1、計算機(jī)與信息科學(xué)學(xué)院張元立項目背景及意義無人駕駛兩輪巡邏機(jī)器人介紹項目研究成果及后期展望軟件算法分析軟件算法分析硬件系統(tǒng)硬件系統(tǒng)市場價值一 代替安保人員進(jìn)行不分晝夜巡邏；二 應(yīng)用于危險惡劣環(huán)境或者陌生環(huán)境中降低人員受傷害的可能；國內(nèi)外現(xiàn)狀：谷歌已經(jīng)對外展示了其研發(fā)的無人駕駛汽車；英美等大國及路虎、捷豹等汽車都在研發(fā)無人駕駛汽車；國內(nèi)紅旗汽車多家企業(yè)也將無人駕駛智能車作為研發(fā)重點(diǎn)。研究目標(biāo)：研發(fā)一個能避障又能視頻監(jiān)控的兩輪巡邏機(jī)器人，能實現(xiàn)自主巡邏； 選用意法半導(dǎo)體 (STMicroelectronics)的STM32F103xE系列芯片作為巡邏車主控芯片，該芯片基于ARM Cortex-M內(nèi)核

2、。 采用STM32F103xE芯片，設(shè)計巡邏機(jī)器人控制器，拓展紅外感應(yīng)模塊，完成自動避障功能，拓展慣性傳感器（陀螺儀），實現(xiàn)兩輪巡邏機(jī)器人的自平衡，將圖形圖像處理技術(shù)應(yīng)用于行駛路徑的規(guī)劃，從而搭建無人駕駛兩輪巡邏機(jī)器人。由于硬件電路采用模塊化設(shè)計，其主要結(jié)構(gòu)分為傳感器，主控，驅(qū)動以及電源。傳感器部分的電路主要集中在攝像頭與編碼器部分，主控由stm32的最小系統(tǒng)構(gòu)成，驅(qū)動則由直流電機(jī)電調(diào)和舵機(jī)構(gòu)成。釆集模塊:釆集模塊主要由CMOS 的0V7670攝像頭對圖像進(jìn)行釆集。STM32F103處理器：該模塊是整個系統(tǒng)的核心和大腦部件，所有的信息都要由它處理。自平衡算法實現(xiàn)自平衡算法實現(xiàn)圖像采集及處理圖像

3、采集及處理射頻傳輸實現(xiàn)射頻傳輸實現(xiàn)平衡控制：通過控制兩個電機(jī)正反方向運(yùn)動保持小車直立平衡狀態(tài)；速度控制：通過調(diào)節(jié)小車的傾斜角度來實現(xiàn)速度控制，本質(zhì)上是通過轉(zhuǎn)速來實現(xiàn)小車速度控制；方向控制：通過控制兩個電機(jī)之間的轉(zhuǎn)動差速實現(xiàn)轉(zhuǎn)向控制。PID算法在過程控制中，按偏差的比例、積分、微分進(jìn)行控制的PID控制器（亦稱PID調(diào)節(jié)器）是應(yīng)用最為廣泛的一種自動控制器。圖像采集系統(tǒng)是基于CMOS圖像傳感器0V7670的攝像頭。0V7670的最大分辨率為320*640。兩種情況：一 循跡功能實現(xiàn)二 實時遙控規(guī)劃路徑，布置軌道通過圖像傳感器獲取圖像，將圖像轉(zhuǎn)換為黑白二值圖像，再進(jìn)行圖像分割及邊緣跟蹤，循跡功能實現(xiàn)。通過擴(kuò)展射頻模塊，將射頻信號傳輸?shù)浇邮芙K端上，便于觀看巡邏機(jī)器人所獲取圖像信息，以實現(xiàn)巡邏機(jī)器人的路徑規(guī)劃。巡邏機(jī)器人獲取圖像終端接收并反饋射頻無人駕駛兩輪巡邏機(jī)器人硬件搭建基本完成；無人駕駛兩輪巡邏機(jī)器人自平衡和循跡功能基本實現(xiàn)；后期展望