2 寻迹控制
机器人寻迹控制示意图如图3所示,机器人采用前轮驱动后轮辅助的三轮差动式行走方式。车体前部两轮均为主动轮,由两个电机分别驱动,利用它们的转速差来控制机器人运动方向;后轮为从动万向轮,仅起着支撑车体的作用。车底板前部以车体中心线为轴线对称放置着3个自制的红外光电传感器,作为机器人的寻迹传感器。
机器人寻迹场地中除了黑线,其他区域均为白色。当传感器正下方为黑线时,输出“0”状态,当其为白色区域时,输出“1”状态。因此,理论上3个传感器输出的组合状态会有8种,如表1所列。每一种组合状态都对应着一种机器人下一步的行走动作,共有前进、左转、快速左转、右转、快速右转、原地旋转、停止7种动作。
注:“+”指车轮向前运动,“-”表示车轮向后运动,“1.0”、“0.3”指的是控制相应电机转速的PWM波的占空比,可根据实际需要在程序中修改。
本机器人有着双级转弯的设计,即普通转弯和快速转弯。当机器人对黑线的偏离量比较小时,使用普通转弯,即两个驱动轮都向前运动,速度一大一小,依靠两轮的速度差来实现转弯;而当机器人偏离黑线较远时,使用快速转弯,即两个驱动轮一个向前运动,一个向后运动,这样能迅速实现转弯。普通转弯用于大半径弯道、大角度折道,而快速转弯则用于小半径弯道和直角锐角折道等非平滑过渡路线。对于非封闭路线,还设计了原地旋转的动作,来实现原路返回:一旦机器人小车走完全程,3个传感器将均检测到白色区域,输出组合状态“111”,此时一轮全速前进,一轮全速后退,小车原地旋转,直到掉过头来传感器检测到黑线为止。
3 程序设计
程序设计时,采用汇编语言编程。其思路为:第1步,系统初始化后,读取单片机P2口的值,然后对其P2.0、P2.1、P2.2按位取与,得到传感器模块的组合值。第2步,将得到的组合值与预定的值比较,若相等则执行相应的动作,否则继续比较,直到获得正确的动作。比较完全部动作后,转到第1步重新扫描传感器的状态值。