無人駕駛快遞車軟件設(shè)計案例概述目錄TOC\o"1-3"\h\u31913無人駕駛快遞車軟件設(shè)計案例概述 1197801.1快遞車的行駛 1299191.1.1快遞車的動力 1323791.1.2快遞車循跡 2149271.1.3快遞車避障 4120461.2快遞車的起停 51.1快遞車的行駛關(guān)于行駛功能，有兩點是關(guān)鍵，一是動力，這是行駛的基礎(chǔ)；二是方向，這是行駛的核心。動力與方向結(jié)合起來才能保證快遞車地任務(wù)能夠順利的完成。1.1.1快遞車的動力動力方面主要就是電源供能與舵機(jī)輸出動力。電源方面在上一章說明過，就是簡單的五號電池作為電源供能。舵機(jī)使用的是360度舵機(jī)，由舵機(jī)的工作原理圖（圖3-1）可以看出，通過控制舵機(jī)通電的時間（電路被接通的時間占整個電路工作周期的百分比即為占空比），然后通過對角度傳感器的傳來的反饋信號的檢測與控制，就可以控制舵機(jī)旋轉(zhuǎn)的角度，讓它能夠按照占空比來運轉(zhuǎn)，即給舵機(jī)一個PWM信號，舵機(jī)會根據(jù)需要轉(zhuǎn)到一個特定角度。但360度的舵機(jī)和一般的舵機(jī)是存在差異的,給它一個pwm的控制信號，就使得舵機(jī)會以某一個特定的速度進(jìn)行轉(zhuǎn)動，與普通的電機(jī)相差很大，但由于這種舵機(jī)實際上都是閉環(huán)控制，相比于傳統(tǒng)的電機(jī)，它的旋轉(zhuǎn)和速度控制更加穩(wěn)定。圖3-1舵機(jī)控制流程圖PWM信號的輸出原理：當(dāng)定時器工作時，若CNT小于CCRx時，輸出為0；若CNT大于或等于CCRx時，輸出為1。那就能得到如下PWM示意圖（圖3-2）：當(dāng)CCRx的值圖3-2PWM信號示意圖比CNT的值小的時候，IO輸出低電平(0)，當(dāng)CCRx的值比CNT的值大或者相等的時候，IO輸出高電平(1)。當(dāng)CNT的值增加到與ARR相等，CNT就會重新從零開始增加，以這種模式一直工作下去。通過改變CCRx值的大小，來改變PWM輸出的占空比，就能夠控制舵機(jī)的旋轉(zhuǎn)，而通過對ARR的值的更改，就可以改變的PWM的輸出頻率，但對于本次設(shè)計來說，PWM的輸出頻率一般是不需要改變的。這里使用TIM3與TIM4來分別作為左右舵機(jī)的PWM信號輸入，TIM3的自動重裝值和時鐘預(yù)分頻數(shù)分別設(shè)置為1439和174，TIM4的自動重裝值和時鐘預(yù)分頻數(shù)分別設(shè)置為1439和99。根據(jù)如下公式就可以求出PWM信號的周期：這里的Tout表示的是PWM信號的周期，單位為us；而Tclk表示的是輸入時鐘的頻率，單位為MHz，這里的頻率是72MHz。舵機(jī)模塊部分控制程序如下：1.1.2快遞車循跡關(guān)于無人駕駛快遞投遞小車行駛方向的控制即是對小車行駛路徑的規(guī)劃，路徑規(guī)劃模塊采用紅外循跡傳感器（紅外光電對管）來實現(xiàn)。研究表明黑色對光的反射率在5%左右，而白色對光的反射率在90%左右，由此可以看出白色對光的反射要強(qiáng)很多很多，所以用黑色來表示道路，用白色作為地板。而紅外探測法就是用來檢測反射光的強(qiáng)度的，然后根據(jù)強(qiáng)度就可以判斷快遞車是否按照軌跡在行駛，從而對其進(jìn)行調(diào)整。紅外光電對管是一種光敏元件，光敏電阻的大小取決于反射光的強(qiáng)度，但光敏電阻的大小不好測量，而光敏電阻兩端的電壓比較容易檢測，所以根據(jù)檢查出來的電壓的范圍判斷快遞車是否在軌跡上行駛。圖3-3光敏電阻電路圖根據(jù)電路圖（圖3-3），假設(shè)為5V,為10k的電阻，為30k的電阻，當(dāng)檢測白色地面反射回來的光時，的電阻為300，而當(dāng)檢測黑色軌跡反射回來的光時，的電阻為30k,由此可以計算出白色地面和黑色軌跡的電壓分別為：黑色軌跡：

白色地面：

由此可以看出，當(dāng)處于0.15V~1.75V時，紅外光電對管就是檢測到黑色軌跡了。由循跡系統(tǒng)框圖（圖3-4）可以清楚的看出循跡模塊的工作流程。圖3-4舵機(jī)驅(qū)動流程圖將循跡模塊的五組指示燈分別設(shè)置為IR1~IR5，五組數(shù)據(jù)根據(jù)檢測到的路徑變化，然后控制快遞車的運行狀態(tài)。循跡模塊部分控制程序如下：1.1.3快遞車避障不光是循跡模塊，障礙物檢測模塊也是由紅外傳感器構(gòu)成，這個傳感器與循跡模塊地傳感器類似，不同的是循跡模塊使用的是五路循跡紅外傳感器，而障礙檢測模塊使用的是類似一路傳感器的紅外傳感器，并且循跡模塊是對地面進(jìn)行檢測，而障礙物檢測模塊是對小車前進(jìn)方向上的物體進(jìn)行檢測，檢測到障礙物后，蜂鳴器報警,同時快遞車進(jìn)行左轉(zhuǎn)，當(dāng)檢測到旁邊有路徑時，小車就會選擇這一條路徑繼續(xù)行駛，此時蜂鳴器停止報警。障礙物檢測模塊部分控制程序如下：1.2快遞車的起停無人駕駛快遞投遞小車需要根據(jù)需求可以隨時隨地起停，因此在無人駕駛快遞投遞小車上增加了起動與停止按鈕。在小車到來之際，可以按下停止按鈕，小車停止行駛，之后按下起動按鈕，小車?yán)^續(xù)按照規(guī)劃路徑起動行駛。因為stm32單片機(jī)上自帶按鍵，所以沒有添加新的模塊來對其進(jìn)行控制。按鍵起停部分控制程序：快遞車會根據(jù)快遞點的需求定點停止與起動，這里是對五路循跡傳感器進(jìn)行了進(jìn)一步的運用。正常運行時，使用了中間三個循跡傳感器來檢測軌跡，可以使快遞車按照規(guī)定路徑行駛；而在快遞點的起停使用了全部的五個傳感器?？爝f點使會