直角转弯4驱差动小车的设计思想

布满荆棘的人生 2022-06-14 05:49 90阅读 0赞

使用五路循迹模块可以识别比较复杂的路况，比如十字路口，T型路口，以及没有路了。  
　　首先，要有一个扫描路况的函数，这个函数要有唯一的函数出口。在扫描函数里边要包括五路的循迹情况，也就是说执行一次扫描函数，就要知道（几乎）同一时间内五个循迹模块的情况。可以使用这种办法：给每一个循迹模块定一个值，五个模块分别是abcde，要求任意的值，不是其他任意若干个值的和。举个栗子

#define SIG_MID 1//中间 
    #define SIG_LEFT 10//左转
    #define SIG_RIGHT 20//右转
    #define SIG_LEFT_LITTLE 2//中左
    #define SIG_RIGHT_LITTLE 4//中右

这是一个示意图（俯视图）  
![这里写图片描述][SouthEast]  
　　圆圈表示某个红外循迹模块，数字是它的值。以下是扫描函数的示例

char SearchSignal(void)//检测循迹模块的情况
    {
        char CMD_back = 0;//用于返回检测到的信号
    
        if(SEARCH_M_IO == WHITE_AREA)
        {
            CMD_back += SIG_MID;
        }
    
        if(SEARCH_ML_IO == WHITE_AREA)
        {
            CMD_back += SIG_LEFT_LITTLE;
        }
    
        if(SEARCH_MR_IO == WHITE_AREA)
        {
            CMD_back += SIG_RIGHT_LITTLE;
        }
        if(SEARCH_L_IO == WHITE_AREA)
        {
            CMD_back += SIG_LEFT;
        }
        if(SEARCH_R_IO == WHITE_AREA)
        {
            CMD_back += SIG_RIGHT;
        }
        return CMD_back;//用累加的方法得到一个唯一值，可方便处理，提升效率
    }

如果扫描的结果返回3就是中和中左一起扫描到了白线（默认黑路白线）  
　　如果扫描的结果返回25就是中和中右，最右一起扫描到了白线  
　　后边使用数值来表示某个位置的循迹模块  
　　2和4之间的距离要大于循迹线的宽度，而1和2的水平方向的距离要小于循迹线的宽度。  
　　例如，我使用了1.5cm的线，那么24的距离选择了2.5cm，12的距离就是1.25cm  
　　如此做的好处是：在正常行驶的时候（非急转弯），至少总有一个模块扫描到黑线。理想状态是在直线行驶时总是只有1扫描到白线。当然，由于车子自身的原因和道路不完全笔直（也可能人为弄弯曲来考验车子的性能），所以需要2和4来辅助循迹。在右边的循迹模块遇到白线的时候，说明车子偏左了，可以往右挪一点。  
　　对于扫描结果的处理分成两部分，先是根据扫描到的循迹模块的结果来判断路况，务必要判断清楚路况之后再行驶。  
　　以下是没遇到转弯时的处理函数

void GowithCorrect(void)//控制小车整体修正着走直线，正常情况下使用此模式
    {
        ctrl_comm =  SearchSignal();
    /****************************************************************/
    /****************************************************************/
        if(ctrl_comm == 1 )
        {
                ctrl_comm_flag = GO_LINE;
        }
    /****************************************************************/      
        else if (ctrl_comm == 5)//
        {
                ctrl_comm_flag = RIGHTMORE;
        }
    /****************************************************************/      
        else if (ctrl_comm == 4)//
        {
            ctrl_comm_flag = RIGHTLITTLE;
        }
    /****************************************************************/      
      else if (ctrl_comm == 3)
        {
                ctrl_comm_flag = LEFTMORE;
        }
    /****************************************************************/      
        else if (ctrl_comm == 2)
        {
            ctrl_comm_flag = LEFTLITTLE;
        }
    
    /****************************************************************/
                if(ctrl_comm_flag == GO_LINE)
                {
                    CarGo();
                }
                else if(ctrl_comm_flag == RIGHTMORE)
                {
                    MoveRightMore();
                }
                else if(ctrl_comm_flag == RIGHTLITTLE)
                {
                    MoveRightLittle();
                }
                else if(ctrl_comm_flag == LEFTMORE)
                {
                    MoveLeftMore();
                }
                else if(ctrl_comm_flag == LEFTLITTLE)
                {
                    MoveLeftLittle();
                }
    }

5代表中间和右边的循迹模块（也就是循迹模块）同时扫到，说明偏左一点点，可以往右边挪一点。  
　　4代表只有右边的循迹模块扫到，说明偏左比较多，可以多挪一点。但是，要尽可能避免这种情况，尽量保持中间的循迹模块始终能扫描到白线。  
　　MoveRightLittle函数是左边轮子转得快，右边轮子转的慢的函数。  
　　以上是正常行进的判断。如果函数写的得当，这3个循迹模块的配合就可以完成正常行驶+有平缓弧度的转弯了。下面来说一下如何进行直角转弯，和识别T型路口，十字路口。  
普通的90°左转：  
　　10必然读到，扫描的结果是10到17  
普通的90°右转：  
　　扫描结果20到27  
①先看十字路口，所有的循迹模块都扫到，和为37，肯定是十字路口。  
![这里写图片描述][SouthEast 1]  
T型路口分为左转，右转和不能直行的T路口三种情况。如上图所示  
情况判别如下：  
②T型路口左转，90°的左转+延时，然后判断1，2，4循迹模块的情况，如果扫描到白线，说明是T型路口左转  
③T型路口左转，90°的右转+延时，然后判断1，2，4循迹模块的情况，如果扫描到白线，说明是T型路口右转  
④不能直行的T路口与十字路口：  
　　出现30到37的结果时，稍微延时一下，使得那一排4个循迹模块所在的直线超过白线，然后判断循迹模块1，2，4的情况，如果这三个循迹模块有白线说明是十字路口，否则是不能直行的T路口。  
　　注意①②③③这些情况都是理想状态，实际上即便车子完全垂直于循迹线到达这些路口时，如T路口左转，10和2也可能不会同时扫描到。因为器件差异和比较电压的差异，即便10和2同时到达了线的上方，这次扫描的结果也可能不是12。可以通过多次判断来确保不判断错。如果一次判断对的几率只有0.9的话，那么判断两次（只需要一次判断对，结果就是对的），判断对的几率就是0.99了。  
　　下面是一个判断直角左转或者T路口左转的例子。由于到了十字路口或不能直行的T路口也可能是先读到10，再读到20，所以这些情况也需要在读到10的时候讨论。

else if ((ctrl_comm > 9)&&(ctrl_comm < 19) )//最左侧的循迹模块读到
            {
                CarGo();
                Delayms(50);
                ctrl_comm_temp = SearchSignal();
                if ((ctrl_comm_temp > 9)&&(ctrl_comm_temp <19))//略微延迟以后还是最左侧的循迹模块
                    {
                        CarGo();
                        Delayms(450);
                        ctrl_comm_temp = SearchSignal();
                    }
                else if((ctrl_comm_temp>30)&&(ctrl_comm_temp<37))//最外侧两边都扫描到，可能是T路口
                    {
                        ctrl_comm_flag_tmp = T_ROAD;//暂时设置为T路口
                    }
                else//未知的情况，让停车。
                    {
                        ctrl_comm_flag = UNKNOW_ROAD;
                    }
    
                if((ctrl_comm_temp < 6)&&(ctrl_comm_temp > 0))//判断是不是左转T路口
                    {
                         ctrl_comm_flag = T_LEFT;
                    }
                else if(ctrl_comm_temp == 0) //否则是直角左转的路口
                    {
                        ctrl_comm_flag = RT_LEFT;
                    }
            }

建议将路况的判断与转弯的过程分开，直到判断清楚路况以后再根据命令直行或转弯。下面是直角左转的例子。  
　　CarLeft()是左侧轮子倒转，右侧正转，实现了小车基本上以左后轮为轴的左转。转到1循迹模块或者4循迹模块扫描到即可。

else if (ctrl_comm_flag == RT_LEFT)//左转直角路口
                    {
                            char tmp;
                        do{
                            CarLeft();
                            tmp = SearchSignal();
                        }while((tmp != 1)&&(tmp != 4));
                    }

T路口的左转，先左转，使20扫过线，然后继续左转，转到1或4.

else if (ctrl_comm_flag == T_LEFT)//左转T路口 -|
                        {
                            if(CMD_Next == CMD_LEFTONT)  //如果下一个命令是T路口左转
                            {
                                        char tmp;
                                    do{
                                        CarLeft();
                                        tmp = SearchSignal();
                                    }while(tmp < 19);                       
                                    do{
                                        CarLeft();
                                        tmp = SearchSignal();
                                    }while((tmp != 1)&&(tmp != 4));
                                    CMD_Next_Index++;
                            }
                            else if(CMD_Next == CMD_GOSTRAIGHT)
                                {
                                    CarGo();
                                    Delayms(500);
                                    CMD_Next_Index++;
                                }
                                else//可能未知的情况，停车
                                {
                                    CarStop();
                                    CMD_Now = CMD_STOP;
                                }
    
    
                        }

[SouthEast]: /images/20220614/372c9586d261434a88786d7ab1466874.png
[SouthEast 1]: /images/20220614/311e260c6f464072af3a1b3a63d74c6f.png