TFmini與舵機結合的機器人小車避障應用方案

raoyi 發(fā)布于2019-08-26 10:09 / 1185人閱讀

摘要：舵機接線小車避障原理小車啟動后，小車開始向前運動。搭載的外部電源過重時，會影響小車車輪的摩擦力，可能兩個車輪的轉速不一致，導致小車并不能按照軌跡行駛。小車車輪在光滑地面有可能造成空轉的現(xiàn)象，導致小車不能走直線。

1.試驗設備及接線
1.1實驗設備
? MiniQ 桌面機器人底盤

底盤直徑：122mm

輪子直徑：42mm

底盤高度：15mm

兼容 Arduino 標準板及 Romeo 控制器固定孔

電機參數(shù)：

? N20 電機電壓：3-9V
? 無負載轉速：13000rpm
? 50：1 減速箱
? 260rpm@6V
? 40mA@6V
? 360mA 堵轉@6V
? 10 盎司英寸扭矩@6V

? Romeo 三合一 Arduino 兼容控制器

采用 Atmel Atmega328 單片機

Arduino UNO bootloader

完全兼容 Aruduino UNO 的端口布局

集成 APC220 無線數(shù)傳和 DF-BluetoothV3(SKU:TEL0026)藍牙模塊接口

支持 5 組 I2C 總線接口

支持兩路電機驅動，峰值電流 2A，4 個控制口使用跳線切換

外部輸入電壓范圍：6V~20V

更詳細的參數(shù)介紹詳見附錄的網(wǎng)頁地址。

? MiniQ 小車上層安裝板

? Benewake TFmini 標版

TFmini 詳細參數(shù)見 TFmini 使用說明。

? 9g 舵機

1.2接線

2.小車避障原理
小車啟動后，小車開始向前運動。當雷達探測到前方閾值內有障礙物時，小車停止運動，開始左右掃描尋路。舵機搭載 TFmini 從 90°開始向 180°掃描，然后從 180°向 0°掃描。

當掃描方向無障礙物時，小車向此方向轉向，舵機回正到 90°。若從左至右掃描一圈都沒有可以行進的路線，則小車后退，舵機回正。
邏輯流程圖如下所示：

3.注意事項
? 當前避障原理模型只用來拋磚引玉，探索用 TFmini 避障的可行性，并不能大范圍的適用于大規(guī)模的商業(yè)場景，如有需要，應以專業(yè)軟件開發(fā)人員的代碼為準。
? 搭載的外部電源過重時，會影響小車車輪的摩擦力，可能兩個車輪的轉速不一致，導致小車并不能按照軌跡行駛。
? 小車車輪在光滑地面有可能造成空轉的現(xiàn)象，導致小車不能走直線。
? 如果多帶帶對 TFmini 外部供電，則需將外部電源和控制板共地處理。
? 如果搭載更高復雜度的程序，要考慮芯片的能力，當前開發(fā)板在跑程序時已經(jīng)發(fā)現(xiàn)會有卡頓的現(xiàn)象。
4.附錄
4.1代碼

include

Servo myservo;
int pos=90; //定義舵機角度
bool flag=true;//定義舵機轉向
float dist_f;//定義 foward 方向距離
float dist_s;//定義 sideway 方向距離
int E1=5; //定義 M1 使能
int E2=6; //定義 M2 使能
int M1=4; //定義 M1 控制
int M2=7; //定義 M2 控制
int temp_distance =0;
/**

雙輪停止

*/
void brake(void){
digitalWrite(E1,LOW); //給 E1 低電平
digitalWrite(E2,LOW); //給 E2 低電平
}
/**

雙輪前進

*/
void advance(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,LOW);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,LOW);
}
/**

雙輪后退

*/
void back(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,HIGH);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,HIGH);
}
/**

左轉

*/
void turn_L(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,LOW);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,HIGH);
}
/**

右轉

*/
void turn_R(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,HIGH);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,LOW);
}
/**

讀取 TFmini 測量結果

*/
void getTFminiData(int distance, int strength) {
static char i = 0;
char j = 0;
int checksum = 0;
static int rx[9];
if(Serial.available()) {
rx = Serial.read();
if(rx[0] != 0x59) {
i = 0;
} else if(i == 1 && rx[1] != 0x59) {
i = 0;
} else if(i == 8) {
for(j = 0; j < 8; j++) {
checksum += rx[j];
}
/*
if(rx[8] == (checksum % 256)) {
distance = rx[2] + rx[3] 256;
strength = rx[4] + rx[5] 256;
}*/
distance = rx[2] + rx[3] 256;
strength = rx[4] + rx[5] 256;
i = 0;
} else {
i++;
}
}
}
void setup() {
// put your setup code here, to run once:
Serial.begin(115200);
//舵機的插口在 4
myservo.attach(4);
brake();
/*

將雷達指向前方

*/
myservo.write(pos);
/*

設置輪胎電機輸出口

*/
pinMode(4,OUTPUT);
pinMode(5,OUTPUT);
pinMode(6,OUTPUT);
pinMode(7,OUTPUT);
delay(10);
}
void loop() {
/*

讀數(shù)一次

*/
int distance = 0;
int strength = 0;
getTFminiData(&distance, &strength);
while(!distance) {
getTFminiData(&distance, &strength);
Serial.print("Distance: ");
Serial.print(distance);
Serial.print("cm ");
Serial.print("strength: ");
Serial.println(strength);
}
/*

設置 30CM 閾值

*/
if(distance <= 30 && distance > 0){
temp_distance = distance;
}
delay(10);
/*

判斷讀數(shù)距離

如果度數(shù)距離小于閾值，則停車，開始向左向右掃描，直到掃描出有空隙可以走，然后車輪轉彎，然后掃描器回正

如果讀數(shù)距離大于閾值，則開車

*/
if(temp_distance <= 30 && temp_distance >= 0){
brake();
/*

判斷當前舵機應該向左還是向右轉

*/
if(flag){
if(pos<170){
pos=pos+45;
}else{
flag = false;
}
/*

如果探測距離大于閾值，則舵機回正，小車轉向

*/
if(distance > 32){
pos = 90;
myservo.write(pos);
delay(1200);
//判斷小車回正方向
if(pos >= 90){
turn_L(35,35);
}else{
turn_R(35,35);
}
delay(250);
temp_distance = distance;
}
/*

如果探測距離小于閾值，則繼續(xù)掃描

*/
else{
myservo.write(pos);
delay(1200);
}
}else{
if(pos>10){
pos=pos-45;
}else{
flag=true;
}
/*

如果探測距離大于閾值，則舵機回正，小車轉向

*/
if(distance > 32){
pos = 90;
myservo.write(pos);
delay(1200);
//判斷小車回正方向
if(pos >= 90){
turn_L(35,35);
}else{
turn_R(35,35);
}
delay(250);
temp_distance = distance;
}
/*

如果探測距離小于閾值，則繼續(xù)掃描

*/
else{
myservo.write(pos);
delay(1200);
}
}
}
/*

如果前方?jīng)]有障礙物，直行

*/
else if(distance > 32 && distance < 1200){
advance(35,35);
}
/*

如果雷達掛了，小車停止

*/
else if(distance == -3){
brake();
}
}
如您認可上述經(jīng)驗，歡迎您的聯(lián)系：
010-57456983
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