-基于Labview的视觉导引机器车的系统设计文档格式.doc
《-基于Labview的视觉导引机器车的系统设计文档格式.doc》由会员分享，可在线阅读，更多相关《-基于Labview的视觉导引机器车的系统设计文档格式.doc（62页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
罗华
摘要：
随着自主识别路径的车辆在机械，物流，交通等行业当中的广泛应用。
中国越来越多的大学开始举办智能车的竞赛。
要求参赛人员利用提供的零件以及控制芯片，设计一台可以自主识别道路并进行引导的智能车，以最终的速度快慢决胜负。
本课题是基于虚拟仪器Labview这个软件进行设计的。
本文首先是对机器车的寻迹原理进行分析，之后有介绍了机器车大体的一些机构，最后将机器车的运动进行仿真与分析，包括赛道、车辆、以及仿真等等。
硬件电路部分选用电源管理芯片TPS6734和TPS76850为系统的各功能模块提供工作电源，供电电池为7.2伏，采用TPS76850为单片机系统、摄像头模块、速度采集模块提供5伏电源；
采用TPS76850为舵机提供6伏电源，可以稳定、有利地驱动直流电动机，使其有高速、快速响应和高起动频率。
这为智能车的稳定工作提供了可靠的保证。
虽然在本文当中没有实现机器车在实际中的所有功能。
但是也足以控制车辆的运行达到设计目的。
关键词：
Labview虚拟仪器机器车仿真
Labview-based
machine
vision
guided
vehicle
systemdesign
Major:
MechanicalEng.&
Automation
Undergraduate:
MaweijunTutor:
LuoHua
Abstract:
Withwideuseofvehicleautonomousrecognitioninmechanical,logisticsandtrafficfields,moreandmoreuniversitiesinChinabegintoholdcompetitionofintelligentautomobile,whichneedcompetitorsdesignanintelligentcarbasedoncomponentsandcontrolchipprovided.Thecarwhichdesignedshouldhaveaqualityofautonomousrecognitionandselfguidance.Theresultofthecompetitionisdependingonthefinalraceofcars.ThissubjectisdesigneduponLabviewandthisthesisfirstintroducesandanalyzesthetracingprincipleofautomobile,thenfocusesonstructureofit.Atlast,themovementofautomobileissimulatedandanalyzed,includingtrack,vehicleandsimulation,etc.SomeuseofhardwarecircuitsandtheTPS76850powermanagementICTPS6734functionmodulesforthesystemtoprovideworkers
Forpowersupply,powersupplybatteryof7.2volts,usingTPS76850fortheSCMsystem,cameramodule,thespeedofadoption
Setmoduleprovides5Vpowersupply，usingTPS76850toprovide6-voltpowersteering，Canbestabilized,enabling
todrive
DCmotors,
it
has
highspeed,fast
responseandhigh
starting
frequencythatthestabilityofthesmartcartoprovideareliableguarantee,althoughthereisnoactualrealizationofallmachinefunctionofautomobile,itisstillenoughtocontrolvehiclerunningtoreachthedesignpurpose.
Keywords：
Labview,virtualinstrument,vehicle,simulation
目录
第一章绪论 6
1.1本课题的研究背景 6
1.2本课题的研究内容与意义 6
1.3移动机器人的发展现状与趋势 7
1.4移动机器人发展中存在的问题 8
1.5小结 9
第二章机器车仿真系统软件介绍 10
2.1Labview的简介 10
2.2Labview操作模板 10
2.3虚拟仪器的特点 11
2.4Labview平台的特点 17
2.5Labview中的基本数据类型及其相互转换 17
2.6小结 20
第三章机器车寻迹原理分析 21
3.1利用激光传感器的小车 21
3.2利用电磁传感器的小车 23
3.3利用摄像头传感器的小车 24
3.4小结 26
第四章机器车结构及硬件设计调整 28
4.1机器车主体 28
4.2机器车舵机的安装与调整 29
4.3机器车差速器的安装与调整 29
4.4摄像头的安装与调整 29
4.5齿轮传动机构调整 31
4.6电源电路设计 31
4.7电机驱动电路设计 33
4.8摄像头数据采集电路设计 34
4.9测速电路设计 35
4.10小结 36
第五章控制算法 37
5.1经典PID控制介绍 37
5.2车速PID控制策略的实现 38
5.3路径控制策略的实现 39
5.4小结 39
第六章仿真系统软件与系统程序 42
6.1道路功能模块 42
6.2机器车功能模块 43
6.3程序图 45
6.4程序及代码 46
6.5小结 57
第七章总结与展望 58
7.1本文的研究成果 58
7.2研究过程中学习到的东西 58
7.3展望 59
参考文献 60
致谢 61
V
四川大学本科毕业设计基于Labview的视觉引导机器车的系统设计
第一章绪论
1.1本课题的研究背景
随着计算机的被广泛的使用，以及相关软件的不断更新和升级，机器人的视觉系统与技术在交通、军事、物流等方面发挥着越来越重要的角色。
在交通中，可以使用视觉技术。
进行自动导航、自动循迹。
随着网络化的发展，越来越多的视觉技术将会应用在交通中。
自从汽车的诞生，人类就梦想这可以让汽车自动驾驶，可以在每辆车上都安装视觉导航装置，让车辆按一定的轨迹运行。
当人们上车后可以通过一个外部设备输入所要到达的目的地，然后把命令通过网络发送到中央控制中心，中心通过计算，下达运行指令，然后车辆可以通过自身所带的视觉识别系统，进行循迹。
这样可以使得交通的无人化管理。
也可以使得发生交通事故的可能大大降低。
当然这只是一个遥远的幻想，但是随着这项技术的普及，相信有一天，人们可以坐上自动驾驶的车辆，安全快捷的到达目的地，也不用担心安全与堵车的问题了[1]。
视觉导航在物流中也应用广泛。
现代物流讲求高效与准确，控制中心可以利用装在物流车上的视觉导航系统准确的找到物件放置的位置，这样当某个订单下达时。
物流车就可以自动运行，不用再用人力去取单，找到仓库，找到具体位置再来取得货物。
可以节省很多时间与人力。
1.2本课题的研究内容与意义
在国内有一些智能车的比赛，参赛人员通常都会面临以下几个问题：
第一为了测试车辆的稳定性，鲁棒性，以及能在不同的赛道中有稳定的发挥，就得在不同的赛道上进行测试，需要制造各种各样的赛道。
但是由于实际操作，经济性和效率上的原因不能做出很多赛道来。
第二验证控制算法的可靠性的验证也是需要一定的时间如果每次都在实际操作中来验证会浪费大量时间。
第三车辆实际运行的过程是相当快速的，转瞬即逝。
所以很难将实际运行的过程重现出来，而且车辆运行是不能停止，这样在现实中我们是很难分析车辆的运行情况的。
但是这些问题有关系这小车能不能顺利的运行，能不能完成预定轨迹的运行。
基于上述的问题。
为了能够高效的验证小车的设计方案可行性，缩短实际时间，让我们有跟多的时间来研究更加适合的方案，这时候我们需要一个软件的仿真平台。
而且在现实生活当中我们也可以利用同样的方法对各行各业中需要视觉引导的智能小车进行不同的仿真与调试。
本文主要内容是对机器车的运行过程进行分析研究整体的运动过程，并且建立数学模型，介绍机器车的硬件组成与调成过程，以及其控制电路与算法。
然后利用虚拟仪器软件Labview软件为机器车建立一个仿真和理论实验的平台，主要实现以下几个部分的功能
（1）信号源分析：
通过传感器传输来的信号。
对其进行分析
（2）控制器：
通过对信号的分析再传输到控制器对其进行控制
（3）执行器：
得到控制器发出的指令执行器就执行相应的动作。
（4）道路建模：
通过软件，根据实际中的赛道尺寸建立起软件中的赛道。
（5）机器车建模：
通过对实际赛车的分析。
得出具体需要的参数。
运行规律等，然后在软件中进行设置以及道路检测的具体方法。
（6）算法及其仿真：
通过自己设计好的控制算法对赛车进行仿真
（7）结果分析：
分析整个过程，最后进行分析。
主要作用是优化处理[2]。
1.3移动机器人的发展现状与趋势
今后的移动机器人体积可以将会越来越小，而且会变得更加的灵活。
移动机器人还将具有很高的速度。
对于我们用于家庭以及服务行业的机器人我们也许不需要它具有很高的速度，但是我们在工厂、物流、军事等行业当中应用到移动机器人的时候我们就会要求其具有很高的速度。
同时我们所需要的机器人最好可以与人类能有一个交流的过程，能知道我们需要什么，我们想要它怎么做。
这样我们才能使得移动机器人更好的为人类服务。
当前迅速发展的计算机多媒体技术为实现这些提供了更多的支持。
同时我们要求移动机器人有更加出色的安全性，作为服务于人类的机器，至少不能给人来带来危害于灾难。
为了使得我们发展移动机器人能有个定理可以依据。
所以就产生了三大定理：
第一机器人不可伤害人或眼看人将要遇害时而袖手旁观;
第二机器人必须服从人给它的指令，除非这种命令与第一条戒律相抵触。
第三机器人必须保护自身的存在。
除非这种保护与第一、第二条戒律相抵触[3]。
然而我们的移动机器人想要有更加长远的发展那
升级会员 