2),、IOPE3(方向1)引腳連接,，用于接收主控器件輸出的驅(qū)動電機的動作指令，并通過0U113,，OUT4控制前方右電機的正轉(zhuǎn)與反轉(zhuǎn),，而ENA和ENB引腳分別連接到DSP的IOPE0(PWM3)、IOPEl(PWM4)引腳,，用于控制電機的速度,，

　　其電路原理圖如圖3所示。

　　L298分別控制并調(diào)整前面2個電機的旋轉(zhuǎn)方向,，控制小車的前進,、后退、向左,、向右,、停止。由于小車采用三輪結(jié)構(gòu)，前面2個輪既是動力輪又是方向輪,，當INl,、IN2、ENA分別為l,、0,、1，同時IN3,、IN4,、ENB分別為0、l,、l時,，小車前進；當INl,、IN2,、ENA分別為1、O,、l,，同時IN3、IN4,、ENB分別為l,、0、l時,，小車右轉(zhuǎn),；當INl、IN2,、ENA分別為0,、1，1,，同時IN3,、IN4、ENB分別為1,、0,、1時，小車左轉(zhuǎn),。

　　采用測速電機測量電機轉(zhuǎn)速,，以此判斷速度。電機轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)換為電脈沖信號,，其輸出經(jīng)過HD74HCl4P(HD74HCl4P內(nèi)部有若干反相器電路,，可完成寄存器復位),，送至DSP的PA3(CAPl)和PA4(CAP2)引腳，根據(jù)軟件設置使計數(shù)器對脈沖信號上升沿進行遞增計數(shù),。如圖4所示,。