循迹小车的追踪与避障
小车的路径跟踪与自动避障
小车的路径跟踪与自动避障摘要：本文根据智能小车在一个存在障碍物区域内使用自动避障及路径跟踪方法的任务要求，设计出路径选择和自动避障的系统方案，并在MATLAB平台下进行模拟。
主要内容为：构建智能小车的模拟器，编程，模拟，通过分析车辆的方位和到目标点的位置和距离，对转向角进行选择，确定车辆下一刻的位置，及转弯轨迹；选择Follow The Carrot和Pure pursuit算法进行路径跟踪，并将两种算法所产生的效果进行比较，使小车更好的向目标点转换进行路径跟踪；选择VHF或VHF+的方法进行避障系统的设计，通过创建极坐标直方图直观的表现出障碍物的位置及距离，更加精确安全的完成避障。
关键词：无人驾驶车辆，自动避障，路径跟踪，MATLAB路径跟踪1.1 Follow The Carrot算法在Follow The Carrot算法中，你将在前面的路径上选择一个carrot点，然后试图直接让小车直接转向该点，如图3-1所示，就像你拿着carrot点在车辆前面一样，并试图通过转向到达这个carrot点一样。
为了计算carrot点的位置，我们首先选择路径上的最近点，垂直于路径的，为了决定车辆最接近的路径的哪一段，要循环遍历所有路段，并选择最接近车辆的路段。
因为一个段是有限的，所以车辆可能是在这段线段的垂线之外，如图3-3所示。
在这种情况下，最近点是一个端点是端点之一，我们必须确定哪个端点。
图1：车辆与路径上最近的点之间的距离。
1.2 Pure Pursuit算法Pure Pursuit方法是对Follow The Carrot方法的一种改进，其实两种方法是非常相似的。
Pure Pursuit方法和Follow The Carrot方法之间的主要区别在于：在路径跟踪的过程中，在车辆和carrot点之间增加了一段圆弧，而不是直接转向carrot点。
Pure Pursuit和避障相结合的一个问题是VFH+方法直接在目标点给出一个转向角，就像Follow The Carrot一样。
智能循迹避障小车设计说明
智能循迹避障小车设计说明智能循迹避障小车是一种基于微控制器控制的智能小车，它能够根据预设程序进行自主行驶、循迹和避障。
下面是对智能循迹避障小车的设计说明：1.硬件设计智能循迹避障小车的硬件设计包括以下组成部分：1.1 微控制器：使用单片机实现小车的控制和决策，采用常见的单片机有STC、ATmega、STM32等。
1.2 传感器：使用光电传感器进行循迹，超声波传感器进行避障。
在循迹方面，一般采用两个光电传感器，安装在小车底部，分别检测黑线和白色地面；在避障方面，一般采用超声波传感器，安装在小车前方，检测前方物体距离。
1.3 驱动电机：小车驱动电机一般采用直流减速电机，通过H桥驱动电路实现正反转控制。
1.4 电源：小车电源采用锂电池或干电池供电。
1.5 其他：小车还需要一些辅助元件，如LED指示灯、蜂鸣器等。
2.软件设计智能循迹避障小车的软件设计包括以下几个方面：2.1 循迹算法：根据光电传感器检测到的黑线和白色地面的信号，判断小车当前位置，控制小车朝着黑线方向运动。
2.2 避障算法：根据超声波传感器检测到的前方距离信息，判断小车前方是否有障碍物，避免碰撞。
2.3 控制逻辑：根据传感器数据计算得出的小车状态，进行控制决策。
比如，避障优先还是循迹优先，小车如何避障等。
2.4 通信协议：如果需要远程控制或传输数据，需要设计相应的通信协议。
3.功能实现基于硬件和软件设计，实现智能循迹避障小车以下功能：3.1 循迹：小车能够自主行驶，按照预设的循迹算法进行路径规划和执行。
3.2 避障：小车能够根据预设的避障算法，自主避开前方障碍物，避免碰撞。
3.3 情境感知：小车能够通过传感器感知环境，根据感知到的信息做出相应的控制决策。
3.4 远程控制：如果需要，可以通过通信模块实现小车的远程控制和数据传输。
循迹避障智能小车设计
循迹避障智能小车设计一、硬件设计1、车体结构智能小车的车体结构通常采用四轮驱动或两轮驱动的方式。
四轮驱动能够提供更好的稳定性和动力，但结构相对复杂；两轮驱动则较为简单，但在稳定性方面可能稍逊一筹。
在选择车体结构时，需要根据实际应用场景和需求进行权衡。
为了保证小车的灵活性和适应性，车架材料一般选择轻质且坚固的铝合金或塑料。
同时，合理设计车轮的布局和尺寸，以确保小车能够在不同的地形上顺利行驶。
2、传感器模块（1）循迹传感器循迹传感器是实现小车循迹功能的关键部件。
常见的循迹传感器有光电传感器和红外传感器。
光电传感器通过检测反射光的强度来判断黑线的位置；红外传感器则利用红外线的反射特性来实现循迹。
在实际应用中，可以根据小车的运行速度和精度要求选择合适的传感器。
为了提高循迹的准确性，通常会在小车的底部安装多个传感器，形成传感器阵列。
通过对传感器信号的综合处理，可以更加精确地判断小车的位置和行驶方向。
（2）避障传感器避障传感器主要用于检测小车前方的障碍物。
常用的避障传感器有超声波传感器、激光传感器和红外测距传感器。
超声波传感器通过发射和接收超声波来测量距离；激光传感器则利用激光的反射来计算距离；红外测距传感器则是根据红外线的传播时间来确定距离。
在选择避障传感器时，需要考虑其测量范围、精度、响应速度等因素。
一般来说，超声波传感器测量范围较大，但精度相对较低；激光传感器精度高，但成本较高；红外测距传感器则介于两者之间。
3、控制模块控制模块是智能小车的核心部分，负责处理传感器数据、控制电机驱动和实现各种逻辑功能。
常见的控制模块有单片机（如 Arduino、STM32 等）和微控制器（如 PIC、AVR 等）。
单片机具有开发简单、资源丰富等优点，适合初学者使用；微控制器则在性能和稳定性方面表现更优，适用于对系统要求较高的场合。
在实际设计中，可以根据需求和个人技术水平选择合适的控制模块。
4、电机驱动模块电机驱动模块用于控制小车的电机运转，实现前进、后退、转弯等动作。
51单片机小车循迹避障原理
51单片机小车循迹避障原理
51单片机小车循迹避障的原理主要包括以下步骤：
1. 传感器检测：小车通过安装的传感器检测路径和障碍物。
寻迹传感器利用黑色对光线的反射率小这个特点，当检测到黑线时，传感器上的开关指示灯会熄灭，输出的是高电平。
如果没有经过黑线，一直保持低电平。
红外传感器在有障碍物时灯会亮，所以有障碍物代表低电平，没有障碍物高电平。
2. 信息处理：51单片机接收并处理传感器的信号。
根据传感器的信号，单片机判断出小车是否偏离了预定路径，或者前方是否有障碍物。
3. 电机控制：根据信息处理的结果，单片机控制电机转动。
例如，如果检测到小车偏离了预定路径，单片机将发送信号使电机转动，使小车回到正确的路径上。
如果检测到前方有障碍物，单片机将发送信号使电机停止转动，避免小车撞到障碍物。
4. 循环检测：小车在行进过程中不断重复上述步骤，确保能够持续地沿着预定路径行进并避开障碍物。
这就是51单片机小车循迹避障的基本原理。
实际的实现可能会更复杂，可能需要更多的传感器和控制逻辑来确保小车的稳定和安全运行。
智能循迹避障小车简版
智能循迹避障小车智能循迹避障小车---1. 引言智能循迹避障小车是一种能够根据环境中的信息自主移动的车辆，通过具备循迹和避障的能力，能够在不需要人工干预的情况下自主导航。
这种小车通常使用各种传感器来感知周围环境，使用算法来处理感知数据，并根据处理结果做出移动决策。
本文将介绍智能循迹避障小车的原理、设计和应用。
2. 原理智能循迹避障小车的原理主要包括感知、决策和执行三个部分。
2.1 感知感知是指小车通过各种传感器感知周围环境的过程。
常用的传感器包括红外线传感器、超声波传感器和摄像头等。
红外线传感器可以用来检测前方是否有障碍物，超声波传感器可以用来测量障碍物的距离，摄像头可以用来获取场景图像。
通过这些传感器，小车可以获得关于障碍物位置、距离和形状等信息。
2.2 决策决策是指小车根据感知到的环境信息做出移动决策的过程。
在决策过程中，通常会使用机器学习算法进行数据分析和模式识别，以便更准确地判断障碍物的位置和形状，并制定相应的移动策略。
例如，如果感知到前方有障碍物，小车可以选择绕过障碍物或者停下来等待。
2.3 执行执行是指小车根据决策结果执行相应的移动动作的过程。
根据决策结果，小车可以通过调整轮速或者改变行驶方向的方式来避开障碍物。
利用电机和轮子的组合，小车可以实现前进、后退、转向等多种运动。
3. 设计智能循迹避障小车的设计包括硬件设计和软件设计两个方面。
3.1 硬件设计硬件设计主要包括选取合适的传感器和执行器，并搭建相应的电子电路。
可以选择使用Arduino等单片机作为控制中心，连接红外线传感器、超声波传感器、摄像头以及电机和轮子等组件。
通过编程控制各个组件之间的通信和协作，实现小车的感知、决策和执行功能。
3.2 软件设计软件设计主要包括对传感器数据的处理和决策算法的实现。
可以使用C/C++等编程语言编写程序，通过读取传感器数据、分析数据并做出相应的决策。
常用的算法包括机器学习、图像处理和路径规划等。
智能循迹避障小车设计
智能循迹避障小车设计智能循迹避障小车的核心功能在于能够沿着特定的轨迹行驶，同时能够避开行驶过程中遇到的障碍物。
要实现这两个功能，需要在硬件和软件两个方面进行精心设计。
在硬件方面，首先是小车的车体结构。
通常选用坚固且轻便的材料，以保证小车的稳定性和灵活性。
车轮的选择也很重要，需要具备良好的抓地力和转动性能。
传感器是实现智能循迹避障功能的关键部件。
对于循迹功能，常用的是光电传感器或摄像头。
光电传感器通过检测地面上的反射光来判断轨迹，而摄像头则可以通过图像识别技术获取更精确的轨迹信息。
在避障方面，超声波传感器或红外传感器是常见的选择。
超声波传感器通过发射超声波并接收反射波来测量与障碍物的距离，红外传感器则通过检测障碍物反射的红外线来实现避障功能。
控制模块是小车的大脑，负责处理传感器采集到的数据，并控制电机的运转。
常用的控制芯片有单片机，如 Arduino 或 STM32 等。
电机驱动模块则用于将控制模块输出的信号转换为电机所需的驱动电流，以实现小车的前进、后退、转弯等动作。
电源模块为整个小车系统提供稳定的电力供应。
一般选择可充电的锂电池，其具有较高的能量密度和较长的续航能力。
在软件方面，编写高效可靠的程序是实现智能循迹避障功能的关键。
首先是传感器数据的采集和处理程序。
对于光电传感器或摄像头采集到的轨迹信息，需要进行滤波、放大等处理，以提高数据的准确性和可靠性。
对于超声波传感器或红外传感器采集到的避障数据，需要进行距离计算和障碍物判断。
控制算法是软件的核心部分。
对于循迹功能，常用的算法有 PID 控制算法。
通过不断调整电机的转速和转向，使小车能够准确地沿着轨迹行驶。
对于避障功能，通常采用基于距离的控制策略。
当检测到障碍物距离较近时，及时控制小车转向或停止，以避免碰撞。
电机控制程序负责根据控制算法的输出结果，精确控制电机的运转。
这需要对电机的特性有深入的了解，以实现平稳、快速的运动控制。
为了提高小车的性能和稳定性，还需要进行系统的调试和优化。
智能循迹避障小车报告
摘要：本智能识别小车以STC89C52单片机为控制芯片，以直流电机，光电传感器，超声波传感器，电源电路以及其他电路构成。
系统由STC89C52通过IO口，通过红外传感器检测黑线，利用单片机输出PWM脉冲控制直流电机的转速和转向，循迹由TCRT5000型光电对管完成。
一、系统设计1、小车循迹，避障原理这里的循进是指小车在白色地板上寻黑线行走，通常采取的方法是红外探测法。
红外探测法，即利用红外a在不同颜色的物体表面具有不同的反射性质的特点，在小车行驶过程中不断地向地面发射红外光，当红外光遇到白色地板时，发生漫反射反射光被装在小车上的按收管按收；如果遇到黑线则红外光被吸收，小车上的接收管接收不到红外光，单片机就是否收到反射回来的红外光为依据来确定黑线的位置和小车的行走路线。
红外探测器探测距离有限一殷最大不应超过3cm。
而避障则是通过超声波模块不断向前方发射超声波信号，通过接收反射回来的超声波信号，从而实现的避障。
当前方有障碍物时，超声波会向单片机串口发送一串数字，这些数字就是当前小车距离障碍物得距离。
当串口接收到信号时，会引发串口中断，单片机通过读取距离值，并且对此数值进行分析是不是距离小车很近，是的话就进行转向；否则继续循迹。
当小车遇到第一个障碍后，就计数一次，这样当遇到第二个障碍物时，小车就可以以不同的形式躲避障碍物了。
2、选用方案（1）：采用成品的小车地盘，通过改装来完成任务；（2）：采用STC89C52单片机作为主控制器；（3）：采用7V电源经7805稳压芯片降压后为其他芯片及器件供电。
（4）：采用TCRT5000型红外传感器进行循迹；（5）：L298N作为直流电机的驱动芯片；（6）：通过对L298N使能端输入PWM来控制电机转速和转向；3、系统机构框图如下所示：二、硬件实现及单元电路设计与分析1、微控制模块设计与分析微控制器模块我们采用STC89C52。
该芯片采用双列直插是封装，便于焊接，性能比较稳定，而且在市场上也是比较廉价的单片机。
循迹避障智能小车的实验设计
循迹避障智能小车的实验设计本实验旨在设计和实现一个能够循迹避障的智能小车，通过实践验证其实验设计方案是否可行。
通过本实验，希望能够提高小车的自动化水平，使其能够在复杂的路径环境中自主运行。
循迹避障智能小车：实验所用的智能小车需具备循迹和避障功能。
传感器：为了实现循迹和避障功能，我们需要使用多种传感器，如红外线传感器、超声波传感器等。
电路：实验中需要搭建的电路包括电源电路、传感器接口电路和控制器电路等。
编程软件：采用主流的编程语言如Python或C++进行编程，实现对小车的控制和传感器数据的处理。
搭建电路：根据设计要求，完成电源电路、传感器接口电路和控制器电路的搭建。
安装传感器：将红外线传感器和超声波传感器安装在小车上，并与电路连接。
编程设定：使用编程软件编写程序，实现小车的循迹和避障功能。
调试与优化：完成编程后进行小车调试，针对实际环境进行调整和优化。
通过实验，我们成功地实现了小车的循迹避障功能。
在实验过程中，小车能够准确地跟踪预设轨迹，并在遇到障碍物时自动规避。
实验成功的主要因素包括：正确的电路设计、合适的传感器选型、高效的编程实现以及良好的调试与优化。
在实验过程中，我们发现了一些需要改进的地方，例如传感器的灵敏度和避障算法的优化。
为了提高小车的性能，我们建议对传感器进行升级并改进避障算法，使其能够更好地适应复杂环境。
通过本次实验，我们验证了循迹避障智能小车实验设计方案的有效性。
实验结果表明，小车成功地实现了循迹避障功能。
在未来的工作中，我们将继续对小车的性能进行优化，以使其在更复杂的环境中表现出更好的性能。
本实验的设计与实现对于智能小车的应用和推广具有一定的实际意义和参考价值。
随着科技的不断发展，智能小车已经成为了研究热点之一。
避障循迹系统是智能小车的重要组成部分，它能够使小车自动避开障碍物并按照预定的轨迹行驶。
本文将介绍一种基于单片机的智能小车避障循迹系统设计，该设计具有简单、稳定、可靠等特点，具有一定的实用价值。
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循迹小车的追踪与避障
摘要：介绍了采用灰度传感器的自循迹小车的设计与实现，并加以追踪与避障的功能。
采用与白色地面反差很大的黑色路线引导小车按既定路线前进，若接近开关检测到物体时，实现追踪功能。
通过改编程序，同样利用这两个接近开关可实现避障功能，即遇到障碍物时，自动转弯。
关键词：追踪；避障；循迹；灰度传感器随着人们物质文化生活水平的不断提高，智能化的电子玩具深受人们的喜爱，尤其是各种智能小车，由于这类玩具具有较好的交互性，可控性，能够给人们带来很好的娱乐以及参与其中的体验，高科技智能化的电子类玩具逐渐成为市场的主流。
与此同时，智能小车可以应用于考古、机器人、医疗器械等许多方面，尤其在足球机器人研究方面具有很好的发展前景。
因此，智能化小车的研究不仅具有很大的现实意义，还具有极为广阔的应用前景和市场价值。
1 系统设计循迹小车左右车轮各用一个直流减速电机驱动，通过调制两个轮子的转速从而达到控制转向的目标，在车体前按照一定方式安装七个灰度传感器，将传感器所检测到的信号送到CPU，通过CPU 控制电机所转方向，实现小车的循迹。
在小车车体上左右安装两个红外传感器，当传感器检测到前面有物体时，即实现追踪功能，当左边一个传感器检测到时，即向左转，同理，右边一个检测到时，即向右转。
若要让其实现避障功能，则需改变原始程序，若这两个红外传感器检测到障碍物时，即向右转(也可向左转)。
自动循
迹小车控制系统框图如图1 所示。
2 灰度传感器排布与循迹实现本系统使用的灰度传感器为ITR9909，根据实验测得其离地面大约1.5cm 时，高低电平电压差最大，所以安装时，离跑道高度为1.5cm。