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[导航与控制] TFmini 与舵机结合的小车避障应用方案

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发表于 2019-7-4 13:35:15 | 显示全部楼层 |阅读模式
1.试验设备及接线
1.1实验设备  
  • MiniQ 桌面机器人底盘

    机器人小车1.png
- 底盘直径:122mm
- 轮子直径:42mm
- 底盘高度:15mm
- 兼容 Arduino 标准板及 Romeo 控制器固定孔
- 电机参数:
  •    N20 电机电压:3-9V
  •   无负载转速:13000rpm
  •   50:1 减速箱
  •   260rpm@6V
  •   40mA@6V
  •   360mA 堵转@6V
  •   10 盎司英寸扭矩@6V

  • Romeo 三合一 Arduino 兼容控制器
机器人小车2.png
- 采用 Atmel Atmega328 单片机
- Arduino UNO bootloader
- 完全兼容 Aruduino UNO 的端口布局
- 集成 APC220 无线数传和 DF-BluetoothV3(SKU:TEL0026)蓝牙模块接口
- 支持 5 组 I2C 总线接口
- 支持两路电机驱动,峰值电流 2A,4 个控制口使用跳线切换
- 外部输入电压范围:6V~20V
- 更详细的参数介绍详见附录的网页地址。

  • MiniQ 小车上层安装板
小车3.png

  • Benewake TFmini 标版
小车4.png

TFmini 详细参数见 TFmini 使用说明。

  • 9g 舵机
小车5.png
1.2接线
小车6.png

2.小车避障原理
小车启动后,小车开始向前运动。当雷达探测到前方阈值内有障碍物时,小车停止运动,开始左右扫描寻路。舵机搭载 TFmini 从 90°开始向 180°扫描,然后从 180°向 0°扫描。
小车7.png
当扫描方向无障碍物时,小车向此方向转向,舵机回正到 90°。若从左至右扫描一圈都没有可以行进的路线,则小车后退,舵机回正。
逻辑流程图如下所示:
小车8.png
3.注意事项
  • 当前避障原理模型只用来抛砖引玉,探索用 TFmini 避障的可行性,并不能大范围的适用于大规模的商业场景,如有需要,应以专业软件开发人员的代码为准。
  • 搭载的外部电源过重时,会影响小车车轮的摩擦力,可能两个车轮的转速不一致,导致小车并不能按照轨迹行驶。
  • 小车车轮在光滑地面有可能造成空转的现象,导致小车不能走直线。
  • 如果单独对 TFmini 外部供电,则需将外部电源和控制板共地处理。
  • 如果搭载更高复杂度的程序,要考虑芯片的能力,当前开发板在跑程序时已经发现会有卡顿的现象。
4.附录
4.1代码
#include <Servo.h>
Servo myservo;
int pos=90; //定义舵机角度
bool flag=true;//定义舵机转向
float dist_f;//定义 foward 方向距离
float dist_s;//定义 sideway 方向距离
int E1=5; //定义 M1 使能
int E2=6; //定义 M2 使能
int M1=4; //定义 M1 控制
int M2=7; //定义 M2 控制
int temp_distance =0;
/**

* 双轮停止
*/
void brake(void){
digitalWrite(E1,LOW); //给 E1 低电平
digitalWrite(E2,LOW); //给 E2 低电平
}
/**
* 双轮前进
*/
void advance(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,LOW);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,LOW);
}
/**
* 双轮后退
*/
void back(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,HIGH);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,HIGH);
}
/**

* 左转
*/
void turn_L(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,LOW);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,HIGH);
}
/**
* 右转
*/
void turn_R(char a, char b){
analogWrite(E1,a);
digitalWrite(M1,HIGH);
analogWrite(E2,b);
digitalWrite(M2,LOW);
}
/**
* 读取 TFmini 测量结果
*/
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);
//舵机的插口在 4
myservo.attach(4);
brake();
/*
* 将雷达指向前方
*/
myservo.write(pos);
/*
* 设置轮胎电机输出口
*/
pinMode(4,OUTPUT);
pinMode(5,OUTPUT);
pinMode(6,OUTPUT);
pinMode(7,OUTPUT);
delay(10);
}
void loop() {
/*
* 读数一次
*/
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);
}
/*
* 设置 30CM 阈值
*/
if(distance <= 30 && distance > 0){
temp_distance = distance;
}
delay(10);
/*
* 判断读数距离
* 如果度数距离小于阈值,则停车,开始向左向右扫描,直到扫描出有空隙可以走,然后车轮转
弯,然后扫描器回正
* 如果读数距离大于阈值,则开车
*/
if(temp_distance <= 30 && temp_distance >= 0){
brake();
/*
* 判断当前舵机应该向左还是向右转
*/
if(flag){
if(pos<170){
pos=pos+45;

}else{
flag = false;
}
/*
* 如果探测距离大于阈值,则舵机回正,小车转向
*/
if(distance > 32){
pos = 90;
myservo.write(pos);
delay(1200);
//判断小车回正方向
if(pos >= 90){
turn_L(35,35);
}else{
turn_R(35,35);
}
delay(250);
temp_distance = distance;
}
/*
* 如果探测距离小于阈值,则继续扫描
*/
else{
myservo.write(pos);
delay(1200);
}
}else{
if(pos>10){
Page 14
pos=pos-45;
}else{
flag=true;
}
/*
* 如果探测距离大于阈值,则舵机回正,小车转向
*/
if(distance > 32){
pos = 90;
myservo.write(pos);
delay(1200);
//判断小车回正方向
if(pos >= 90){
turn_L(35,35);
}else{
turn_R(35,35);
}
delay(250);
temp_distance = distance;
}
/*
* 如果探测距离小于阈值,则继续扫描
*/
else{
myservo.write(pos);
delay(1200);
}
}
Page 15
}
/*
* 如果前方没有障碍物,直行
*/
else if(distance > 32 && distance < 1200){
advance(35,35);
}
/*
* 如果雷达挂了,小车停止
*/
else if(distance == -3){
brake();
}
}



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