1. 研究目的与意义
对于仓储物流行业来说，需要将各种物品搬运到目标位置，而搬运机器人则是实现物流自动化中必不可少的一个环节，机器人要实现自动导引功能和避障功能就必须要感知导引线和障碍物，感知导引线相当给机器人一个视觉功能。避障控制系统是基于自动导引小车（AVGauto-guide vehicle）系统，基于它的智能小车实现自动识别路线，判断并自动避开障碍，选择正确的行进路线。使用传感器感知路线和障碍并作出判断和相应的执行动作，仓储机器人的使用能极大地提升仓储物流行业的工作效率，提升仓储物流行业的效率和速度。智能小车系统可以作为搬运机器人的基础进行研发，其行进功能、自动避障功能、通信控制功能都是搬运机器人不可或缺的功能，这些功能对提升搬运机器人的工作效率有十分巨大的意义。
2. 课题关键问题和重难点
关键问题：（1）智能小车在发现到障碍物之后，需要再次选择前进方向。因此，还需要在小车检测到障碍物之后，能够再次检测左右环境，以便找到行进路线继续行进。
（2）构建一个基于红外线遥控的循迹智能小车控制系统，设定一个初值作为此系统的输入（希望值），系统的输出能够快速的达到设定值，并维持初值基本不变。
（3) 设计此系统的硬件电路，包括电源电路、电机控制电路、图像采集电路、传感器电路等。并编写实现该系统功能的程序模块。
3. 国内外研究现状（文献综述）
智能车也可称为轮式机器人， 作为一种智能机器人的一个分支,随着电子技术的进步，智能车的研究得到迅速发展,且智能小车的应用越来越广泛，不仅仅涵盖了军事、工业等行业，日常生活中也能看到智能小车的身影。对于智能小车来说，自动避障功能是研究与设计的主要部分，也是核心技术之一。自动避障功能，不仅对智能小车的安全行驶具有重要意义，而且能够提升智能小车的工作效率,对智能小车搬运货物、无人驾驶等功能的自动性能有很大帮助。
当前，通过 Arduino 等开源硬件，即可进行智能车的快速开发，Arduino 自带 Bootloader 程序，可直接通过 USB 接口下载程序至开发板，开发和修改程序十分方便，以 Arduino 板作为核心控制器，实现对小车的驱动控制、遥控以及避障等功能可能有以下三条技术线路可实施：（1）通过 H 桥路芯片实现对直流电机的控制以控制小车行驶；利用红外遥控器和接收器实现远程遥控小车方法；利用超声波测距模块实时检测小车前方障碍物距离，设计基于障碍物距离的避障算法实现避障功能。（2）根据障碍物与智能小车的位置关系将其分为 4 种基本类型，分别为智能小车运行环境中没有障碍物、运动方向前面有障碍物、在运动方向前面和车体一侧有障碍物、在运动方向前面和车体两侧都有障碍物，然后综合考虑智能小车原地绕一个车轮做圆周运动的最大半径和惯性的影响确定了智能小车自动避障的安全距离，最后分别分析设计了只在前方有障碍物、在前方和车体一侧有障碍物、在前方和车体两侧都有障碍物时智能小车的自动避障策略，根据对 4 种类型障碍物的分析研究而设计了智能小车的自动避障策略。（3）Arduino 平台作为智能小车的硬件核心，能够控制电机、传感器等各种模块，从而实现自动避障功能。在测距传感器方面，采用超声波测距传感器与红外测距传感器相结合使用的方案，并且在超声波测距传感器上增加舵机模块，以实现自动避障功能。以改装的 Arduino 平台智能小车为研究环境，进行了智能小车自动避障技术的研究,研究内容主要包括：智能小车自动避障的信息采集系统设计、障碍物信息分类、自动避障策略设计以及智能小车自动避障系统的设计与开发等。进行自动避障研究是为了探索车辆的自动避障技术，为各种车辆的自动避障提供可参考的硬件控制设备、相关的控制软件和基础数据。对于系统中传感器的使用方面，基于多传感器信息融合的智能小车自动避障主要是通过将其自身装载多个传感器感知障碍物分布、距离等信息，并进行相应的躲避行为。本系统采用红外线测距传感器配合超声波测距传感器共同使用的方法实现智能小车对其周围环境信息的采集。并且，通过在超声波传感器上增加舵机模块，从而达到了智能小车系统自动避障功能更加准确的效果以及自动避障之后行进路线的自动选择效果。
随着现代信息技术的发展，智能小车的应用不仅涉及交通运输、军事、工业制造等行业，还延伸到生活服务以及空间探测等领域。此次智能小车设计目标的重点在于研究并设计一套可通信控制的具有自动避障功能以及通信控制功能的智能小车系统，综合了测距传感器的选择及配合、小车核心的选择、通信接口及通信上位机的配合、电路设计等部分。本课题的研究内容是在之前已有的避障小车的基础之上，增加自动避障的准确性和可靠性，与此同时加入对智能小车的通信控制，组成智能小车系统，为之后的再开发提供可参考的硬件选择及连接配合、软件控制和基础数据，并且未来对于智能小车的开发还不仅仅局限于此，所以研究与设计具有自动避障及通信控制功能的智能小车系统，不仅具有重要的理论意义，同时也具有十分重要的现实应用价值。
4. 研究方案
本文所设计的智能小车自动避障系统能正确完成对障碍物的躲避行为，满足了智能小车自动避障的要求，解决了目前自动避障系统的一些不足，达到了预期的目标和要求。其次研究了自动避障策略，将环境中的障碍物分为 4 种基本类型，分别设计了这 4 种类型障碍物情况下智能小车的避障策略，最后，采用 Arduino 开发板设计实现了本文所设计的信息采集系统和自动避障策略。
5. 工作计划
第1周 收集资料
第2周 学习Arduino的设计方法，掌握其编程方法
第3周 整理资料，做初步计划并完成开题报告
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