智能小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)-基于STM32 課件 【ch14】實(shí)驗(yàn)12-避障應(yīng)用實(shí)驗(yàn)

實(shí)驗(yàn)12避障應(yīng)用實(shí)驗(yàn)智能小車(chē)系統(tǒng)設(shè)計(jì)——基于STM32避障模式是指智能小車(chē)能檢測(cè)到障礙物，并主動(dòng)避開(kāi)障礙物繼續(xù)前進(jìn)的狀態(tài)。本章將編寫(xiě)智能小車(chē)避障應(yīng)用程序，實(shí)現(xiàn)在避障模式下，小車(chē)能主動(dòng)識(shí)別墻面、臺(tái)階等障礙物，并自主避開(kāi)障礙物。避障模式為小車(chē)自主運(yùn)行模式，不受人為控制，類(lèi)似于自動(dòng)駕駛。01實(shí)驗(yàn)內(nèi)容學(xué)習(xí)智能小車(chē)避障模式的工作原理，利用小車(chē)電機(jī)、超聲測(cè)距、避障模塊和尋跡驅(qū)動(dòng)模塊，編寫(xiě)智能小車(chē)避障應(yīng)用程序，并完成測(cè)試。實(shí)驗(yàn)內(nèi)容02實(shí)驗(yàn)原理實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)超聲測(cè)距模塊計(jì)算角度在避障模式中，遇到墻面是比較常見(jiàn)的情況，小車(chē)遇到墻面時(shí)的示意圖如圖14-1所示。首先計(jì)算出需要旋轉(zhuǎn)的角度(α),然后計(jì)算出旋轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)(小車(chē)通過(guò)旋轉(zhuǎn)時(shí)間長(zhǎng)短來(lái)控制轉(zhuǎn)動(dòng)角度),最后選擇左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)一定角度，達(dá)到避開(kāi)墻面的目的。實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)超聲測(cè)距模塊計(jì)算角度超聲測(cè)距模塊的感應(yīng)角度只有15°,當(dāng)它與被檢測(cè)物體之間的傾角大于15°時(shí)，超聲測(cè)距模塊發(fā)出的超聲波將會(huì)被反彈到其他方向，超聲波在經(jīng)過(guò)多次反射之后才有可能傳回超聲測(cè)距模塊，使得檢測(cè)精度大大降低。這樣的誤差具有隨機(jī)性，與實(shí)驗(yàn)環(huán)境有關(guān)。實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)超聲測(cè)距模塊計(jì)算角度如圖14-1所示，小車(chē)與墻面間的傾角(β)一般大于15°,所以不能根據(jù)x、y和z的測(cè)量距離來(lái)計(jì)算α角。而舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，舵機(jī)與小車(chē)的相對(duì)角度是已知的，因此這里用搜尋法計(jì)算α角。實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)超聲測(cè)距模塊計(jì)算角度如圖14-1所示，小車(chē)與墻面間的傾角(β)一般大于15°,所以不能根據(jù)x、y和z的測(cè)量距離來(lái)計(jì)算α角。而舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，舵機(jī)與小車(chē)的相對(duì)角度是已知的，因此這里用搜尋法計(jì)算α角。實(shí)驗(yàn)原理通過(guò)超聲測(cè)距模塊計(jì)算角度如圖14-1所示，小車(chē)與墻面間的傾角(β)一般大于15°,所以不能根據(jù)x、y和z的測(cè)量距離來(lái)計(jì)算α角。而舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，舵機(jī)與小車(chē)的相對(duì)角度是已知的，因此這里用搜尋法計(jì)算α角。通過(guò)超聲測(cè)距模塊計(jì)算角度

舵機(jī)計(jì)算角度的流程圖如圖14-2所示。這里設(shè)置了最小旋轉(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)，因?yàn)樾D(zhuǎn)時(shí)長(zhǎng)過(guò)短將導(dǎo)致小車(chē)轉(zhuǎn)向失敗，最小值應(yīng)不低于150ms。實(shí)驗(yàn)原理避障模式流程

避障模式流程圖如圖14-3所示，下面介紹其中的關(guān)鍵部分。(1)智能小車(chē)檢測(cè)到無(wú)障礙物或踏空，繼續(xù)前進(jìn)。(2)小車(chē)檢測(cè)到有障礙物后稍微后退，起到的作用是緊急剎車(chē)。(3)小車(chē)檢測(cè)到左、右均有障礙物，表明小車(chē)遇到了墻角，此時(shí)可以根據(jù)小車(chē)與兩面墻之間的距離差異來(lái)選擇左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)。實(shí)驗(yàn)原理03實(shí)驗(yàn)步驟步驟1:復(fù)制文件并編譯原始工程

首先，將“D:STM32KeilTest\Material\12.避障應(yīng)用實(shí)驗(yàn)”文件夾復(fù)制到“D:\STM32KeilTesttProduct”文件夾中。然后，雙擊運(yùn)行“D:STM32KeilTestProduct12.避障應(yīng)用實(shí)驗(yàn)\Project”文件夾中的STM32KeilPrj.uvprojx,參見(jiàn)4.3節(jié)步驟1驗(yàn)證原始工程，若原始工程正確，則進(jìn)入下一步操作。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟步驟3:完善AvoidObstacle.h文件

首先，在AvoidObstacle.c文件的“包含頭文件”區(qū)，添加代碼#include"Avoidobstacle.h",完成添加后，單擊圈按鈕進(jìn)行編譯。編譯結(jié)束后，在Project面板中，雙擊AvoidObstacle.c下的AvoidObstacle.h。在AvoidObstacle.h文件中，添加防止重編譯處理代碼，如程序清單14-1所示。實(shí)驗(yàn)步驟實(shí)驗(yàn)步驟步驟4:完善AvoidObstacle.c文件在AvoidObstacle.c文件的“包含頭文件”區(qū)添加頭文件，如程序清單14-3所示。實(shí)驗(yàn)步驟步驟4:完善AvoidObstacle.c文件在AvoidObstacle.c文件的“枚舉結(jié)構(gòu)體定義”區(qū)，添加結(jié)構(gòu)體StructAvoidProc的聲明代碼，如程序清單14-5所示。StructAvoidProc用于存儲(chǔ)避障模式中的各種參數(shù)，下面按照順序介紹其中的成員變量。(1)obstacleSts為有障礙標(biāo)志，其值為1時(shí)，表示小車(chē)遇到障礙；為0時(shí)，小車(chē)正常前進(jìn)。(2)leftDis表示小車(chē)左側(cè)(舵機(jī)135°)超聲測(cè)距結(jié)果。(3)rightDis表示小車(chē)右側(cè)(舵機(jī)45°)超聲測(cè)距結(jié)果。(4)directDis表示小車(chē)正前方(舵機(jī)90°)超聲測(cè)距結(jié)果。(5)speedLower表示小車(chē)前進(jìn)速度，1800～2400為最佳，最大不能超過(guò)7200。(6)spcedFaster表示小車(chē)左、右旋轉(zhuǎn)速度，小車(chē)在左、右旋轉(zhuǎn)時(shí)需要較大的速度，以6400左右為最佳，最大不要超過(guò)7200。(7)spinTime表示小車(chē)左、右旋轉(zhuǎn)的時(shí)間。實(shí)驗(yàn)步驟步驟5:完善避障應(yīng)用層

在Common.c文件的“包含頭文件”區(qū)添加頭文件，如程序清單14-10所示。實(shí)驗(yàn)步驟步驟6:編譯及下載驗(yàn)證

代碼編寫(xiě)完成并編譯成功后，將程序下載到STM32微控制器中。下載完成后，調(diào)節(jié)智能小車(chē)左、右兩側(cè)的避障模塊和正下邊的尋跡模塊。調(diào)節(jié)好后按KEY?