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智能小车巡航系统应用程序开发设计方案

--道路监测（清障）收集场景

引言

智能小车是一个集环境感知、规划决策，自动行驶等功能于一体的智能轮式机器人，它集中地运用了计算机、传感、信息、通信、导航及自动控制等技术，是典型的高新技术综合体。智能小车作为现代高科技的产物，是21世纪的科技亮点之一。智能小车技术的发展，应该说它是科学技术发展的一个综合性结果。同时，它为社会经济发展产生了一门有着重大影响的科学技术，它的发展归功于在第二次世界大战后各国加强了经济的投入，而对轮式机器人的研究成果又提高了本国的经济的发展水平。比如说日本战后开始进行汽车工业，这时候由于它人力的缺乏，它迫切需要一种机器人来进行大批量的制造，提高生产效率降低劳动成本，这是社会发展本身的一个需求。另一方面它也是生产力发展的必然结果，也是人类自身发展的必然结果，人类在不断探讨自然、认识自然、改造自然过程中，需求一种能够解放人的自动化装置。那么这种自动化装置就是代替人们能够从事复杂和繁重的体力劳动，实现人们对不可达到的世界的认识和改造，这也是人们在科技发展过程中的一个客观需要。但另一方面，尽管人们有各种各样好的想法，它也归功于电子技术，计算机技术及制造技术等相关技术的发展提供额强大技术保证[2]。

目前，许多国家已经把智能小车方面的比赛作为创新教育的战略性手段。智能小车涉及到多个学科，如：电工、机械、自动控制、人工智能、传感技术等，是众多领域中的高科技。智能小车比赛是一种高科技对抗活动，各国专家学者通过这项竞赛，不断推进了轮式机器人方面的研究，通过不断改进轮式机器人寻址速度和算法研究，试图让轮式机器人更接近智能化，它集高科技、娱乐和竞赛于一体，引起了各国的广泛关注和极大兴趣，从而推动了轮式机器人的研究热潮。

本设计方案将完成一个智能清障小车，应用于道路监测（清障）收集场景，主要对道路进行监测，并能监测道路上的障碍物并将障碍物清除收集，如遇火源还能及时报警。

本设计拟采用STM32设计了一种嵌入式智能巡航小车，在传感器、电机驱动和手机APP软件的控制下，能够智能地完成行走路线探测、监测障碍物、清除障碍物、火源报警等任务，具有一定的独立性和智能性。

需求分析

根据应用场景分析，明确智能小车的功能模块如下：

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电源模块：主要负责对智能小车供电。

避障模块：主要对道路障碍物进行检测，并采用机器手对障碍物进行清理。

消防模块：主要对道路易燃、易爆等障碍物进行检测，如果发现火源及时报警。

摄像头模块：主要反馈场景实时情况，辅助控制者及时处理。

通信模块：主要负责收集APP对小车的远程控制及API调用。

巡航模块：主要负责小车能按规定路线巡航。

（3）硬件设计方案

经过反复论证，我们最终确定了如下方案：

1）车体用购买的金属材料四轮驱动小车。

2）火源监测装置。

3）采用stm32单片机作为主控制器。

4）通过双电源为系统供电：12V稳压电源一方面为电机供电，另一方面经LM7805降压后为舵机以外的其它模块供电；5V干电池直接供舵机使用。

5）L298N作为直流电机的驱动芯片。

6）采用OV7670摄像头进行路面信息采集。

7）采用电动机械手作为清障工具。

软件设计方案

1.开发软件

APP开发主要有两大阵营，其一是***推出的IOS系统，其二是***主导的Android系统。

Android Studio是Google推出基于IntelliJIDEA的Android应用开发集成开发环境（IDE），而且提供了更多提高Android应用的构建效率的功能；

1) 基于G 内容过长，仅展示头部和尾部部分文字预览，全文请查看图片预览。 ;

3.功能流程图

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（5）测试要求

5.1 测试场景介绍

实验采用510mmx220mm的长方形黑色轨道对智能小车系统进行测试，实验轨道如图5-1所示，在黑线上放置障碍物，小车沿黑线循迹行驶过程的中，通过障碍物检测及清除单元，配合小车运动达到清障目的。实验的成功与否就在于能否检测并清除障碍物并且小车最终并回到起点。

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5.2 测试方法

当机械手夹持障碍物后，就需要配合小车运动，将黑线上的障碍物清除，如图5-4所示，小车向右旋转90度并向前运动一段距离，机械手打开，放下障碍物后小车后退并左转回到黑线上，如图5-5所示，障碍物离开了黑线，小车继续进行循迹运动。

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