摘要 使用Arduino及其擴展版，結(jié)合超聲波傳感器實現(xiàn)了小車在煙倉里自動避障，從而為下一步的煙葉霉變智能檢測打下基礎(chǔ)。通過對煙倉環(huán)境的實地考察分析，設(shè)計并制作出相應(yīng)的硬件和軟件。實際測試了智能小車的各個功能，結(jié)果表明智能小車能夠利用超聲波傳感器來獲得障礙物信息，經(jīng)過自處理，調(diào)用程序自動控制云臺旋轉(zhuǎn)，采用差速方式控制電機轉(zhuǎn)速及方向，從而成功實現(xiàn)智能小車自主避障功能。
　　關(guān)鍵詞 Arduino；智能小車；煙倉；避障系統(tǒng)；舵機；超聲波傳感器
　　中圖分類號 S22 文獻標識碼 A 文章編號 0517-6611（2015）33-370-03
　　Research of the Automatic Obstacle Avoidance Intelligent Car Used for Tobacco Warehouse Based on the Arduino
　　YANG Fu1， ZHANG Tianshun1*， LU Shaokun2 et al
　　（1.College of Mechanical and Electrical Engineering， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650201； 2.College of Basic Science and Information Engineering， Yunnan Agricultural University， Kunming， Yunnan 650201）
　　Abstract The paper uses the Arduino and extended edition， combined with ultrasonic sensor to achieve the car in the tobacco barn automatic obstacle avoidance to prepare for the next step of intelligent detection.Through the analysis of the onthespot investigation to the tobacco warehouse environment， then to design and make the corresponding hardware and software.Actual testing the various functions of intelligent car， and the experimental results show that the intelligent car can use ultrasonic sensors for obstacle information， through the processing， automatic control yuntai rotation， and then use differential method to control the motor speed and direction， thus to achieve intelligent car autonomous obstacle avoidance function.
　　Key words Arduino；Ssmart car； Tobacco warehouse； Obstacle avoidance system； Steering gear； Ultrasonic sensor
　　中國貯煙和卷煙制品每年因霉變造成的損失相當驚人，達到煙草商品總額的1%～3%，每年因煙葉霉變造成的損失達70億元左右[1-4]。在卷煙加工生產(chǎn)之前由于工藝的需求，煙葉需要進行周期長達1～2年的貯存醇化過程。在長期的貯存過程中，富含蛋白質(zhì)的煙葉極易發(fā)生霉變，使煙葉品質(zhì)降低或完全失去使用價值。2002 年我國加入WTO后，貯煙逐漸由片煙替代把煙，貯煙霉變問題更加突出，開始引起人們的重視，相關(guān)研究報道逐漸增多[5]。為了避免煙葉醇化過程中的霉變問題，需要對煙倉煙包進行檢測。面對煙倉大量煙包，現(xiàn)今若用人工去檢測，成本會很高，所以將會給煙倉引入智能機器人來代替人工去完成檢測煙葉是否發(fā)生霉變的繁重任務(wù)。煙倉里的智能化程度也是煙草行業(yè)步入現(xiàn)代化的一個重要標志。該文運用基于Arduino及其擴展板研究設(shè)計一個用來代替勞動力在煙庫里完成煙葉霉變檢測任務(wù)的避障智能小車的避障系統(tǒng)。
　　1 系統(tǒng)設(shè)計
　　自主避障小車采用高強度鋁合金材料底盤[6-7]。4個輪子是由4個直流電機控制的橡膠輪胎。橡膠輪胎不但具有高彈性，高硬度和高強度，且耐磨性能卓越，還具有較高的機械強度和優(yōu)異的耐屈撓、耐低溫性能，可以保證小車行走的穩(wěn)定性及良好的速度[8]。小車上搭載有Arduino控制板，系統(tǒng)主要包括：電源模塊，電動機驅(qū)動模塊，WiFi模塊，舵機模塊，避障模塊。
　　1.1 電源模塊
　　電源模塊為系統(tǒng)工作提供可靠電壓。選用兩節(jié)鋰電池串聯(lián)的方式，可提供電壓（7.2～9 V），可以直接給電機、電壓表供電。鋰電池電壓穩(wěn)定，可以循環(huán)使用，安全性強，體積小，容量大，減少污染，有利于可持續(xù)發(fā)展[9]。電壓表主要為了查看電池當前電壓。鋰電池電壓通過Arduino電壓轉(zhuǎn)換得到5 V電壓。供給WiFi模塊、舵機模塊、避障模塊和攝像頭。系統(tǒng)各模塊供電如圖1所示。
　　1.2 電機驅(qū)動模塊
　　由于煙葉倉庫實際地面高低不平，小車采用4個步進電機驅(qū)動。此處應(yīng)用的步進電機直徑為28 mm，電壓為5 V，步進角度為5.625×1/64，減速比為1/64，單個重為0.04 kg。接5線4相可以用普通ULN 2003芯片驅(qū)動，也可以接成2相使用，步進電機的控制除了Arduino單片機外，通常都還會加上一個驅(qū)動芯片，其主要目的是避免放大電流將單片機損壞[10]。步進電機精準度比較高，最高精度可達1.8°，在此之外步進電機還有瞬間啟動和急速停止的特性。ULN2003是一種高耐壓、大電流的達林頓陳列， 內(nèi)部提供了7個達林頓晶體管，在5 V的工作電壓下與TTL和CMOS電路直接相連可以保證負載電流的供給，同時也減少其他驅(qū)動芯片容易被燒毀的事故。電機具體驅(qū)動如圖2所示。

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