基于STM32智能小车的微电子专业“电子线路开放实验”教学实践与探索

为提升微电子专业“电子线路开放实验”课程教学质量,对基于树莓派实验平台的教学方案进行了改革,提出一种基于STM32智能小车的新教学方案。首先,简要介绍了STM32智能小车实验教学平台;其次,详细介绍实验内容安排和教学内容;最后,阐述取得的教学效果。实践证明,该教学方案突出了课程的开放性,内容更加精简连贯,适应微电子技术快速发展的需要,激发了学生对微电子专业学习的兴趣,为微电子专业学生学习后续课程指明了方向。

基于51单片机的循迹避障智能小车设计

智能小车近年来取得了显著的发展,其集成了多种先进技术,主要特点是能够远程控制实现路径识别功能,在工业中有广阔的应用前景。该文从硬件结构和程序设计出发,设计一辆具有循迹避障功能的物联网智能小车,可在前进过程中自动识别路径,躲避障碍,还可通过液晶屏幕来显示各种参数。该设计不仅展示了智能小车在物联网技术中的应用潜力,还为进一步研究和开发智能小车提供了有益的参考。

物料导航智能小车设计

在制造业快速发展、自动化生产线需求逐渐增加的背景下,物料导航智能小车开始广泛应用于工作强度高、工作环境复杂的场景,尤其可用于替代人完成具有危险性的工作,从而减少人力成本,提升企业的工作效率。但在不同的工作环境下,运送物料的小车存在一定的局限性。针对小车在运输物料过程中无法观察运行轨迹的问题,设计了一款带有全球定位系统(global position system,GPS)模块的物料导航智能小车,其具有实时定位功能,并能在计算机上显示运动轨迹。实验结果表明,该小车在运送物料时,能够通过手机连接蓝牙显示位置信息。

面向无人智能小车的双验证安全定位方法

针对无人智能小车在网络、硬件、操作系统和软件方面存在众多安全隐患,易受到物理或远程安全攻击,使其偏离配送轨迹导致配送任务失败,甚至被攻击者操控干扰工厂正常运行的问题,提出了一种面向无人智能小车的双验证安全定位方法。在无人智能小车端,利用已有的Wi-Fi网络基础设施进行指纹定位,并设计特征融合策略实现Wi-Fi和磁场指纹的动态融合;在环境端,部署多个监测点采集无人智能小车发出的声音信号计算到达时间差,并根据空间分割方法计算小车位置。在此基础上,通过将无人智能小车上报的位置信息和监测点计算的位置坐标进行对比验证,一旦发现小车位置出现异常则进行异常告警,从而保证无人智能小车的正常运转工作。在真实室内场景下的实验结果表明,所提方法可以有效跟踪目标设备的位置坐标,定位精度优于现有基准算法。

基于双目视觉的智能小车避障方法研究

引言随着技术发展,扫地机器人、无人物流车等智能小车的应用得到快速普及,小车避障技术也得到重视。目前,常见的避障方案有基于超声测距的避障技术、基于红外测距的避障技术和基于激光雷达的避障技术[1,2]。前两者难以准确检测到如三脚架等具有镂空结构的复杂结构物体的距离,而后者则成本较高。基于此,本文提出一种基于双目视觉的智能小车避障方法。实验结果表明,此方法可有效实现小车前方障碍物检测功能。

基于FPGA的智能小车综合设计

针对“数字电路”教学过程中,如何进行课程综合设计问题进行了教学改革实践。首先论述了传统综合设计选题的局限性;接着重点阐述了如何选题、进行教学设计、考核评价方法;并以通信2019级的坡道循迹小车为例,介绍了设计要求与条件、设计方案与设计原理、设计结果,并做了总结。

一种电磁寻迹智能小车设计

文章提出了一种电磁寻迹四轮智能小车硬件和软件的设计方案,硬件设计方案以STC32G单片机为控制核心,包括控制系统的电源供电模块、电机驱动模块、舵机驱动模块、激光测距模块、编码器以及干簧管等电路设计方案;软件设计方案包括小车速度控制、舵机打角控制、过环岛控制、避障控制以及出入库控制等控制方案,并运用有限状态机的编程思想将各程序模块按照小车控制逻辑组合成一个整体。最后,根据设计方案制作出智能小车实物,通过程序调试和对参数进行反复实测调整,使小车能够以较快的速度顺利通过赛道上的各元素。

基于STM32单片机的智能小车设计

随着信息技术的不断发展,设备智能化逐渐成为智能制造领域关注的重点。在对智能化设备的研制中,智能小车的设计已成为热点。基于STM32单片机,本文设计一款低成本智能小车,其硬件部分主要由STMSTM32F103C8T6系统板、电机驱动模块、红外循迹模块、超声波测距模块、蓝牙模块以及相关电路组成。在硬件设计的基础上,给出电机控制、小车循迹、超声测距跟随和蓝牙控制等软件设计方案,并在KeilμVision5集成开发环境下编写智能小车系统的控制程序。此外,制作小车实物,并进行测试分析。结果表明,所设计的小车具备循迹、蓝牙控制、超声定距、跟随等功能,可以应用于中小型工业制造等应用领域。

基于树莓派的智能小车的设计与开发

针对疫情期间或者特殊行业无接触配送的需求,基于树莓派4B处理器及Raspberry操作系统,采用Python开发语言及TensorFlow、OpenCV和RPi.GPIO等实现开发。通过车载摄像头采集图像,利用OpenCV技术对图像进行处理,实现循迹功能;通过建立深度学习模型,对红绿灯数据集进行训练,利用训练好的模型实现红绿灯识别功能;通过红外避障模块实现道路避障功能。在带有红绿灯、障碍物和四个弯道的长方体模拟轨道进行测试,能准确地完成两圈行驶。该设计原理清晰,易于实现,在无接触配送、无人驾驶等方面具有很高的应用价值。

基于STM32单片机的自动储发电智能小车设计

为了解决智能小车供电单一、供电效率低、不环保等问题,本文设计了一种具备自动储发电功能的智能小车。设计采用STM32F103ZET6单片机为控制核心,法拉电容充放电模块为能源核心,由显示模块、寻迹模块、测距模块、金属探测模块组成。通过设置测距的阈值与极限值实现小车减速与停车,通过金属探测模块探测硬币数量,并将数据显示在液晶显示屏上。经测试,该智能小车能实现了自动储发电,并对测距及探测金属有较好的灵敏性。

基于单片机技术的多功能智能小车设计

在自动化技术及智能化技术快速发展形势下,对小车智能化的要求越来越高,设计了基于单片机的多功能智能小车系统。介绍了多功能智能小车硬件系统的设计、软件系统的分析及确定、软件程序的编写与仿真,并进行了实物的调试试验,结果表明:所设计的基于单片机技术的多功能智能小车系统可以实现发电和驱动功能、循迹功能、金属探测功能、显示行驶距离及检测被测金属数量的功能;系统方案有效可行,能够满足小车的智能化要求。

基于改进TEB算法的智能小车狭窄通道局部路径规划

针对传统TEB(time elastic band)算法在智能小车通过狭窄通道时容易陷入局部最优,同时通过弯道时容易出现加速度突变等局限性,在传统TEB算法的基础上,结合同源TEB轨迹优化算法,在动态时变障碍物的环境中对传统TEB算法进行改进.首先,通过构建拓扑地图搜索所有可行路径;然后,通过代价函数对每条路径进行评估,确定最优路径;最后,额外添加加速度约束,保证智能小车平顺通过弯道.实验结果表明,本文算法能够针对狭窄通道快速找到最优合理路径,同时也能大大抑制智能小车在通过弯道时加速度的冲击突变.

基于视觉/惯导组合的室内智能小车系统教学实验设计

为培养学生跨学科知识运用及解决复杂工程问题能力,“无线电导航原理与应用”课程设计了基于视觉/惯导组合的室内智能小车系统教学实验。该实验融合了导航、电子、图像等领域先进技术,实验内容涉及理论学习、建图操作、IMU数据获取与匹配、整车调试及室内导航任务等,能够培养学生解决问题、团队协作与创新能力,实现知识、能力和素养“三位一体”的教学实践,进而提升学生综合素质和解决工程问题的能力。

浅析基于STM32的智能小车设计

基于近年来大学生科技创新类大赛中关于智能小车的赛题,设计一款多种控制方式的智能小车。该小车的控制核心为STM32F103C8T6单片机,搭载了灰度寻迹模块、超声波测距模块、红外模块、蓝牙模块来采集控制信息。用户程序通过处理各接收模块采集来的信号,输出控制信号到电机驱动模块,从而控制电机带动整车移动。经过实验调试优化,该小车可以实现复杂线路寻迹、避障、红外遥控和手机App控制4种行进方式。

基于IFGM-IDWA融合算法的智能小车路径规划

针对动态窗口法在动态障碍物环境下避障效果差、路径非最优等问题,将改进间隙跟踪法(improved follow the gap method,IFGM)与改进动态窗口法(improved dynamic window approach,IDWA)进行融合。改进间隙跟踪法的效用函数考虑障碍物间的间隙大小和智能小车与目标坐标的夹角来寻找可行间隙及合理的航向角;在DWA原有评价函数中引入动态避障函数,使智能小车在面对多个动态障碍物时能灵敏地控制速度,以达到敏捷避障目的。实验结果表明:与传统DWA算法相比,IFGM-IDWA融合算法减少了15%~25%的碰撞率,能够更加灵活地控制智能小车的平移速度和旋转速度,更加有效地保证智能小车运动过程中的安全性,且减少了时间消耗,提高了运动效率。

基于ROS的智能小车设计研究

在产教融合生产性实训基地设计了一款在小范围空间行驶的智能小车,基于机器人操作系统(ROS)构建了智能小车的雷达避障、雷达跟随、定位导航和循迹自动驾驶的功能达成的基本方法。该智能小车通过自身所搭配的激光雷达实时检测周边环境的数据信息,输送到相关设备和系统中,经过算法建立二维地图,执行相关设定指令,从而实现自行定位导航和循迹自动驾驶等有关功能。本智能小车是产教融合生产性实训基地提供的产教融合具体实践案例,智能小车的设计、实验可为汽车自动驾驶和智能物流车提供模拟参考。

智能小车快速控制原型平台设计与开发

基于MATLAB/Simulink设计并开发了智能小车快速控制原型平台,实现了代码自动生成并编译、实时验证与参数在线调整等功能。针对硬件,开发了相应的接口模块。开发了用于上位机与控制器之间数据交互的OPC UA服务器,进而开发了基于Web的智能小车监控界面。设计了Simulink模型,通过开发的快速控制原型平台,完成了智能小车实物验证,实现了一键代码生成并编译、控制算法的调用、实时验证与参数在线调整等功能。结果表明,智能小车能实现路径跟踪。通过路径跟踪实验,验证了系统的可行性和实用性。

语音识别智能小车系统的设计与实现

为了实现小车的蓝牙语言智能功能,研究以单片机STM 32F103C8T6为核心,采用电源转换电路、电机驱动电路、单片机和蓝牙语音模块构成主控制电路,搭载高精度超声波避障模块,可以实时检测前方是否有障碍物并自动采取相应的停止动作。同时,通过手机App与智能小车通信,建立人机交互界面。相比传统固定的操作按键,该设计支持扩展按键,在不同领域应用时只需简单地修改手机App操作界面,使用更加灵活;通过对语音模块的编程,实现语音模块对常用基本命令的识别,通过蓝牙与手机通信支持语音控制小车。设计完成后,该研究组装硬件实体机并搭建小车测试环境,经过调试和测试成功实现预期效果,证实系统的正确性与可行性。

基于STM32的全地形越障排爆智能小车设计与实现

为解决易燃易爆、有毒有害等特殊场合排爆检测的困难,开发了一台基于STM32单片机的全地形越障排爆智能小车。该智能小车以STM32单片机为中央处理器,外围电路由OpenMV模块、电机驱动模块、红外线测距模块、无线模块等组成。智能小车工作时,利用通过OpenMV采集危险物品图像,通过预设的程序进行图像识别;同时,超声波模块采集周围环境的参数,把它们转化为电信号传输给STM32单片机处理;STM32单片机综合图像识别信息、传感器传送信息,通过预设的程序进行处理;最后发送指令控制智能小车的运作。现场测试结果表明,该智能小车能实现危险物品识别、智能避障、全地形越障等功能,达到了预期的效果。

无线通信网络的多智能小车编队控制系统

首先设计了基于ARM Cortex-M3的智能小车控制系统,利用模块化理念设计了无线通信、磁场检测传感器、电机驱动等硬件模块,采用ZigBee设计了多智能小车协作控制的车载自组织无线通信网络,利用磁场检测完成小车的导航方式,采用旋转编码器实现小车的测速功能.然后在智能小车上移植了嵌入式μC/OS-Ⅱ实时操作系统,根据多智能小车协作控制要求,设计了智能小车分布式自主决策程序,实现多智能小车自由运行、队列跟随和路口协作等运行模式.最后采用线性最优二次型的车队跟随控制算法,实现多智能小车编队的启停、匀速和加减速控制,利用通信协商的路口协作算法,实现多智能小车路口协作任务.实验结果表明,设计的无线通信网络的多智能小车系统能够满足多智能小车协作控制、编队控制和路口协作控制要求.