PAGEI摘要隨著工業(yè)自動(dòng)化程度的提高和科技水平的提高，車輛的智能程度也隨之提升。其中，以尋跡機(jī)器人為主要研究對(duì)象，在大學(xué)校園中已初步實(shí)現(xiàn)了無人駕駛的概念。本項(xiàng)目是以STC89S52單片機(jī)作為控制系統(tǒng)的核心，通過對(duì)前方路面上的多種傳感信號(hào)進(jìn)行采集與處理，實(shí)現(xiàn)對(duì)行進(jìn)方向與速度的控制。該系統(tǒng)具有對(duì)車輛的快速平穩(wěn)行駛狀況進(jìn)行自動(dòng)辨識(shí)、對(duì)行駛中的障礙顏色進(jìn)行辨識(shí)、并對(duì)行駛中的障礙物進(jìn)行判斷并確定行駛方向。在此基礎(chǔ)上，提出了一種基于多個(gè)傳感器的新方法，即通過對(duì)各種傳感器的信息進(jìn)行采集、處理，來檢測(cè)路面狀態(tài)及障礙。該系統(tǒng)由一臺(tái)直流電機(jī)控制小車向前、轉(zhuǎn)向，并通過對(duì)電動(dòng)機(jī)的速度、方向進(jìn)行控制。為了提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，系統(tǒng)采用了雙電源設(shè)計(jì)，一個(gè)電源用于供應(yīng)電動(dòng)機(jī)，另一個(gè)電源用于供應(yīng)控制系統(tǒng)。此外，系統(tǒng)還配備了一個(gè)LCD1602顯示屏，用于顯示小車的行駛時(shí)間等信息。整個(gè)尋跡機(jī)器人系統(tǒng)是軟硬件結(jié)合設(shè)計(jì)的，控制軟件通過與硬件的配合，實(shí)現(xiàn)了尋跡機(jī)器人的預(yù)期功能。該系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)為同類型產(chǎn)品的市場(chǎng)應(yīng)用和理論研究提供了確實(shí)可行的參考意見?？偠灾?，基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)課題旨在通過自動(dòng)化和傳感器技術(shù)，實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)的無人駕駛構(gòu)想。通過對(duì)傳感器信號(hào)的采集和處理，控制小車的方向和速度，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)識(shí)別道路狀況和障礙物顏色的功能。該課題的設(shè)計(jì)和實(shí)現(xiàn)對(duì)于相關(guān)領(lǐng)域的研究和市場(chǎng)應(yīng)用具有重要意義。關(guān)鍵字：尋跡機(jī)器人；無人小車；自動(dòng)控制；電路設(shè)計(jì)

ABSTRACTWiththedevelopmentofautomationofproductionandthelevelofscienceandtechnology,thelevelofintelligenceofautomobilesisalsoincreasing.Thetracingrobotthatrealizesthepreliminaryunmannedconceptioninthecampushasbecomethefocusofresearch.ThisgraduationprojectresearchtakesSTC89S52microcontrollerasthecontrolcore,andcontrolsitsdirectionandspeedbycollectingandprocessingsignalsfromvarioussensorsontheroadahead.Thetrackingrobotsystemhasavarietyoffunctions,includingthefunctionofautomaticallyrecognizingthefastandstablerunningstateofthecarandthefunctionofrecognizingthecolorofobstaclesintherunningprocessfordirectionselection.Thesystememploysavarietyofsensorstorealizetheperceptionofroadconditionsandobstaclesthroughtheacquisitionandprocessingofsensorsignals.Amongthem,aDCmotorisusedtocontroltheforwardandsteeringofthecart,andthecontrolofthecartmovementisrealizedbycontrollingthespeedanddirectionofthemotor.Inordertoimprovethestabilityofthesystem,thesystemadoptsadualpowersupplydesign,whereonepowersupplyisusedtosupplythemotorandtheotherpowersupplyisusedtosupplythecontrolsystem.Inaddition,thesystemisequippedwithanLCD1602displayfordisplayinginformationsuchasthetravelingtimeofthecart.Thewholetracingrobotsystemisdesignedasacombinationofhardwareandsoftware,andthecontrolsoftwarerealizestheexpectedfunctionsofthetracingrobotbycooperatingwiththehardware.Thedesignandrealizationofthesystemprovidesareallyfeasiblereferenceforthemarketapplicationandtheoreticalresearchofthesametypeofproducts.Inconclusion,thetopicofdesigningamicrocontroller-basedtrack-findingrobotsystemaimstorealizetheideaofunmanneddrivingoncampusthroughautomationandsensortechnology.Throughtheacquisitionandprocessingofsensorsignals,thedirectionandspeedofthetrolleyarecontrolledtorealizethefunctionofautomaticidentificationofroadconditionsandobstaclecolors.Thedesignandrealizationofthistopicisofgreatsignificanceforresearchandmarketapplicationinrelatedfields.Keywords:TracingRobot;UnmannedCart;AutomaticControl;CircuitDesign

目錄1710716616摘要 I1503099076ABSTRACT II1736030671目錄 III1754659355第一章緒論 113143388811.1研究背景與意義 110767799251.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 25955062061.2.1國外研究現(xiàn)狀 213990092221.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀 43495431511.3本文主要內(nèi)容 61403964312第二章系統(tǒng)整體分析 820253621952.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求 84991227682.2動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì) 86852365942.2.1動(dòng)力系統(tǒng)基本要求 819641201442.2.2電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性 919961221712.2.3電機(jī)功率選擇 98357945632.3驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)分析 105086853142.3.1傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制 113416736912.3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋綜合驅(qū)動(dòng)方式 121384525592.3.4輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式 1212473694122.4自動(dòng)行駛功能的實(shí)現(xiàn)三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 159704947773.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì) 159674180743.2電機(jī)和驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì) 157968782813.3追蹤檢測(cè)模塊設(shè)計(jì) 1614252460753.4超聲波距離傳感器設(shè)計(jì) 1610781838873.5電源單元設(shè)計(jì) 175695754233.6語音報(bào)警模塊設(shè)計(jì) 1715195196823.7顯示模塊設(shè)計(jì)四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì) 20220918924.1軟件整體設(shè)計(jì)思路 2019312415604.2軟件流程設(shè)計(jì) 2013090581624.2.1整體流程設(shè)計(jì) 203705652194.2.2尋跡機(jī)器人啟動(dòng)流程 223870594334.2.3行駛檢測(cè)流程 225799236684.2.4靠近停車點(diǎn)流程 2314962979904.2.5行駛轉(zhuǎn)向控制流程 241246811560第五章仿真驗(yàn)證 26164614945.1仿真模型搭建 2617904228425.2功能驗(yàn)證 2610958437305.2.1顯示功能 2610258134385.2.2紅外尋軌 278477343505.2.3移動(dòng)功能 2714647062525.2.4語音功能 287129318035.3電機(jī)的控制驗(yàn)證 281433546408結(jié)論 32995443563參考文獻(xiàn) 331522353211致謝 361070246919附錄A 37316940361附錄B 38第一章緒論1.1研究背景與意義近年來，隨著科技的不斷發(fā)展，機(jī)器人技術(shù)在各個(gè)領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。尋跡機(jī)器人是其中一種重要的機(jī)器人應(yīng)用之一，它可以模擬人類的視覺系統(tǒng)，通過感知環(huán)境中的線路或路徑，從而實(shí)現(xiàn)自主導(dǎo)航和定位。尋跡機(jī)器人被廣泛應(yīng)用于工業(yè)自動(dòng)化、倉儲(chǔ)物流、智能家居等領(lǐng)域，有著重要的應(yīng)用前景和市場(chǎng)需求。單片機(jī)作為一種小型化、低功耗、高性能的微型計(jì)算機(jī)芯片，具有較強(qiáng)的控制能力和可編程性，廣泛應(yīng)用于各種電子設(shè)備和嵌入式系統(tǒng)中。單片機(jī)可以提供與外部傳感器和執(zhí)行器的接口，并實(shí)現(xiàn)對(duì)機(jī)器人的實(shí)時(shí)控制和決策。因此，將單片機(jī)應(yīng)用于尋跡機(jī)器人的系統(tǒng)設(shè)計(jì)中，能夠?qū)崿F(xiàn)尋跡機(jī)器人的智能化和自主化。研究意義：1.技術(shù)意義：通過研究基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)，可以深入了解機(jī)器人導(dǎo)航和控制的基本原理和方法。這有助于提升對(duì)機(jī)器人技術(shù)的理解和掌握，為其他類型的機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)和開發(fā)提供參考。2.應(yīng)用意義：尋跡機(jī)器人在工業(yè)生產(chǎn)中的應(yīng)用可以提高生產(chǎn)效率和質(zhì)量，降低人力成本，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。在倉儲(chǔ)物流領(lǐng)域，尋跡機(jī)器人能夠?qū)崿F(xiàn)貨物的自動(dòng)搬運(yùn)和分揀，提高物流效率。在智能家居中，尋跡機(jī)器人可以實(shí)現(xiàn)智能巡邏和服務(wù)，提升家居的安全性和舒適度。因此，研究基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)對(duì)于推動(dòng)相關(guān)領(lǐng)域的發(fā)展和應(yīng)用具有重要的意義。3.教育意義：基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)是一種綜合性的工程項(xiàng)目，它涉及到機(jī)械設(shè)計(jì)、電子電路設(shè)計(jì)、嵌入式系統(tǒng)開發(fā)等多個(gè)學(xué)科領(lǐng)域的知識(shí)。通過該課題的研究，可以培養(yǎng)學(xué)生的綜合素質(zhì)和創(chuàng)新能力，提高他們?cè)诠こ虒?shí)踐中的實(shí)際操作和問題解決能力。綜上所述，研究基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)具有重要的研究背景和意義，對(duì)于推動(dòng)機(jī)器人技術(shù)的發(fā)展、促進(jìn)相關(guān)領(lǐng)域的應(yīng)用以及培養(yǎng)工程實(shí)踐能力具有積極的影響。本次畢業(yè)課題研究均擁有較為堅(jiān)實(shí)的理論研究意義和實(shí)踐意義，值得深入研究。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀如今，盡管車輛駕駛輔助技術(shù)已經(jīng)大規(guī)模地裝配在高檔汽車上，自駕車的概念也不斷出現(xiàn)在各種新聞和報(bào)道中。然而，由于很少有文獻(xiàn)回顧了自駕車的關(guān)鍵技術(shù)，許多問題是模糊的，即，自駕車的進(jìn)展如何？自駕車的大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用對(duì)人類社會(huì)是否有幫助？針對(duì)上述問題，本次畢業(yè)課題研究通過文獻(xiàn)綜述的形式，研究了自駕車的關(guān)鍵技術(shù)。1.2.1國外研究現(xiàn)狀一般來說，自駕車也被稱為輪式移動(dòng)機(jī)器人，是一種智能汽車，根據(jù)汽車傳感器獲得的信息到達(dá)目的地，包括路徑環(huán)境的感知、路線信息和汽車控制。自駕車的主要特點(diǎn)是在沒有人類駕駛的情況下將人或物運(yùn)送到預(yù)定的目標(biāo)。根據(jù)我國國家公路交通安全管理局的規(guī)定，自駕車可以分為四個(gè)級(jí)別REF_Ref73454351\r\h[4]。David認(rèn)為自駕車的關(guān)鍵技術(shù)包括REF_Ref73454347\r\h[5]：自動(dòng)控制、體系結(jié)構(gòu)、人工智能、計(jì)算機(jī)視覺等諸多技術(shù)都集成在自駕車中，是計(jì)算機(jī)科學(xué)、模式識(shí)別和智能控制技術(shù)高度發(fā)達(dá)的產(chǎn)物。從另一個(gè)角度看，自駕車技術(shù)代表了一個(gè)國家的科研水平和產(chǎn)業(yè)實(shí)力。然而，由于自動(dòng)駕駛汽車的復(fù)雜性，很少有論文對(duì)其技術(shù)過程進(jìn)行調(diào)查。Li認(rèn)為與人工駕駛相比REF_Ref73454341\r\h[6]，利用自動(dòng)化設(shè)備代替人類駕駛是自駕車的主要特點(diǎn)?；谶@一特點(diǎn)以及對(duì)駕駛和車載設(shè)備模塊的功能要求，自駕車的核心技術(shù)被劃分為四個(gè)關(guān)鍵部分，即汽車導(dǎo)航系統(tǒng)、路徑規(guī)劃、環(huán)境感知和汽車控制。與按照汽車級(jí)別的分類方法相比，Bruce提出了一種按照自駕車功能實(shí)現(xiàn)的新分類方法REF_Ref73454336\r\h[7]。這種分類方法能夠清晰地表達(dá)自駕車的技術(shù)要求，幫助研究人員和相關(guān)企業(yè)了解自駕車的技術(shù)實(shí)現(xiàn)；同時(shí)，能夠清晰地描述自駕車實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵技術(shù)及其最新進(jìn)展。從分類的角度來看，Graham根據(jù)自駕車的功能REF_Ref73454331\r\h[8]，將自駕車的關(guān)鍵技術(shù)分為四個(gè)部分：環(huán)境感知、汽車導(dǎo)航、路徑規(guī)劃和汽車控制。每個(gè)部分都是獨(dú)立的，沒有重疊覆蓋。這種分類的靈感來自于人類駕駛車輛的操作步驟，便于研究人員理解。Adele認(rèn)為在自動(dòng)駕駛過程中REF_Ref73454327\r\h[9]，必須解決兩個(gè)問題，即汽車的當(dāng)前位置和如何從該位置到目的地。當(dāng)然，上述兩個(gè)問題在人類駕駛中可以通過人類自己的意識(shí)判斷來解決。然而，在自動(dòng)駕駛中，汽車必須能夠自動(dòng)、智能地定位自己的位置，并執(zhí)行通往目的地的路徑規(guī)劃。為了這個(gè)目標(biāo)，車載汽車導(dǎo)航系統(tǒng)被部署在自駕車上。Zhao認(rèn)為在汽車導(dǎo)航系統(tǒng)中REF_Ref73454324\r\h[10]，地理信息系統(tǒng)和全球定位系統(tǒng)（GPS）被配備來接收來自衛(wèi)星的位置信息，如經(jīng)度和緯度。這些信息與定位系統(tǒng)和數(shù)字地圖數(shù)據(jù)庫生成的道路信息一起，作為源數(shù)據(jù)輸入到地圖匹配模型中，利用智能路徑規(guī)劃算法（即Dijkstra算法、Bellman-Ford算法）來實(shí)現(xiàn)路徑規(guī)劃計(jì)算。經(jīng)過計(jì)算，自駕車可以對(duì)自己進(jìn)行定位。有了自駕車的位置和目的地的信息，駕駛路線也可以通過路徑規(guī)劃模型進(jìn)行編程和計(jì)算。David認(rèn)為定位系統(tǒng)的主要目的是確定車輛的位置REF_Ref73454320\r\h[11]，一般可分為相對(duì)位置、絕對(duì)位置和混合位置。對(duì)于相對(duì)位置來說，自駕車的當(dāng)前位置是通過將移動(dòng)距離和方向加到之前的位置上得到的。例如，慣性導(dǎo)航系統(tǒng)是一種常見的相對(duì)定位系統(tǒng)。車輛的角速度和加速速度是由安裝在汽車上的陀螺儀傳感器和加速器獲得的。通過整合這些數(shù)據(jù)（即角速度、加速速度），可以計(jì)算出汽車的相對(duì)路線角度和速度。Driverless認(rèn)為汽車的方向和里程可以通過再次整合路線角度和速度得到REF_Ref73454315\r\h[12]。結(jié)合先前的車輛位置，可以計(jì)算出當(dāng)前的車輛位置。然而，由于車輛在行駛過程中的振動(dòng)，不可避免地會(huì)導(dǎo)致計(jì)算出的位置與實(shí)際位置之間的偏差。電子地圖（EM）用于數(shù)字地圖信息的存儲(chǔ)，主要包括地理特征、交通信息、建筑信息、交通標(biāo)志、道路設(shè)施等?，F(xiàn)在，在自駕車中使用的EM大多是為人類設(shè)計(jì)的EM。Stetter認(rèn)為預(yù)計(jì)未來將開發(fā)出用于自駕游的特殊EMREF_Ref73454310\r\h[13]，如自動(dòng)路標(biāo)識(shí)別、自駕游汽車之間的駕駛信息交互等。Farout認(rèn)為現(xiàn)在名為高清地圖的自動(dòng)駕駛汽車的EM已經(jīng)出現(xiàn)了REF_Ref73454304\r\h[14]。與傳統(tǒng)地圖相比，一方面，高清地圖的絕對(duì)坐標(biāo)精度更高。例如，宣布其下一代繪圖應(yīng)用將精確到厘米，另一方面，道路交通信息元素更豐富、更詳細(xì)。具體來說，高清地圖分為三層：活動(dòng)層、動(dòng)態(tài)層和分析層。1）主動(dòng)層與傳統(tǒng)地圖相比，增加了高清道路級(jí)數(shù)據(jù)（道路形狀、坡度、彎度、鋪設(shè)、方向等）、車道屬性數(shù)據(jù)（車道類型、車道寬度等）以及高架物、護(hù)欄、樹木、路沿類型、路邊地標(biāo)等大目標(biāo)數(shù)據(jù)。2）動(dòng)態(tài)層將更新來自其他車輛傳感器和道路傳感器的實(shí)時(shí)交通數(shù)據(jù)。更新和補(bǔ)充是實(shí)時(shí)的。這是高清地圖的第二個(gè)階段，即網(wǎng)絡(luò)整合-協(xié)作感知。3）分析層通過分析人類駕駛記錄的實(shí)時(shí)大數(shù)據(jù)來幫助訓(xùn)練自動(dòng)駕駛汽車。因此，高清地圖進(jìn)入了網(wǎng)絡(luò)整合的第三階段--協(xié)調(diào)決策和控制。Polly認(rèn)為環(huán)境感知是自動(dòng)駕駛汽車的第二個(gè)模塊REF_Ref73454300\r\h[15]。為了給汽車的控制決策提供必要的信息，汽車需要獨(dú)立感知周圍環(huán)境。環(huán)境感知的主要方法包括激光導(dǎo)航、視覺導(dǎo)航和雷達(dá)導(dǎo)航。在環(huán)境感知過程中，多傳感器（即激光傳感器、雷達(dá)傳感器）被部署以感知來自環(huán)境的綜合信息，然后將其融合以感知環(huán)境。Haruki認(rèn)為在這些傳感器中REF_Ref73454295\r\h[16]，激光傳感器用于在現(xiàn)實(shí)世界和數(shù)據(jù)世界之間架起橋梁，雷達(dá)傳感器用于距離感知，視覺傳感器用于交通標(biāo)志識(shí)別。自動(dòng)駕駛汽車融合了激光傳感器、雷達(dá)傳感器和視覺傳感器的數(shù)據(jù)，產(chǎn)生了對(duì)周圍環(huán)境的感知，如路沿石、障礙物、路標(biāo)等。Houman認(rèn)為嚴(yán)格來說REF_Ref73454290\r\h[17]，激光感知系統(tǒng)是一種雷達(dá)系統(tǒng)。在激光感知中，向目標(biāo)發(fā)射連續(xù)的激光或激光脈沖，并在發(fā)射器處接收反射信號(hào)。通過測(cè)量反射時(shí)間、反射信號(hào)強(qiáng)度和工作頻率的變化，可以生成目標(biāo)點(diǎn)的云數(shù)據(jù)，然后可以計(jì)算出測(cè)試對(duì)象的信息，如位置（距離和角度）、形狀（大?。┖蜖顟B(tài)（速度和姿態(tài)）。1.2.2國內(nèi)研究現(xiàn)狀鄭炳華認(rèn)為激光傳感器是環(huán)境感知的主要傳感器REF_Ref73454372\r\h[18]。根據(jù)傳感信息的維度，激光傳感器可分為單線激光雷達(dá)、多線激光雷達(dá)和三維全向激光雷達(dá)。這些激光器通常在復(fù)雜的戶外環(huán)境中工作。不同種類的激光雷達(dá)有其缺陷。例如，在單線激光雷達(dá)中，由于單線雷達(dá)感應(yīng)到的信息較少，通常會(huì)出現(xiàn)錯(cuò)誤的探測(cè)；由于多線激光雷達(dá)中不同線路的信息不對(duì)稱，輸出的精度有限且不充分，并且由于線路之間的交叉區(qū)域較小，視野范圍也較小；由于三維全向激光雷達(dá)中產(chǎn)生大量的數(shù)據(jù)，算法很難產(chǎn)生實(shí)時(shí)輸出。王瑩認(rèn)為在復(fù)雜的室外環(huán)境中REF_Ref73454376\r\h[19]，尤其是汽車和人的移動(dòng)，如何合理配置不同種類的傳感器來實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)障礙物的定位，并在視覺、精度和實(shí)時(shí)性方面提高輸出性能，是一個(gè)挑戰(zhàn)。李曉凡認(rèn)為視覺感知對(duì)自動(dòng)駕駛汽車來說是必要的REF_Ref73454378\r\h[20]，即必須識(shí)別交通信號(hào)。如今，大多數(shù)交通信號(hào)燈是為人類視覺設(shè)計(jì)的；因此，有必要識(shí)別交通信號(hào)。此外，機(jī)器視覺也被用于定位、導(dǎo)航、判斷運(yùn)動(dòng)等。然而，由于大量的信息和低效的算法，環(huán)境感知使用視覺是很復(fù)雜的。具體來說，最復(fù)雜的視覺感知是如何保證算法的可靠性和魯棒性田曉鴻認(rèn)為基于視覺感知的智能車輛導(dǎo)航有兩個(gè)主要發(fā)展方向REF_Ref73454381\r\h[21]。一個(gè)主要是基于地圖的視覺同步定位和繪圖（SLAM）。另一個(gè)是基于對(duì)捕獲圖像的理解的視覺理解，它使用機(jī)器視覺和機(jī)器學(xué)習(xí)來處理圖像，然后自動(dòng)駕駛汽車重建三維場(chǎng)景進(jìn)行導(dǎo)航，并識(shí)別交通燈。車輛控制主要包括車輛速度和方向控制。李文韜認(rèn)為車輛控制的功能是對(duì)車輛狀態(tài)的感知和對(duì)車輛控制方法的開發(fā)REF_Ref73454385\r\h[22]。為了實(shí)現(xiàn)車輛速度和方向的計(jì)算，包括環(huán)境感知、車輛狀態(tài)、駕駛目標(biāo)、交通法規(guī)和駕駛知識(shí)在內(nèi)的EM信息作為輸入被送入感知模塊，然后由車輛控制算法進(jìn)行控制目標(biāo)的計(jì)算，再將其傳入車輛控制系統(tǒng)。最后，車輛控制系統(tǒng)執(zhí)行這些指令來控制車輛的方向、速度、燈光、喇叭等。謝小紅認(rèn)為控制平臺(tái)是自動(dòng)駕駛汽車的核心部件REF_Ref73454390\r\h[23]，控制著車輛的各個(gè)系統(tǒng)，其中包括汽車防抱死制動(dòng)系統(tǒng)、汽車驅(qū)動(dòng)防滑系統(tǒng)、汽車電子穩(wěn)定程序、汽車感應(yīng)式制動(dòng)控制、電子制動(dòng)力分配、輔助制動(dòng)系統(tǒng)、輔助約束系統(tǒng)和汽車?yán)走_(dá)防撞系統(tǒng)、電控自動(dòng)變速器、無級(jí)變速器、巡航控制系統(tǒng)、電子控制懸掛、電動(dòng)助力轉(zhuǎn)向系統(tǒng)等?？刂破脚_(tái)主要包括兩部分，即電子控制單元（ECU）和通信總線。ECU主要實(shí)現(xiàn)控制算法，而通信總線則實(shí)現(xiàn)了ECU和機(jī)械部件之間的通信功能。車輛自身狀態(tài)的感知主要包括車輛速度和方向感知。賈長建認(rèn)為在速度感知中通常采用光電碼REF_Ref73454393\r\h[24]，而在方向感知中則同時(shí)采用光電角碼和電位器。光電角碼盤是一種被廣泛利用的編碼數(shù)字傳感器，它將測(cè)量的角位移轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)輸出。有兩種類型的光電角碼盤傳感器，它們被稱為絕對(duì)光電碼盤和增量光電碼盤。對(duì)于絕對(duì)式光電碼盤，通過測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體的絕對(duì)位置來獲得車輛角度，而對(duì)于增量式光電碼盤，通過測(cè)量旋轉(zhuǎn)物體轉(zhuǎn)動(dòng)過程中的累積角位移，通過對(duì)一段累積角度的積分來計(jì)算出車輛角度。另一方面，張玉東認(rèn)為車輛可以使用GPS/INS或姿態(tài)和航向參考系統(tǒng)（AHRS）來感知自我狀態(tài)REF_Ref73454396\r\h[25]。AHRS是一種基于微電子機(jī)械系統(tǒng)的高性能三維運(yùn)動(dòng)測(cè)量系統(tǒng)。它由三軸陀螺儀、三軸慣性測(cè)量單元（IMU）、三軸電子羅盤和其他輔助的三軸運(yùn)動(dòng)傳感器組成。AHRS可以在靜態(tài)和動(dòng)態(tài)環(huán)境中及時(shí)提供360度的姿勢(shì)信息；因此，它被廣泛用于許多自動(dòng)控制系統(tǒng)或測(cè)試系統(tǒng)。王海豐提出了一種基于PID和PID兩種常用的汽車控制策略。在實(shí)際應(yīng)用中，PID控制器是一種常用的控制方法。PID控制的基本思想見圖1-1。其中，r（t）是一種輸入失效（requestsignal),e（t）是一種反饋錯(cuò)誤信號(hào)，其中u（t）是由PID控制方法求出的一種控制信號(hào)，c（t）是被控目標(biāo)目前的真實(shí)輸出信號(hào)。由圖表可以看到，PID控制器通過三個(gè)參量以及比例、積分、微分等數(shù)學(xué)操作實(shí)現(xiàn)對(duì)對(duì)象的控制。該方法利用系統(tǒng)的真實(shí)值和系統(tǒng)的真實(shí)值之差作為反饋環(huán)路的一個(gè)輸入來調(diào)節(jié)系統(tǒng)的定位精度。圖1SEQ圖\*ARABIC\s11PID算法原理翟啟仁注意到REF_Ref73454403\r\h[27]，經(jīng)典的PID算法存在著參數(shù)調(diào)整復(fù)雜、適應(yīng)性差等問題。特別是當(dāng)傳輸系統(tǒng)非線性較高、縱向干擾過于復(fù)雜時(shí)，控制精度過低。最新的自動(dòng)駕駛汽車采用的改進(jìn)型PID算法可以克服經(jīng)典PID算法的缺點(diǎn)。例如，嚴(yán)昕提出了一種包括縱向和橫向控制的車輛方向控制方法REF_Ref73454409\r\h[28]?？v向控制是通過根據(jù)駕駛經(jīng)驗(yàn)建立的專家規(guī)則制定的專家控制方法來實(shí)現(xiàn)的。研究發(fā)現(xiàn)，即使在系統(tǒng)非線性和縱向干擾復(fù)雜的情況下，使用縱向控制也能高度提高控制精度。此外，楊華提出了一種基于小腦模型銜接控制器和PID控制復(fù)合的新的自主車輛橫向控制算法REF_Ref73454413\r\h[29]。與縱向控制相結(jié)合，即使在模型和輸入信號(hào)快速變化且不可預(yù)測(cè)的情況下，系統(tǒng)也能進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，從而使自動(dòng)駕駛汽車在任何一種城市環(huán)境中都能穩(wěn)定、準(zhǔn)確地行駛。1.3本文主要內(nèi)容在本次畢業(yè)課題研究中，主要對(duì)一款尋跡機(jī)器人的動(dòng)力系統(tǒng)控制進(jìn)行研究，將結(jié)合電動(dòng)車技術(shù)，無人駕駛技術(shù)進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā)和設(shè)計(jì)，論文將從以下幾個(gè)方面著手進(jìn)行：（1）緒論，通過文獻(xiàn)綜述的形式對(duì)電動(dòng)車技術(shù)、無人駕駛技術(shù)的研究背景、研究意義以及國內(nèi)外研究現(xiàn)狀等進(jìn)行分析，為后續(xù)研究奠定理論基礎(chǔ)。（2）系統(tǒng)整體分析，明確整體設(shè)計(jì)要求，并對(duì)動(dòng)力系統(tǒng)部分、控制結(jié)構(gòu)部分和自動(dòng)行駛功能原理進(jìn)行分析。（3）分別對(duì)尋跡機(jī)器人的硬件部分和軟件部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，分別介紹其工作原理和實(shí)現(xiàn)邏輯。（4）搭建仿真模型，驗(yàn)證上訴設(shè)計(jì)思路正確性，并得出結(jié)論。

第二章系統(tǒng)整體分析2.1系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的應(yīng)用場(chǎng)景是以校園為實(shí)際應(yīng)用背景的自動(dòng)尋跡機(jī)器人。該機(jī)器人具備多項(xiàng)功能，如尋跡、避障和其他功能，這些功能將根據(jù)校園路面的實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，包括尋找特定路徑、避開障礙物等。當(dāng)尋跡機(jī)器人到達(dá)指定目的地并停在特定位置時(shí)，它會(huì)自動(dòng)執(zhí)行開啟門的動(dòng)作，并等待新的任務(wù)或指令。尋跡機(jī)器人的路線主要由直線段、交叉路口以及一些彎道和坡道組成，起點(diǎn)和終點(diǎn)通常是同一個(gè)位置?；趩纹瑱C(jī)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)設(shè)計(jì)的要求如下：1.尋跡功能：機(jī)器人需要具備對(duì)校園路面的尋跡能力，能夠識(shí)別特定的標(biāo)記或線路，并按照指定路徑進(jìn)行移動(dòng)。2.避障功能：機(jī)器人應(yīng)具備避開校園中的障礙物的能力，通過傳感器等裝置檢測(cè)前方障礙物，并采取相應(yīng)的措施避免碰撞或停下等待。3.環(huán)境適應(yīng)能力：機(jī)器人需要根據(jù)校園路面的實(shí)際情況，如不同坡度、顏色等，進(jìn)行相應(yīng)的設(shè)置和調(diào)整，以確保系統(tǒng)在各種環(huán)境下正常運(yùn)行。4.自動(dòng)門控制：當(dāng)尋跡機(jī)器人到達(dá)終點(diǎn)并停在特定位置時(shí)，單片機(jī)系統(tǒng)應(yīng)能夠自動(dòng)控制車門的開啟，為新的任務(wù)或觀光人群進(jìn)入機(jī)器人提供便利。5.系統(tǒng)穩(wěn)定性：設(shè)計(jì)的尋跡機(jī)器人系統(tǒng)應(yīng)具備良好的穩(wěn)定性和可靠性，能夠長時(shí)間穩(wěn)定運(yùn)行，適應(yīng)校園內(nèi)的各種復(fù)雜情況。2.2動(dòng)力系統(tǒng)設(shè)計(jì)2.2.1動(dòng)力系統(tǒng)基本要求在尋跡機(jī)器人中，電機(jī)由電機(jī)控制器驅(qū)動(dòng)，電機(jī)將電子動(dòng)力轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)力來驅(qū)動(dòng)車輛，尋跡機(jī)器人對(duì)駕駛控制系統(tǒng)的基本要求如下REF_Ref73454423\r\h[30]：(1)高比功率，以最大功率計(jì)算，通常達(dá)到（11.25）kw/kg。(2)電機(jī)調(diào)速范圍大，通常在25%-100%的最高轉(zhuǎn)速下，電機(jī)可以有小扭矩、永久功率的表現(xiàn)，可以滿足尋跡機(jī)器人最高轉(zhuǎn)速和高速公路巡航的要求。(3)足夠的啟動(dòng)轉(zhuǎn)矩，以滿足快速啟動(dòng)、加速、爬坡和頻繁啟停的需求。通常情況下，電機(jī)的過載系數(shù)達(dá)到3-4。(4)扭矩響應(yīng)快，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)能在各種轉(zhuǎn)速范圍內(nèi)快速、溫和地控制驅(qū)動(dòng)扭矩和制動(dòng)扭矩；在多電機(jī)系統(tǒng)中，電機(jī)應(yīng)具有較高的可控性，良好的穩(wěn)態(tài)精度和動(dòng)態(tài)特性。(5)環(huán)境適應(yīng)性好，能在惡劣的環(huán)境中做可靠的工作。(6)再生制動(dòng)時(shí)能量回收率高。(7)具有良好的效率特性，能在較寬的速度/轉(zhuǎn)矩范圍內(nèi)獲得最佳效率，充電1次后可增加持續(xù)行駛距離，在典型電路行駛區(qū)通常應(yīng)獲得85%-93%的效率。2.2.2電機(jī)的動(dòng)態(tài)特性在傳統(tǒng)的內(nèi)燃機(jī)車輛中，引擎的工作原理是將熱能轉(zhuǎn)換成轉(zhuǎn)動(dòng)的機(jī)械能，再經(jīng)由齒輪、差速、離合器等傳動(dòng)裝置傳輸?shù)杰囕喩?。因?yàn)橐娴淖畲筝敵鲛D(zhuǎn)矩是隨著車速的改變而改變的，所以車速應(yīng)該與減速裝置的開啟和關(guān)閉相應(yīng)。這樣，引擎就能在最大功率下運(yùn)轉(zhuǎn)。但是，全電尋跡機(jī)器人采用電動(dòng)機(jī)作為動(dòng)力源，不需要轉(zhuǎn)換減速器即可實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)速下的轉(zhuǎn)矩輸出。另外，采用該控制方式，可實(shí)現(xiàn)低轉(zhuǎn)矩、永動(dòng)力運(yùn)轉(zhuǎn)。這樣，就可以將上述特征靈活地應(yīng)用于各種驅(qū)動(dòng)資源之中。如要實(shí)現(xiàn)電機(jī)的小型化和輕型化，可以把低速電機(jī)與減速電機(jī)并置一處。若能將小型、低轉(zhuǎn)速、大轉(zhuǎn)矩的馬達(dá)投入使用，則可將其安裝于車輪，以降低其機(jī)械損耗。2.2.3電機(jī)功率選擇電機(jī)具有特定的效率特性，即一定的轉(zhuǎn)速和功率對(duì)應(yīng)著一定的效率。由于尋跡機(jī)器人的能源資源是有限的，我們必須保證電機(jī)在高效率范圍內(nèi)運(yùn)行，以獲得高的能量轉(zhuǎn)換效率。電機(jī)功率的選擇不僅要滿足一定的轉(zhuǎn)速，而且要在滿負(fù)荷的情況下運(yùn)行。尋跡機(jī)器人的最高車速必須滿足，這樣車輛才能以較高的速度行駛。尋跡機(jī)器人主要作為校園乘客運(yùn)輸工具，在大多數(shù)情況下都是以中低速行駛。考慮到這種情況，我們不應(yīng)該選擇高功率的電機(jī)，這會(huì)使電機(jī)的效率大大降低，從而浪費(fèi)有限的電力?？紤]到預(yù)期的最高速度，所選電機(jī)的功率值一般應(yīng)等于但不小于以最高速度行駛時(shí)所需要的功率，可以通過如下公式進(jìn)行計(jì)算REF_Ref73454432\r\h[32]：P(2SEQ公式\*ARABIC\s11)在上述函數(shù)中，Per是電機(jī)的額定功率；M是車輛的質(zhì)量；g是重力加速度；f是滾動(dòng)阻力系數(shù)；Vmax是最大速度；Cd是空氣阻力系數(shù)；A是正面面積；ηT2.3驅(qū)動(dòng)控制結(jié)構(gòu)分析相對(duì)于傳統(tǒng)燃油汽車，該系統(tǒng)具有更大的柔性，其動(dòng)力傳遞方式主要由連桿和傳動(dòng)軸實(shí)現(xiàn)。但在尋跡式機(jī)械臂中，其動(dòng)力是通過軟金屬絲來實(shí)現(xiàn)的。在電動(dòng)汽車上進(jìn)行零件的挑選和安裝具有很大的靈活性。驅(qū)動(dòng)盒是常規(guī)車輛中不可或缺的一部分。選用哪種驅(qū)動(dòng)裝置是首要問題。但是，這和跟蹤式的機(jī)器人是截然不同的?？梢酝ㄟ^電子控制器全面地控制所述驅(qū)動(dòng)馬達(dá)的轉(zhuǎn)矩和轉(zhuǎn)速。所以，在驅(qū)動(dòng)裝置的設(shè)計(jì)上，我們可以有很多的可供選擇。由于其電機(jī)具有柔性，所以可以用來做電動(dòng)車的電機(jī)，如直流電動(dòng)機(jī)，交流電動(dòng)機(jī)，輪胎電動(dòng)機(jī)等。電池、燃料電池、超級(jí)電容以及輪胎等多種儲(chǔ)能形式對(duì)電動(dòng)車的質(zhì)量、體積、長度等都有很大的影響。這種多樣化的方案使得尋跡式機(jī)器人具有了更大的彈性。其驅(qū)動(dòng)方式可分為常規(guī)驅(qū)動(dòng)方式、電動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)方式、馬達(dá)主動(dòng)橋驅(qū)動(dòng)方式以及輪胎驅(qū)動(dòng)方式。如圖2-1所示。圖2SEQ圖\*ARABIC\s11驅(qū)動(dòng)模式其中，1-電動(dòng)機(jī)；2-離合器；3-變速器；4-變速器軸；5-驅(qū)動(dòng)橋；6-電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋聯(lián)合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；7-電動(dòng)機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋綜合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；8-車輪電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；9-轉(zhuǎn)向器。2.3.1傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)控制在電動(dòng)汽車的早期發(fā)展階段，大部分電動(dòng)汽車采用傳統(tǒng)的傳動(dòng)模式，即離合器-變速器-軸-驅(qū)動(dòng)橋-車輪驅(qū)動(dòng)模式，如圖2-1a所示。傳統(tǒng)傳動(dòng)模式具有以下特點(diǎn)：1.電動(dòng)機(jī)替代了傳統(tǒng)汽車中的發(fā)動(dòng)機(jī)。2.仍然使用了傳統(tǒng)汽車的傳動(dòng)系統(tǒng)，包括離合器、變速器、軸和驅(qū)動(dòng)橋。3.存在多種駕駛模式，如前進(jìn)、倒車等。4.結(jié)構(gòu)復(fù)雜，效率較低，無法充分發(fā)揮電動(dòng)機(jī)的性能。2.3.2電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)方式電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)是一種驅(qū)動(dòng)模式，它將減速齒輪和差速齒輪安裝在電機(jī)輸出的殼體下方，通過左右兩個(gè)半軸驅(qū)動(dòng)車輪。電機(jī)、減速器和驅(qū)動(dòng)橋的外殼相連，軸線平行，使整個(gè)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)更加緊湊。這種驅(qū)動(dòng)模式如圖2-1b所示。電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋聯(lián)合驅(qū)動(dòng)方式具有以下特點(diǎn)：1.在電動(dòng)機(jī)輸出的殼體下方安裝減速齒輪和差速齒輪，形成電機(jī)-驅(qū)動(dòng)橋組合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。2.可以實(shí)現(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式，如前進(jìn)和倒車。3.具有傳動(dòng)結(jié)構(gòu)緊湊、傳動(dòng)效率高和安裝方便等特點(diǎn)。2.3.3電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋綜合驅(qū)動(dòng)方式電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋集成驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)采用專門制造的空心軸作為軸線。它具有緊湊的結(jié)構(gòu)和小體積，可以方便地設(shè)計(jì)在電動(dòng)車的底盤下方。電機(jī)驅(qū)動(dòng)橋集成驅(qū)動(dòng)方式如圖2-1c所示。這種驅(qū)動(dòng)方式中的電機(jī)可以與另一個(gè)電機(jī)組成集成驅(qū)動(dòng)軸傳動(dòng)系統(tǒng)，它不需要齒輪，實(shí)現(xiàn)了機(jī)電一體化。電機(jī)-驅(qū)動(dòng)軸綜合驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：1.在電機(jī)的蓋板上安裝了齒輪和差動(dòng)尋邊器。電機(jī)本身帶有一個(gè)空心軸，驅(qū)動(dòng)軸的一半穿過該空心軸。2.可以實(shí)現(xiàn)多種驅(qū)動(dòng)模式，如前進(jìn)和倒車。3.具有緊湊的傳動(dòng)裝置、高傳動(dòng)效率和便捷的安裝。2.3.4輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式輪轂電機(jī)的分布式驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)完全擺脫了傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車的綜合驅(qū)動(dòng)方式。電機(jī)直接安裝在車輪上，實(shí)現(xiàn)了電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)。這樣做可以減輕車輛的重量，為變速器和電池等部件騰出空間。電機(jī)可以安裝在兩個(gè)前輪、兩個(gè)后輪或四個(gè)車輪上，實(shí)現(xiàn)前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)或四輪驅(qū)動(dòng)。具體的車輪驅(qū)動(dòng)模式請(qǐng)參考圖2-1d。輪轂電機(jī)集成驅(qū)動(dòng)模式具有以下特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)[35]：1.取消了離合器、變速器、傳動(dòng)軸、差速器和傳動(dòng)系統(tǒng)，降低了整車重量，降低了生產(chǎn)成本。2.與傳統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)汽車相比，電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)汽車噪音較低，減少了磁和機(jī)械噪聲。3.電動(dòng)輪與動(dòng)力源之間使用柔性電纜連接，占用空間小。4.電動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)簡(jiǎn)化了全輪驅(qū)動(dòng)技術(shù)?；谳嗇炿姍C(jī)驅(qū)動(dòng)的全輪驅(qū)動(dòng)汽車可以在不同的驅(qū)動(dòng)模式之間自由切換，有利于電機(jī)在高效工作范圍內(nèi)運(yùn)行。在車輛行駛狀況良好時(shí)，所需功率較小，可以采用雙電機(jī)驅(qū)動(dòng)。但在加速、爬坡和高速行駛時(shí)，可以啟用全輪驅(qū)動(dòng)，以保持最佳動(dòng)力。而且，可以根據(jù)實(shí)時(shí)行駛狀態(tài)來控制每個(gè)車輪的驅(qū)動(dòng)力。5.在每個(gè)車輪上應(yīng)用制動(dòng)能量回收系統(tǒng)，可以顯著提高能源利用率。與單電機(jī)驅(qū)動(dòng)的車輛相比，能量回收率更高。6.如果在四輪電動(dòng)車上應(yīng)用四輪轉(zhuǎn)向（4WS）技術(shù)，可以提升車輛的操控性能，有效減小轉(zhuǎn)彎半徑，甚至實(shí)現(xiàn)零轉(zhuǎn)彎半徑，從而增加轉(zhuǎn)向的靈活性。因此，本次畢業(yè)課題采用輪轂電機(jī)驅(qū)動(dòng)模式，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，降低了整車重量，并滿足了在校園行駛過程中所需的功率和驅(qū)動(dòng)力要求。2.4自動(dòng)行駛功能的實(shí)現(xiàn)在本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)的尋跡機(jī)器人自動(dòng)行駛過程中，是按照預(yù)先進(jìn)行設(shè)置的專用行駛線條作為跟蹤軌跡，通過自身的追蹤檢查模塊實(shí)現(xiàn)校園內(nèi)的自動(dòng)行駛功能。當(dāng)尋跡機(jī)器人接收到啟動(dòng)指令后，單片機(jī)會(huì)接收傳感器的信號(hào)。通常情況下，傳感器A和B不會(huì)檢測(cè)到黑色軌道，因此它們會(huì)向單片機(jī)輸出高電平。然后，單片機(jī)通過輸出口將相應(yīng)的電平信號(hào)傳遞給驅(qū)動(dòng)電路，從而間接控制減速電機(jī)C和D，使它們?cè)谕恢本€上前進(jìn)，實(shí)現(xiàn)直行。當(dāng)尋跡機(jī)器人需要向左轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器A會(huì)輸出高電平，而傳感器B會(huì)輸出低電平。在這種情況下，單片機(jī)會(huì)控制電機(jī)C前進(jìn)，電機(jī)D后退，實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向。當(dāng)尋跡機(jī)器人需要向右轉(zhuǎn)時(shí)，傳感器A輸出低電平，傳感器B輸出高電平。這時(shí)，單片機(jī)會(huì)控制電機(jī)C后退，電機(jī)D前進(jìn)，以糾正行駛方向。當(dāng)傳感器A和B的輸出電平都為低電平時(shí)，意味著機(jī)器人已經(jīng)到達(dá)停止線，此時(shí)電機(jī)C和D會(huì)同時(shí)后退，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)操作。尋跡機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)如圖2-2所示REF_Ref73454449\r\h[36]。圖2SEQ圖\*ARABIC\s12尋跡機(jī)器人3種不同運(yùn)動(dòng)姿態(tài)當(dāng)尋跡機(jī)器人轉(zhuǎn)彎時(shí)，相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎信號(hào)會(huì)閃爍，蜂鳴器會(huì)鳴叫，提醒尋跡機(jī)器人前后左右的工作人員。當(dāng)紅外管E檢測(cè)到前方有障礙物時(shí)，會(huì)輸出高電平信號(hào)給單片機(jī)，然后單片機(jī)控制C、D反轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。同時(shí)，蜂鳴器發(fā)出警報(bào)，左右兩個(gè)燈閃爍，尋跡機(jī)器人在障礙物清除前不會(huì)繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)尋跡機(jī)器人接近終點(diǎn)時(shí)，它將剎車并停止，直到收到新的啟動(dòng)指令。尋跡機(jī)器人避障和剎車的原理圖如圖2-3所示。圖2SEQ圖\*ARABIC\s13避開障礙物和制動(dòng)的示意圖尋跡機(jī)器人的設(shè)計(jì)草圖如圖2-4所示，所有的控制電路都在它的底部，上面的平臺(tái)是用來載客。這樣的設(shè)計(jì)不僅可以保護(hù)控制電路，還可以實(shí)現(xiàn)更多載客的目標(biāo)REF_Ref73454453\r\h[37]。圖2SEQ圖\*ARABIC\s14尋跡機(jī)器人設(shè)計(jì)草圖

第三章系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)3.1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)智能汽車采用前輪驅(qū)動(dòng)，即對(duì)兩個(gè)前輪進(jìn)行調(diào)速和啟停，控制其轉(zhuǎn)動(dòng)方向，后輪為萬向輪，具有重要的支撐作用。檢測(cè)技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和電子技術(shù)被用于設(shè)計(jì)。在這個(gè)系統(tǒng)中，STC89S52是核心控制器，由電源模塊、電機(jī)模塊和驅(qū)動(dòng)器、跟蹤模塊、避障模塊和顏色識(shí)別模塊組成。該系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)圖見圖3-1。圖3SEQ圖\*ARABIC\s11系統(tǒng)硬件總體框圖3.2電機(jī)和驅(qū)動(dòng)單元設(shè)計(jì)電機(jī)控制部分的旋轉(zhuǎn)是通過單片機(jī)程序發(fā)送的高電平1和低電平0來控制。H橋驅(qū)動(dòng)電路內(nèi)部集成在ULN2003A中，這意味著ULN2003A電路可以用來驅(qū)動(dòng)電機(jī)。PWM信號(hào)可以通過單片機(jī)給ULN2003A電路，以控制汽車的速度和啟停。圖3-2是電機(jī)驅(qū)動(dòng)的電路圖。圖3SEQ圖\*ARABIC\s12電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路圖3.3追蹤檢測(cè)模塊設(shè)計(jì)利用紅外光對(duì)不同色彩物體的反射特性，進(jìn)行了跟蹤探測(cè)的設(shè)計(jì)。在行走過程中，紅外輻射一直照射到地面，在接觸到白色物體的時(shí)候，會(huì)產(chǎn)生散射和反射，然后被探測(cè)器上的接收器接收到。當(dāng)碰到黑線時(shí)，紅外光將被它所吸收，這樣，機(jī)器人上的接收器就無法收到該信號(hào)，再利用LM324進(jìn)行比對(duì)；采集高、低電平，并進(jìn)行信號(hào)探測(cè)。在此方案中，選用TCRT5000型光電倍增器。追蹤的原理圖見圖3-3。圖3SEQ圖\*ARABIC\s13紅外追蹤電路圖3.4超聲波距離傳感器設(shè)計(jì)超聲波距離傳感器模塊是用來更好地識(shí)別前方障礙物，本次畢業(yè)課題一共設(shè)計(jì)了兩個(gè)超聲波距離傳感器在尋跡機(jī)器人內(nèi)。該傳感器的選擇和輸出具有高分辨率，并且是可編程的，輸出是數(shù)字值，可以直接與單片機(jī)連接，如圖3-4所示。光電傳感器應(yīng)用于系統(tǒng)中，用于避開跟蹤路線上的障礙物，該光電傳感器屬于NPN常開光電傳感器，集發(fā)射和接收于一體，其檢測(cè)距離可根據(jù)要求進(jìn)行調(diào)整。如果前方?jīng)]有障礙物，則輸出高電平；如果有障礙物，則電信號(hào)由高電平變?yōu)榈碗娖?，低電平?huì)被單片機(jī)準(zhǔn)確識(shí)別。圖3SEQ圖\*ARABIC\s14紅外追蹤電路圖3.5電源單元設(shè)計(jì)電源電壓保證尋跡機(jī)器人的穩(wěn)定工作。采用電纜直流電源JMD-20A進(jìn)行重復(fù)供電，其輸出電壓分別為12V和5V，兩路電源分別為控制系統(tǒng)和電機(jī)系統(tǒng)供電，這樣電壓穩(wěn)定供應(yīng)，由于兩個(gè)系統(tǒng)完全隔離，徹底消除了電機(jī)驅(qū)動(dòng)造成的干擾，從而提高了系統(tǒng)的穩(wěn)定性。系統(tǒng)電源的結(jié)構(gòu)圖如圖3-5所示。圖3SEQ圖\*ARABIC\s15系統(tǒng)電源結(jié)構(gòu)電路圖3.6語音報(bào)警模塊設(shè)計(jì)尋跡機(jī)器人由控制電路和主動(dòng)蜂鳴器組成，主動(dòng)蜂鳴器模擬報(bào)警裝置。遇到危險(xiǎn)狀態(tài)時(shí)，觸摸傳感器會(huì)輸出高電平，輸出端與單片機(jī)I/O口相連，輸出的高電平經(jīng)過單片機(jī)處理后，單片機(jī)I/O口輸出高電平并主動(dòng)蜂鳴器報(bào)警。被觸摸的傳感器電路如圖3-6所示。主動(dòng)蜂鳴器驅(qū)動(dòng)電路采用NPN晶體管，在非常時(shí)期輸出高電量時(shí)，處于飽和狀態(tài)，蜂鳴器工作。在平時(shí)輸出低電時(shí)，蜂鳴器將停止工作。因此，我們可以通過單片機(jī)程序來控制I/O的高低電平，使蜂鳴器工作和關(guān)閉。圖3SEQ圖\*ARABIC\s16語音報(bào)警模塊電路圖3.7顯示模塊設(shè)計(jì)顯示模塊設(shè)計(jì)采用LCD1602芯片進(jìn)行設(shè)計(jì)，它的主要功能是方便查看尋跡機(jī)器人的主要性能參數(shù)，例如行駛時(shí)間、當(dāng)前車速系統(tǒng)、轉(zhuǎn)速等主要信息，同時(shí)也可以方便調(diào)試不同的功能，是保障尋跡機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)能夠平穩(wěn)運(yùn)行的關(guān)鍵性設(shè)計(jì)步驟，采用如下電路進(jìn)行連接。圖3SEQ圖\*ARABIC\s17顯示模塊電路圖將1602個(gè)LCD顯示屏和6個(gè)按鈕整合在一塊，完全兼容keyestudioUNOR3控制板，可以非常簡(jiǎn)單和方便地將它疊加到UNO板上。1602液晶顯示器和UNOR3板有兩種通訊方式，分別是8位連接和4位連接。LCD保護(hù)罩默認(rèn)為4-bit連接。在LCD下面有5個(gè)控制按鈕（選擇、上、下、左、右）和一個(gè)復(fù)位按鈕。這5個(gè)按鈕只與A0模擬輸入相連，所以可以只用一個(gè)Arduino輸入來監(jiān)測(cè)按鈕狀態(tài)。當(dāng)幾個(gè)按鈕被按下時(shí)，狀態(tài)監(jiān)測(cè)是不可用的，防護(hù)罩還配有一個(gè)電位器來調(diào)整LCD的背光。

第四章系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)由于尋跡機(jī)器人的控制器是STC89S52單片機(jī)，并且不涉及精確和實(shí)時(shí)的操作，因此本系統(tǒng)的軟件采用了模塊結(jié)構(gòu)，通過這種結(jié)構(gòu)可以在很大程度上提高編程效率。軟件編寫采用了C語言，通過獨(dú)特的算法，可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)跟蹤、避障、站點(diǎn)停車、載人、啟動(dòng)、變速等功能。4.1軟件整體設(shè)計(jì)思路對(duì)于整個(gè)尋跡機(jī)器人而言，在校園內(nèi)進(jìn)行運(yùn)行可以由多輛尋跡機(jī)器人同時(shí)運(yùn)行，并采用封閉路線的形式進(jìn)行設(shè)置。在校園多個(gè)關(guān)鍵性的景點(diǎn)中設(shè)置了站點(diǎn)，如學(xué)校大門、教學(xué)樓、圖書館、宿舍、食堂等人流量相對(duì)較大的地區(qū)設(shè)置了尋跡機(jī)器人上車、下車站點(diǎn)。尋跡機(jī)器人到達(dá)這些站點(diǎn)之后會(huì)自動(dòng)停止，并開啟車門，等待一段時(shí)間后自動(dòng)開啟電機(jī)向前移動(dòng)，在行駛過程中機(jī)身所配備的追蹤檢測(cè)模塊、超聲波距離傳感器和語音報(bào)警模塊會(huì)時(shí)刻工作，檢測(cè)路面的狀態(tài)和是否遇到緊急狀態(tài)，提醒用戶進(jìn)行干預(yù)。在電機(jī)的控制作用下，實(shí)現(xiàn)左右轉(zhuǎn)向和移動(dòng)的功能。按照路面上所設(shè)置的特定路線線條進(jìn)行移動(dòng)。另一方面，超聲波傳感器和紅外線接收裝置，用于判斷前面是否存在障礙物，如果有障礙物之后，則控制電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，并發(fā)出相應(yīng)的語音報(bào)警提示前面行人，以防止發(fā)生交通事故，只有當(dāng)檢測(cè)到前方無障礙物之后才會(huì)繼續(xù)前進(jìn)。當(dāng)?shù)竭_(dá)預(yù)計(jì)設(shè)置的站點(diǎn)之后，電機(jī)自動(dòng)關(guān)閉，并開啟車門，通過語音報(bào)警模塊的語音功能提示用戶下車，之后再次開啟電機(jī)，進(jìn)行上述循環(huán)。4.2軟件流程設(shè)計(jì)4.2.1整體流程設(shè)計(jì)如圖4-1所示為本次實(shí)驗(yàn)課題所設(shè)計(jì)的尋跡機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)控制研究軟件整體流程圖。它按照上述設(shè)計(jì)思路進(jìn)行規(guī)劃，當(dāng)系統(tǒng)上電之后，會(huì)對(duì)所有的系統(tǒng)模塊和傳感器進(jìn)行相應(yīng)的校準(zhǔn)，并確定是否在尋跡機(jī)器人的確定起始站點(diǎn)之內(nèi)，如果在起始站點(diǎn)之內(nèi)則繼續(xù)判斷是否在校園的啟動(dòng)站點(diǎn)之后，如果是則打開車門，等待行人上車，并通過控制電機(jī)實(shí)現(xiàn)尋跡機(jī)器人的移動(dòng)。移動(dòng)的過程按照軌跡跟蹤的方法實(shí)現(xiàn)移動(dòng)，并且為了保證尋跡機(jī)器人站移動(dòng)過程中的安全性，檢測(cè)模塊會(huì)時(shí)刻更新數(shù)據(jù)，只要發(fā)生錯(cuò)誤或者檢測(cè)到障礙就會(huì)馬上停止，并通過聲音報(bào)警模塊發(fā)出報(bào)警信號(hào)。當(dāng)尋跡機(jī)器人到達(dá)結(jié)束站點(diǎn)之后，尋跡機(jī)器人電機(jī)停止運(yùn)轉(zhuǎn)，先停止30秒左右停了之后，再開啟車門。并且判斷是否需要結(jié)束任務(wù)，如果不需要結(jié)束任務(wù)，則再次判斷是否為開啟站點(diǎn)之后，繼續(xù)開始流程循環(huán)，從而實(shí)現(xiàn)在校園內(nèi)不間斷的循環(huán)運(yùn)轉(zhuǎn)。圖4SEQ圖\*ARABIC\s11整體流程圖在上述流程過程中為整體的設(shè)計(jì)流程，但是部分相對(duì)核心的控制策略沒辦法完整體現(xiàn)。因此在接下來的內(nèi)容中，根據(jù)尋跡機(jī)器人可能遇到的各種情況，對(duì)其流程進(jìn)行更加細(xì)致的分析。4.2.2尋跡機(jī)器人啟動(dòng)流程尋跡機(jī)器人在啟動(dòng)過程中，除了完成系統(tǒng)的初始化和各種不同傳感器之間的校準(zhǔn)以外，是否滿足啟動(dòng)條件尤為重要，因此設(shè)置了專門的啟動(dòng)流程。在該流程中主要用于判斷尋跡機(jī)器人內(nèi)的乘客是否達(dá)到了啟動(dòng)要求，從而避免車上只有一個(gè)人或兩個(gè)人的時(shí)候?qū)ほE機(jī)器人還在運(yùn)轉(zhuǎn)，造成車輛使用效率相對(duì)較低。另一方面，啟動(dòng)過程中需要嚴(yán)格檢測(cè)前方是否有車輛，從而判斷是否達(dá)到啟動(dòng)條件，防止出現(xiàn)各種危險(xiǎn)狀態(tài)，具體流程如圖4-2所示。圖4SEQ圖\*ARABIC\s12尋跡機(jī)器人啟動(dòng)流程圖4.2.3行駛檢測(cè)流程車輛在行駛過程中，會(huì)按照預(yù)計(jì)的線路進(jìn)行移動(dòng)，但是在整個(gè)移動(dòng)過程中通過自身的傳感器檢測(cè)前方是否存在故障是保證尋跡機(jī)器人在校園內(nèi)行駛安全有序的重要環(huán)節(jié)。在該部分中主要使用第三章節(jié)所設(shè)置的跟蹤檢測(cè)模塊、超聲波距離傳感器進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，它會(huì)時(shí)刻檢查尋跡機(jī)器人前方是否存在障礙，如果存在障礙將會(huì)進(jìn)行相應(yīng)的剎車和測(cè)速，并且自身的聲音報(bào)警模塊會(huì)發(fā)出提示，如果前方不存在障礙再繼續(xù)前進(jìn)，并開始下一個(gè)形式檢測(cè)流程。具體流程如圖4-3所示。圖4SEQ圖\*ARABIC\s13行駛檢測(cè)流程圖4.2.4靠近停車點(diǎn)流程尋跡機(jī)器人在校園內(nèi)進(jìn)行行駛的過程中，如果即將到達(dá)位置的停車點(diǎn)，將會(huì)開啟對(duì)應(yīng)的靠近停車點(diǎn)流程。在該流程中，即將到達(dá)站點(diǎn)之后會(huì)按照內(nèi)在的語音提示進(jìn)行信息播報(bào)，提醒乘客即將到達(dá)的站點(diǎn)信息，并提醒乘客帶好隨身物品，準(zhǔn)備下車等關(guān)鍵性信息，結(jié)束播報(bào)之后會(huì)先等待30秒，等到車輛完全停止之后再打開車門，防止尋跡機(jī)器人在停止過程中出現(xiàn)某些意外狀態(tài)。之后進(jìn)入等待乘客下車、上車流程，并根據(jù)尋跡機(jī)器人啟動(dòng)流程完成相應(yīng)的啟動(dòng)條件判斷，當(dāng)滿足啟動(dòng)條件之后會(huì)先等待1分鐘后關(guān)閉車門，并判斷是否滿足尋跡機(jī)器人行駛條件，啟動(dòng)電機(jī)并進(jìn)行軌跡追蹤模塊，具體流程如圖4-4所示。圖4SEQ圖\*ARABIC\s14靠近停車點(diǎn)流程圖4.2.5行駛轉(zhuǎn)向控制流程尋跡機(jī)器人在行駛過程中關(guān)于前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、剎車、報(bào)警、中斷功能等功能的設(shè)計(jì)是本次畢業(yè)課題的重要研究內(nèi)容，是現(xiàn)實(shí)第二章節(jié)分析的軌跡控制過程的重要環(huán)節(jié)。實(shí)現(xiàn)的原理是通過單片機(jī)的IO接口產(chǎn)生高低電平，然后由驅(qū)動(dòng)電路產(chǎn)生相應(yīng)的高低電平，從而實(shí)現(xiàn)電機(jī)的前進(jìn)和后退，如行走等動(dòng)作。中斷功能用于障礙物檢測(cè)和后續(xù)動(dòng)作，實(shí)現(xiàn)避讓行人、乘客下車和上車等操作。程序流程圖如圖4-5所示。圖4SEQ圖\*ARABIC\s15行駛轉(zhuǎn)向控制流程圖具體實(shí)現(xiàn)軟件代碼見附錄所示。

第五章仿真驗(yàn)證5.1仿真模型搭建由于本次畢業(yè)課題研究主要涉及的是尋跡機(jī)器人的動(dòng)力控制研究，因此現(xiàn)階段很難在較短的畢業(yè)課題時(shí)間內(nèi)完成相應(yīng)的硬件搭建，因此通過proteus搭建仿真模型的方式對(duì)上訴設(shè)計(jì)思路進(jìn)行驗(yàn)證，搭建的具體模型如圖5-1所示。圖5SEQ圖\*ARABIC\s11仿真模型5.2功能驗(yàn)證5.2.1顯示功能在本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)中，設(shè)置了專門的顯示模塊用于對(duì)尋跡機(jī)器人的主要性能參數(shù)進(jìn)行展示，它通過LCD1602模塊與單片機(jī)進(jìn)行連接，在仿真部分通過軟件所提供的對(duì)應(yīng)接口、模塊完成了相應(yīng)的仿真，具體的鏈接形式如下圖5-2所示。圖5SEQ圖\*ARABIC\s12顯示功能仿真模型5.2.2紅外尋軌在本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)中，尋跡機(jī)器人按照預(yù)計(jì)規(guī)劃的路線在校園內(nèi)自動(dòng)完成無人駕駛，所采用的原理是遵循紅外尋軌原則（具體實(shí)現(xiàn)形式已在第二章節(jié)分析），根據(jù)事先在路面上所設(shè)置的路線進(jìn)行移動(dòng)，并完成相應(yīng)的載客功能，在仿真部分所采用的具體模型如圖5-3所示。圖5SEQ圖\*ARABIC\s12紅外尋軌功能仿真模型5.2.3移動(dòng)功能尋跡機(jī)器人在移動(dòng)過程中，按照預(yù)期所規(guī)定的路線進(jìn)行移動(dòng)，因此需要配備不同的電機(jī)馬達(dá)完成相應(yīng)的移動(dòng)功能，另一方面，為了實(shí)現(xiàn)全方位多角度的移動(dòng)，本次畢業(yè)課題設(shè)計(jì)了四個(gè)電機(jī)，用于對(duì)尋跡機(jī)器人的移動(dòng)功能進(jìn)行實(shí)現(xiàn)，它們分別位于尋跡機(jī)器人的四個(gè)輪子上。在移動(dòng)的過程中只需要分別對(duì)四個(gè)輪子的速度進(jìn)行控制，則可以完成相應(yīng)的轉(zhuǎn)彎、移動(dòng)、加速、減速等功能的實(shí)現(xiàn)，在仿真模塊中采取如下結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接。圖5SEQ圖\*ARABIC\s14移動(dòng)功能仿真模型5.2.4語音功能作為一款合格的智能的尋跡機(jī)器人，可以在即將到達(dá)觀光景點(diǎn)的時(shí)候，通過語音的形式播放內(nèi)容，或者上車、下車時(shí)通過語音的形式提醒乘客注意安全，或帶好個(gè)人行李等信息是一個(gè)合格的尋跡機(jī)器人所需要具備的基礎(chǔ)功能。因此基于第三章節(jié)和第四章節(jié)中關(guān)于語音模塊的設(shè)計(jì)原理，在仿真平臺(tái)中搭建了對(duì)應(yīng)的語音模塊，其形式如圖5-5所示。圖5SEQ圖\*ARABIC\s15語音功能仿真模型5.3電機(jī)的控制驗(yàn)證對(duì)于整個(gè)尋跡機(jī)器人而言，其動(dòng)力系統(tǒng)控制過程中最為重要的是完成對(duì)電機(jī)的控制。它需要根據(jù)實(shí)際的情況來調(diào)整自身的轉(zhuǎn)速，實(shí)現(xiàn)形式是通過對(duì)電機(jī)兩端的電壓進(jìn)行控制，從而完成對(duì)速度的控制，因此有必要專門分析對(duì)整個(gè)尋跡機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)的控制，仿真模型如圖5-6所示。圖5SEQ圖\*ARABIC\s16電機(jī)控制仿真模型由上圖可見施加在兩個(gè)電機(jī)之間的電壓為零，車輛沒有發(fā)生移動(dòng)，之后根據(jù)實(shí)際的需求，調(diào)整施加在電機(jī)兩端的電壓，使其轉(zhuǎn)速發(fā)生改變。如圖5-7為只有一個(gè)電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)，圖5-8為兩個(gè)電機(jī)同時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)。圖5SEQ圖\*ARABIC\s17單電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)圖5SEQ圖\*ARABIC\s18雙電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)綜上所述，在仿真驗(yàn)證過程中，對(duì)基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)和主要功能進(jìn)行的驗(yàn)證，從仿真結(jié)果上來看，可以較好的實(shí)現(xiàn)一款尋跡機(jī)器人所需要具備的基礎(chǔ)功能，可以完成自動(dòng)追蹤路線、自動(dòng)轉(zhuǎn)向和語音播報(bào)等功能，符合畢業(yè)課題設(shè)計(jì)任務(wù)書要求內(nèi)容。

結(jié)論本設(shè)計(jì)以一款尋跡機(jī)器人為對(duì)象，主要研究了基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)控制。該系統(tǒng)以STC公司的STC89S52單片機(jī)為控制核心，通過光電檢測(cè)技術(shù)和獨(dú)特的軟件算法相結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了尋跡機(jī)器人的自動(dòng)跟蹤、避障、辨色、爬坡等功能。通過后續(xù)的仿真過程，證明了設(shè)計(jì)系統(tǒng)的可靠性。該論文的研究內(nèi)容具有較高的專業(yè)性和創(chuàng)新性。首先，論文通過選用STC89S52單片機(jī)作為控制核心，充分發(fā)揮了其在嵌入式系統(tǒng)中的優(yōu)勢(shì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)尋跡機(jī)器人的全面控制。其次，論文采用光電檢測(cè)技術(shù)，通過對(duì)地面信號(hào)的采集和處理，實(shí)現(xiàn)了機(jī)器人的自動(dòng)跟蹤功能。同時(shí)，獨(dú)特的軟件算法為機(jī)器人的避障、辨色和爬坡等功能提供了有效的支持。系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單而可靠，證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。此外，該尋跡機(jī)器人系統(tǒng)具有較高的擴(kuò)展性，不僅適用于智能校園建設(shè)，還可以應(yīng)用于無人車、月球探測(cè)、科學(xué)調(diào)查和檢測(cè)等領(lǐng)域。在功能上具有一定的可擴(kuò)展性，為同類型產(chǎn)品的設(shè)計(jì)提供了有價(jià)值的參考意見?？偨Y(jié)而言，該論文通過基于單片機(jī)的尋跡機(jī)器人動(dòng)力系統(tǒng)控制的研究，展示了對(duì)尋跡機(jī)器人自動(dòng)化功能的實(shí)現(xiàn)。論文具有足夠的專業(yè)性，通過光電檢測(cè)技術(shù)和獨(dú)特的軟件算法，成功實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)跟蹤、避障、辨色和爬坡等功能。同時(shí)，系統(tǒng)的電路結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單可靠，具有較高的擴(kuò)展性。該論文的研究成果為相關(guān)領(lǐng)域的學(xué)術(shù)研究和實(shí)際應(yīng)用提供了有益的參考和啟示。

參考文獻(xiàn)LUO,JIANXI,YAN,BOWEN,WOOD,KRISTIN.InnoGPSforData-DrivenExplorationofDesignOpportunitiesandDirections:TheCaseofGoogleDriverlessCarProject[J].Journalofmechanicaldesign,2017,139(11).DOI:10.1115/1.4037680.ABDULKADERJOUKHADAR,HAZEMISSA,YAMANKALAJI,etal.Designandimplementationofautocardrivingsystemwithcollisionavoidance[J].CogentEngineering,2018,5(1).DOI:10.1080/23311916.2018.1485458.MARKPOTTER.Theshapeofcarparkstocome[J].ParkingReview,2018(TN.319):42-43.ANDREASHERRMANN.Theriseofrobo-car[J].ITSInternational:AdvancedTechnologyforTrafficManagementandUrbanMobility,2019,25(3):29-30.DAVIDLOCK.driverlessvehicles[J].Townandcountryplanning:thequarterlyreviewoftheTownandCountryPlanningAssociation,2019,88(3/4):99-101.LI,SHENGBOEBEN,DENG,KUN,LI,KEQIANG,etal.Terminalslidingmodecontrolofautomatedcar-followingsystemwithoutrelianceonlongitudinalaccelerationinformation[J].Mechatronics:TheScienceofIntelligentMachines,2015,30327-337.DOI:10.1016/j.mechatronics.2014.09.014.BRUCEAPPLEYARD,PETERDOUGLASS.LivableStreets2.0StreetConflict,Power,andPromiseforLivability,Health,andHumanityintheAgeofDriverlessCars:AnInternationalPerspective[J].Journaloftransport&health.,2017,5S110-S111.DOI:10.1016/j.jth.2017.05.273.GRAHAMWARWICK.Target:TheCar[J].Aviationweek&spacetechnology,2017,179(9):46-47.ADELEWEDER.DriverlessUrbanFutures:ASpeculativeAtlasforAutonomousVehicles[J].Canadianarchitect,2019,64(10):45-46.JIANFENGZHAO,BODONGLIANG,QIUXIACHEN.Thekeytechnologytowardtheself-drivingcar[J].Internationaljournalofintelligentunmannedsystems,2018,6(1):2-20.DAVIDSEDGWICK.Forsafety,driverlesscarscallforbackup:Parts