基于Arduino的智能避障自动导引车设计

基于Arduino的智能避障自动导引车设计

自动导引车（AGV）可以在制定的路线上移动并完成运输、巡逻以及装卸等功能，因此人们可以在生活中用它来解决一些繁重甚至于危险的工作，这也极大地方便于人们的工业生产以及生活运输管理。避障是AGV小车中一项很关键的技术，因为它的正常运行才能避免小车与其他东西碰撞与摩擦以至于防止小车的损坏。目前，AGV小车大多采用单个传感器实现单面避障，但单面避障存在着固有的缺陷，如：障碍物探测缓慢、避障成功率较低等。因此，本文提出了一种基于Arduino的智能避障自动导引车设计方案。

2 硬件结构设计

2.1 传感器模块

目前用于避障的传感器大多使用红外传感器以及超声波传感器两类。但由于红外传感器受光照环境影响较大，检测距离长短也会因光源变化而受到限制，而超声波模块受环境影响相对较小，适应性更强，因此在本方案中采用超声波传感器来实现测距避障的功能。

超声波是指频率高于20KHz的机械波，通常依靠空气这种广泛存在的介质进行传播，通过测算发出超声波到接收回波的时间以及接收超声波的强弱，可以对障碍物距离以及其物理形态进行判断。

在本实验中，小车上安装了US-100超声波模块。该模块可以实现0-4.5m的非接触测距，可以满足测距避障这个功能。

2.2 控制系统

小车的控制核心是由Arduino Mega2560及其相关电路组成。Ardumo价格便宜，它的一些电子电路及底层驱动库已经被写进了一个个模块当中，因此人们不需要懂得太复杂的编程，只要懂得一些简单的逻辑关系便可以很好地使用它。在Mega2560单片机板上分配有多路数字信号输入输出口和模拟信号输入口，可以实现对各种信号进行采集与分析并做出反应，亦可接入外设完成一系列复杂的功能。

Arduino类单片机操作方便，程序编写简洁，采用Arduino IDE软件可以在电脑上实现快速编译、下载、调试、维护等步骤。

2.3 动力模块

小车采用了四轮架构，保证了运载物体时的平稳，其中车子前面两个轮子均为万向球，后面两个轮子均为动力轮。为了小车具备有一定的载重能力与驱动能力，两个后轮的驱动电机采用了直流电压12V 的大功率直流减速电机。这种电机具有较大的力矩，可以带动比较沉重的货物，通过控制这两个动力轮具备不同的速度，产生一定的速度差，便可以利用差速改变小车的方向，从而实现小车检测到障碍物后换向的功能，如图1所示。差速转向的方法简化了小车的机械结构，使小车可以稳定转弯，保证了货物在小车改变方向时不会轻易倾斜或掉落。同时小车使用了7500mAh容量，输出为12V的可充电锂离子电池作为动力