基于树莓派的红外避障小车

戴文翔　孙智勇

摘要：基于树莓派的小车实验很多，如通过网页控制小车；利用超声波进行避障....文章主要介绍利用红外进行避障的小车。为实现小车避障功能，需要设计基于树莓派的智能避障小车。把树莓派作为核心程序驱动器，通过L298n电机驱动实现对直流电机的控制以达到控制小车的目的；利用红外避障传感器模块实时监测小车距离障碍物的距离，设计基于红外线反射测距的避障算法以达到避障目的。

关键词：避障小车；红外避障；树莓派；L298n；程序实例

中图分类号：TP391 文献标识码：A 文章编号：1007-9416（2018）01-0089-02

1 硬件设计

（1）避障小车硬件组成包括：小车底盘、3个车轮（两个前轮一个后轮）、两个直流电机、红外模块、红外避障传感器（2个）、电源盒、移动电源（小型）、无线网卡、树莓派。PS：3个车轮中，两个前轮由直流电机直接驱动，后轮选择万向轮。

（2）电源部分：包括四节1.5V （5号）电池，5000毫安移动电源。四节1.5V （5号）电池为L298n提供6V电压，5000毫安移动电源为树莓派提供稳定的5V电压。

（3）驱动部分：包括小车底盘、L298n电机驱动、直流电机（2个）、三个车轮（两个前轮和一个万向轮）。L298n驱动前轮，配合万向轮实现前进、后退以及左右转向。

（4）主控制部分：树莓派。树莓派通过L298n控制直流电机转动，全方向达到移动的目的。树莓连接红外传感器模块，通过红外线接发器，以达到实时测量与障碍物的距离。从而可以做到小车再碰到障碍物之前能按预设避让方式进行避让。最终实现智能避让。

（5）传感器部分：红外避障模块。红外传感器模块连与树莓派，正常工作时，红外避障模块的工作电压为5V左右，但红外避障模块上的红外接发器接受到遇障碍物而折回的红外时，电压会下降0.1V左右。进而产生信号，是树莓派执行避让语句。

2 软件设计

（1）通道搭建，以及通道位置：L298n電机驱动可以驱动两路直流电电机。控制直流电机需要用到L298n的四个端口：方向端IN1、IN2、IN3、IN4（PS：如果不需要使用使能，切勿将ENA、ENB以及板载5V使能端帽拔掉，让其一直保持在高点平状态）。通过改变IN1、IN2等四个端口的高低电频状态，使直流电机正转或反转。树莓派通过引脚连接IN1、IN2等端口，来控制电机转向。避障小车代码如图1：

（2）初始化GPIO端口：不要忘记的在设置完信息交流通道（channel）后，还要定义GPIO端口为输入端还是输出端，代码如下：

（3）定义基础方向：避障行为是由基础方向+树莓派选择调用构成，所以需要在此处先定义最基本的基础移动方式。代码如下：

（4）红外避障：

总的来说红外避障就是，树莓派利用红外避障模块收集来的信息（离障碍物的远近），在靠近过障碍物时，调用基础方向进行躲避。代码如图2：

3 结语

树莓的实验远不止智能小车这一类，但要熟练进行实验操作需要对树莓派所使用Linux的指令，以及需要对基于Linux的nano和vim编译器进行性学习。同样语言基础必不可少，大多数情况下Python是Linux默认的编译语言（部分树莓派安装的是Windows系统，这时就需要C语言），所以也要加深对Python的学习。适当了解些像WinSCP这一类辅助程序，会减少我们在实验中的麻烦。