自动跟随小车的设计与实现
智能小车自动跟随课程设计
智能小车自动跟随课程设计一、课程目标知识目标：1. 学生能理解智能小车自动跟随系统的基本原理，掌握相关的传感器使用和编程基础知识；2. 学生能描述自动跟随算法的基本流程，了解其在实际应用中的优势；3. 学生了解智能小车自动跟随技术在现实生活中的应用场景，认识到科技与生活的紧密联系。
技能目标：1. 学生能运用所学的编程知识，对智能小车进行编程控制，实现自动跟随功能；2. 学生能通过小组合作，共同分析问题、解决问题，提高团队协作和动手实践能力；3. 学生能够运用所学知识，对智能小车自动跟随系统进行优化和改进。
情感态度价值观目标：1. 学生对智能小车自动跟随技术产生兴趣，激发探索未知、勇于创新的科学精神；2. 学生在课程学习过程中，培养良好的团队合作意识，学会倾听、尊重他人意见；3. 学生通过学习智能小车自动跟随技术，认识到人工智能技术对生活的积极影响，增强社会责任感和使命感。
本课程针对初中年级学生，结合课程性质、学生特点和教学要求，明确以上课程目标。
通过本课程的学习，学生能够掌握智能小车自动跟随技术的基本知识和技能，培养团队合作精神和创新意识，提升对人工智能技术的认识和兴趣。
后续教学设计和评估将围绕以上目标进行，确保学生达到预期学习成果。
二、教学内容本课程教学内容主要包括以下几部分：1. 智能小车基础知识：- 介绍智能小车的基本结构及其功能；- 了解不同类型的传感器及其在智能小车中的应用；- 学习智能小车编程所需的基础知识。
2. 自动跟随算法原理：- 讲解自动跟随算法的基本原理和流程；- 分析不同自动跟随算法的优缺点；- 探讨自动跟随算法在实际应用中的挑战和解决方案。
3. 智能小车编程与控制：- 教授如何使用编程软件对智能小车进行编程；- 学习如何利用传感器数据实现自动跟随功能；- 实践中遇到的问题及解决方法。
4. 小组合作与实际操作：- 分组进行智能小车自动跟随系统的设计与搭建；- 各小组展示作品，分享经验，进行交流与评价；- 针对存在的问题进行优化和改进。
智能跟随小车设计
智能跟随小车设计作者：喻语嫣肖明杰来源：《科技资讯》2023年第18期摘要：随着我国智能行业的飞速发展，解放人类劳动力的理念不断普及，智能跟随小车出现在人们视野里，它可以解放人们双手，提高物品搬运的效率，减轻人们的负担同时为其他工作节约时間。
基于此，该文设计了一款基于红外技术和超声波测距的智能跟随小车。
小车以AT89C52 芯片为核心控制器，3 个人体红外传感器HC-SR501 用于识别人所在的位置，把识别到的信号通过核心控制器传送给L298N 电机驱动模块，从而实现对小车转向和行驶的控制；超声波传感器HC-SR04 用于检测人与小车之间的距离，当距离小于0.5 m 时，实现小车报警同时后退，保证人与小车之间的安全距离，防止发生碰撞。
样机测试结果显示，小车能在 4 m 以内对人自动跟随，并与人保持0.5 m 的安全距离，防止碰撞，具有一定的实用价值。
关键词： AT89C52 红外技术超声波测距跟随小车中图分类号： TP23 文献标识码： A 文章编号： 1672-3791（2023）18-0033-07近年来，随着科学技术的飞速发展，智能移动机器人技术也在不断发展，传统的机械运输方式有被取代的趋势。
对可移动目标能够自动跟随的智能小车，在搬运行李、运输材料以及人们日常生活中有着广泛的应用前景[1-2]。
目前，市场上已经存在一些具有自主巡线功能的移动小车类产品，但是需要提前规划好路经，设置好程序才能进行无人车运行，在小车目标跟随方面考虑得比较少，跟随效果比较差[3-5]。
还有一部分智能小车利用摄像头来获得跟随目标的运动状态，然后利用云端计算机结合目标检测算法对小车采集到的视频流进行实时分析计算，这种方法跟随效果较好，抗干扰能力强，但实现过程比较复杂，对技术有很高的要求[6-10]。
本文设计了一款基于红外技术和超声波测距的智能跟随小车，可实现小车对人的自动跟随，并与人保持0.5 m 的安全距离，防止碰撞，具有工作稳定、成本低、便于推广的特点。
循迹论文
实训报告课题：智能循迹小车组员：戴强、刘岳艳、胡浩、刘韩林班级：应电0933班指导老师：方跃春、谭刚林一、课题具体安排与实施 (2)二、课题目标： (2)三、课题要求： (3)四、小车循迹原理： (5)五、硬件设计 (6)六、软件设计 (11)七、程序设计： (12)八、材料清单： (15)九、体会： (16)项目分工：1、领料、焊接、板子的成型。
（戴强）2、板子的装接、调试。
（刘岳艳）3、程序的编写与仿真（胡浩）4、资料的收集与整理、实验报告总结。
（刘韩林）一、课题具体安排与实施实训时间：第十六周到第十九周；第十六周收集材料，板子成型；第十七周写程序；第十八周调试、写实验报告；第十九周答辩。
二、课题目标：1、掌握基于C51单片机、FPGA模数混合硬件系统设计和程序设计；2、学会智能电子产品的功能设计与任务分析，能进行小型电子产品方案的设计；3、通过智能循迹小车软件系统设计，整机调试，设计、软件性能并仿真调试；4、培养团队合作能力、沟通能力、创新能力以及组织能力。
三、课题要求：1.基本要求（1）输入电源：12V；（2）具有前进、左转、右转、自动停车的功能；（3）能根据提供的8字循迹路线进行寻迹。
2.发挥部分（1）按键启动；（2）转向提示；（3）鸣号提示；摘要：本循迹小车是AT89C51单片机为控制核心，加以直流电机，电源电路以及其他电路构成。
系统AT89C51通过I/O控制小车前进及转向。
寻迹由光敏电阻组成光敏探测器完成。
四、小车循迹原理：本智能循迹小车以AT89C51单片机为核心控制系统，用光敏电阻组成光敏探测器。
光敏电阻的阻值可以跟随周围环境光线的变化而变化。
当光线照射到白线上面时，光线反射强烈，光线照射到黑线上面时，光线反射较弱。
因此光敏在白线和黑线上面上方时，阻值会发生明显的变化。
将阻值的变化值经过比较器就可以输出高低电平。
经单片机处理后，输出控制信号给电机驱动电路，来控制电机的驱动。
所以整个过程不需要人来控制，当不同的光敏电阻检测到黑线时，电机会有不同的转动方向。
自动跟随平衡小车的设计
自动跟随平衡小车的设计1 绪论1.1 研究背景与意义1.1.1 研究背景当今时代是产业智能化的时代，新兴的信息技术正在快速应用于各行各业，现代科学技术已经成为了产业变革最主要的推动力。
根据《中国制造2025》计划所述，我国将加大力度对智能自动化工程、智能交互机器人、智能交通管理、智能电器、智能家居控制等产业进行引领和推动。
此外，还应根据消费需求的动态感知，从研发、制造和产业组织模式等方面开发一系列新的制造模式。
2018年12月底，全国工业和信息化部部署2019年工作，其涉及智能制造、信息消费、5G等领域。
智能制造业的兴起和引起人们的重视，得益于人工智能的研究和发展，其可以理解为人工智能系统的前沿技术。
人机一体化智能系统是智能化技术早期的应用探索之一，正在逐步发展成为一种混合智能技术。
人机一体化智能系统的智能化应用主要体现在智能机械上，而对于人们的日常生活来说，智能化在在智能机器人的应用上体现得最为明显。
在工业生产上，很多领域通过智能化装置的应用，实现了手动控制与自动控制的结合，节省了人力，降低了物料损耗，提升了生产效率和经济性。
随着智能化在不同产业的生成过程中应用愈发广泛，其承担的作用也越来越重要。
1.1.2 研究意义1.推进双轮自平衡车的智能化研究自动跟随技术已经经历了很长时间的发展。
早在很多年以前，国内外的研究人员就开始了对自动跟随技术具体应用的探索，设计出了自主跟随四轮小车，自主跟随无人机等作品。
由于那个时期的自平衡车的相关技术还不成熟，导致很少有自动跟随技术在平衡车上应用。
在性质上，双轮自平衡车从属于智能机器人的发展范畴，在移动载具方面，它有所占空间小、驾驶灵活、容易停车且便于携带等特点，非常适合短距离的代步和应用于娱乐活动。
但由于自平衡车在交通复杂的环境下，其安全性能并不稳定，并且对驾驶者的安全防护措施比较欠缺，导致自平衡车的交通事故发生频繁，事故损伤普遍偏重，致使现阶段很多城市都出台法令限制平衡车通行；另一方面，在平衡车跟随功能方面，小米正在成为先驱者，虽然小米平衡车的性能和适用范围还有很多不足之处，但自动跟随相关研究方向的正确性已被证明，这也将成为未来服务型机器人种类中特殊的一面。
《自动循迹小车》课件
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汇报人：
目录
01 添 加 目 录 项 标 题 03 自 动 循 迹 小 车 的 硬
件设计
05 自 动 循 迹 小 车 的 调 试与测试
02 自 动 循 迹 小 车 的 概 述
04 自 动 循 迹 小 车 的 软 件设计
06 自 动 循 迹 小 车 的 优 化与改进
Part One
自动循迹小车的组成
传感器：用于检测道路信 息，如红外传感器、超声 波传感器等
控制器：用于处理传感器 信息，控制小车的运动， 如单片机、微控制器等
驱动系统：用于驱动小车 运动，如直流电机、步进 电机等
机械结构：用于支撑小车， 如底盘、车轮等
电源系统：为小车提供电 力，如电池、电源适配器 等
软件系统：用于控制小车 运动，如嵌入式操作系统、 控制算法等
驱动方式： PWM控 制或H桥 驱动
驱动电路： 电源、控 制电路、 保护电路 等
驱动参数： 转速、扭 矩、电流 等
驱动性能： 响应速度、 稳定性、 效率等
驱动接口： 与主控板 的连接方 式及协议
传感器模块
传感器类型：红外传感器、超声波传感器等 传感器功能：检测障碍物、检测路径等 传感器安装位置：小车前端、侧面等 传感器工作原理：红外反射、超声波反射等
优化控制策略： 提高控制精度， 减少控制误差
优化硬件配置： 提高硬件性能， 减少硬件瓶颈
性能提升措施
优化算法：提高 小车的寻迹速度 和准确性
硬件升级：更换 更高性能的电机 和传感器
软件优化：优化 小车的控制程序， 提高响应速度和 稳定性
结构优化：改进 小车的结构设计， 提高其稳定性和 耐用性
应用拓展方向
自动跟随小车原理
自动跟随小车原理自动跟随小车是一种自动化运输工具，它能够自主行驶并跟随指定目标，可以应用于物流、仓储、制造等各个领域。
在现代物流行业中，自动跟随小车已经成为一种重要的物流搬运设备。
它可以减少劳动力成本，提高生产效率，提升物流运输的准确性和安全性。
本文将介绍自动跟随小车的原理和技术。
一、自动跟随小车的原理自动跟随小车由控制系统、传感器系统、导航系统和执行系统组成。
其中控制系统是整个系统的核心，它可以根据传感器系统和导航系统提供的信息，控制执行系统实现自主行驶和跟随目标。
自动跟随小车的原理可以分为以下几个方面：1. 传感器系统传感器系统是自动跟随小车的重要组成部分，它可以感知周围环境的变化并将这些信息传递给控制系统。
传感器系统通常包括激光雷达、超声波传感器、视觉传感器等。
这些传感器可以检测前方障碍物、测量距离和角度，以便自动跟随小车适应不同的环境。
2. 导航系统导航系统可以实时获取自动跟随小车的位置和前进方向，并将这些信息传递给控制系统。
导航系统通常采用全球定位系统（GPS）、惯性导航系统（INS）和激光雷达等技术，以提高自动跟随小车的导航精度和准确性。
3. 控制系统控制系统是自动跟随小车的核心，它可以根据传感器系统和导航系统提供的信息，控制执行系统实现自主行驶和跟随目标。
控制系统通常采用计算机控制技术和人工智能技术，以提高自动跟随小车的智能化和自主化。
4. 执行系统执行系统是自动跟随小车的执行部分，它可以根据控制系统的指令，控制小车的前进、停止、转向等动作。
执行系统通常采用电动机、减速器和轮子等技术，以提高自动跟随小车的运动性能和稳定性。
二、自动跟随小车的技术自动跟随小车的技术涉及到机械、电子、计算机和人工智能等多个领域。
在自动跟随小车的研发过程中，需要解决以下几个关键技术： 1. 传感器技术传感器技术是自动跟随小车的关键技术之一，它可以感知周围环境的变化并将这些信息传递给控制系统。
传感器技术的发展可以提高自动跟随小车的感知能力和适应性。
uwb自动跟随小车的工作原理
uwb自动跟随小车的工作原理
UWB自动跟随小车是通过超宽带或者称为UWB技术实现的。
UWB 技术是一种通过传输短时间、高速的脉冲信号进行通讯的无线通讯技术，它具有高精度定位、高数据传输速率、抗干扰性强等优点。
UWB自动跟随小车的工作原理可以分为两个步骤：定位和控制。
首先是定位。
UWB技术可以通过向空中发射短脉冲信号，然后通过对这些信号反射回来的时间、幅度、相位等信息进行测量来实现定位。
在UWB自动跟随小车中，可以将小车上装置的UWB芯片作为定位设备，通过发射脉冲信号，然后测量信号反射回来的信息，来确定小车的实时位置。
同时，UWB芯片还可以测量距离和方位角，因此可以实现高精度的定位。
接着是控制。
基于UWB芯片提供的信息，可以实现对小车的控制。
在UWB自动跟随小车中，可以通过将小车上的传感器和执行器与UWB芯片连接，实现对小车的追踪和控制。
例如可以采用PID控制算法，根据距离和方位角误差，实时调整小车的速度和方向，确保小车始终跟随目标物体行动。
总体而言，UWB自动跟随小车利用UWB技术实现了准确的定位和实
时的控制，使得小车可以优雅地追踪目标物体，并在一定的范围内跟随和调整自身的位置和运动方向。
自动跟随小车的系统设计
自动跟随小车的系统设计发布时间：2021-10-29T14:49:08.823Z 来源：《论证与研究》2021年9期作者：李成龙 裘 实 车玉倩 杨 凌[导读] 摘要：如今，随着社会经济的快速发展和城市人口的快速增加，城市的交通压力越来越大，严重的交通堵塞和交通事故时有发生。
因此，解决交通问题迫在眉睫，仅仅依靠交通管理部门是远远不够的。
也有必要从科技的角度来解决这个问题。
随着人工智能技术的快速发展，小车的智能化设计已经成为一种趋势，自动跟车逐渐进入人们的视野，而具有自动跟车功能的行李箱，如京东无人配送，也进入了商用。
自动跟车系统通过安装在小车上的传感器获取道路信息，通过通信技术实现车与车之间的通信，辅以算法分析，从而实现小车的自动跟车行驶。
自动跟车系统还可以降低堵车概率，检测可能发生的危险事故，避免交通事故。
自动跟随小车的系统设计李成龙 裘 实 车玉倩 杨 凌（南京工程学院 江苏 南京 211167） 摘要：如今，随着社会经济的快速发展和城市人口的快速增加，城市的交通压力越来越大，严重的交通堵塞和交通事故时有发生。
因此，解决交通问题迫在眉睫，仅仅依靠交通管理部门是远远不够的。
也有必要从科技的角度来解决这个问题。
随着人工智能技术的快速发展，小车的智能化设计已经成为一种趋势，自动跟车逐渐进入人们的视野，而具有自动跟车功能的行李箱，如京东无人配送，也进入了商用。
自动跟车系统通过安装在小车上的传感器获取道路信息，通过通信技术实现车与车之间的通信，辅以算法分析，从而实现小车的自动跟车行驶。
自动跟车系统还可以降低堵车概率，检测可能发生的危险事故，避免交通事故。
关键词：智能小车；自动跟随；系统设计本文以AT89S52单片机为核心，结合多个功能模块，设计了一种自动随动小车系统。
该系统利用QTI传感器监测的位置，控制两台电机的运行，从而实现两车的跟踪。
利用HC-05蓝牙设备实现两车之间的通信，通过控制两车的速度来保持两车之间的距离相对恒定。
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毕业设计（论文）中文题目自动跟随小车的设计与实现学院名称国际学院学生姓名专业电子信息工程班级学号指导教师2019年6 月摘要随着传感器、电机、微处理器等技术的不断发展和突破，为使人们的工作和生活更加高效便捷，智能电子产品作为必不可少的关键链条，在日常生活中发挥着越来越重要的作用。
本设计正是基于这一理念，成功构建出以超声波收发定位为基础，并通过单片机的作用来实现精准控制的某特定自动跟随小车，该小车将控制处理器设定为STM32型号的单片机，小车采用四轮步进电机进行驱动控制。
并借助于超声波发射器的作用，成功发送相应的超声波信号。
除此之外，小车中还配备接收器，将可成功接收来源于发射器所发送的超声波信号，并且通过声速、传递时间以及超声波接收器之间的距离，根据三边定位算法可以计算出目标的相对位置并反馈给单片机用于控制各部分电机的转速实现转弯、直行，从而使自动跟随小车能够360度转弯跟随。
论文首先大概介绍了当前主要的自动跟随方案，对比分析优缺点，之后详细的介绍本设计所采用的超声波定位跟随方案，并将方案的软硬件设计，包括传感器模块，无线模块，电机模块，电源模块等，并对超声波定位识别算法，小车的控制算法进行了调试改进。
最后，介绍小车的测试结果，分析自动跟随小车的整体性能。
结果表明，本科题采用的超声波识别定位方案可以高效、准确的得到目标的相对位置并实现近距离跟随。
关键词：自动跟随小车，STM32，超声波发送接收器，三边定位算法，电机控制AbstractWith the continuous development and breakthrough of technologies such as sensors, motors, microprocessors, etc., in order to make people's work and life more efficient and convenient, intelligent electronic products as an essential key chain play an increasingly important role in daily life. effect. This design is based on this concept, successfully built a specific automatic follow-up car based on the ultrasonic transmission and reception positioning, and through the role of the single-chip microcomputer to achieve precise control, the car will set the control processor to STM32 model of single-chip, car Drive control is performed using a four-wheel stepper motor. And by means of the action of the ultrasonic transmitter, the corresponding ultrasonic signal is successfully transmitted. In addition, the car is equipped with a receiver, which can successfully receive the ultrasonic signal transmitted from the transmitter, and can calculate the target according to the trilateral positioning algorithm by the speed of sound, the transmission time and the distance between the ultrasonic receivers. The relative position is fed back to the single-chip microcomputer to control the rotation speed of each part of the motor to achieve turning and straight running, so that the automatic following car can turn 360 degrees to follow. Firstly, the paper introduces the current main automatic following schemes, compares the advantages and disadvantages of the analysis, and then introduces the ultrasonic positioning following scheme adopted in this design in detail, and designs the software and hardware of the scheme, including sensor module, wireless module, motor module, power supply. Modules, etc., and the ultrasonic positioning recognition algorithm, the control algorithm of the car was debugged and improved. Finally, introduce the test results of the car and analyze the overall performance of the car. The results show that the ultrasonic recognition and positioning scheme adopted by the undergraduate problem can obtain the relative position of the target efficiently and accurately and achieve close range follow-up.Keywords: Automatically follow the car, STM32, Ultrasonic transmitter and receiver, Trilateration algorithm, Motor control目录第1章引言 11.1 研究背景和意义 11.2 国内外研究现状 21.2.1 国外研究现状 21.2.2 国内研究现状 21.3 小车开发工具介绍 31.3.1 STM32开发工具J-Link 31.3.2 STM32F103RCT6微控制器 41.3.3 STM32F103RCT6最小系统 51.4 论文结构 5 第2章分析与设计 62.1 定位跟随技术分析 62.1.1 无源定位技术 62.1.2 有源定位技术82.2 小车方案分析92.3 硬件分析102.4 软件分析112.5 开发环境介绍132.6 本章小结13 第3章硬件设计143.1 超声波发送接收模块143.1.1 超声波发送接收原理143.1.2 超声波电路设计153.2 2.4G无线模块173.2.1 发射接收模块183.3 电机驱动模块183.3.1 电机驱动电路设计183.3.1 电机驱动使用方法193.4 直流电机203.4.1 直流电机原理203.4.2 减速器介绍213.4.3 电机使用说明213.5 锂电池223.5.1 锂电池简介223.5.2 锂电池选择223.6 电源稳压模块233.6.1 DC-DC电路简介233.6.2 Buck电路设计233.7 锂电池充电器243.7.1 三节锂电池充电设计243.8本章小结26 第4章软件设计274.1 软件设计概要274.2 超声波定位算法的原理和实现274.2.1 三边测量定位算法274.2.2 算法实现方案294.3 方向控制304.3.1 舵机介绍304.3.1 舵机工作原理314.3.1 舵机控制方法314.4 超声波传播距离测量334.5 本章小结34 第5章总结与展望355.1 主要工作与创新点355.2 后续研究工作展望35参考文献36 致谢37第1章引言1.1 研究背景和意义现如今，各种类型的计算机技术逐步获得相对稳定的蓬勃发展，多样化智能化技术愈加相对广泛的实际应用。
在此背景下，智能小车应运而生，并且涉及到电子以及机械等多样化领域。
不仅如此，在当前时期，机器人技术日益获得相对稳定的迅猛发展，不仅渗透至考古以及国防等专业领域，更是逐渐走入千家万户，成为随处可见的日常工具。
从本质上而言，智能小车实则属于机器人技术的范畴，若对其进行科学深入的细致研究，则必将能够切实推进智能机器人技术在未来一段时期的稳定发展。
正因围绕智能技术而进行的研究如火如荼的盛行起来，故而全球学者纷纷关注于多样化技术所含的应用价值。
事实上，在各种类型的电子类竞赛中，均会涉及到智能小车的相关内容，不仅如此，全球各大高校也纷纷关注于在此方面的实践教学。
现如今，自动驾驶技术已经成为近年来的一个热门话题，正逐步呈现出接近实用化的趋势，相比起来，智能小车看起来可能微不足道，但是细究自动驾驶车辆的技术原理，都是首先应用在智能小车上发展成熟的技术，可见其巨大的研究意义。
本设计就是在这样的背景下提出的，可以应用于校园图书馆还书、家庭看护、快递配送等许多方面，所以本设计与实际应用相结合，现实意义很强。
从长远角度来看，智能小车在未来一段时期必将获得相对广泛的实际应用。
若将传感器技术以及相应的自动驾驶技术进行良好衔接，则将能够促进汽车持续保持自适应巡航，并可达到尤为良好的驾驶状态。
实际上，智能小车不仅能够适用于码头以及工厂等场合，执行监管以及消防灭火等一系列关键任务，而且还能和城市等新场景相互结合，承担起远程智能还书，最后一公里快递配送等任务。
1.2 国内外研究现状1.2.1 国外研究现状现如今，全球各国均纷纷针对智能小车，进行科学合理的细致研究。
20世纪60年代，机器人领域中成功衍生出移动机器人。