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1、摄像头循迹智能平衡小车付国栋，胡健军，王杰（哈尔滨工程大学自动化学院哈尔滨黑龙江150001）摘要：摄像头循迹智能平衡小车是使用MK60DN512ZVLQ10微处理器和CCD摄像头配合来实现在跑道上的自动循迹，识别黑白线，直道和弯道的加减速行驶。小车是机械系统与硬件系统配合软件系统实现运行的复杂整体，硬件系统有电源管理模块，最小控制系统模块，图像采集识别处理模块，陀螺仪加速度计角度测量模块，电机驱动模块，编码器测速模块；软件系统包括小车的直立平衡控制，速度与方向的PID控制，角度测量的卡尔曼互补滤波算法，信息（赛道图像，车轮转速）采集程序；机械系
2、统方面，各模块的安装，优化改进也是摄像头循迹智能平衡小车平稳运行的关键部分。关键词：MK60DN512ZVLQ10微处理器，图像采集识别处理，PID控制，卡尔曼互补滤波SmartbalancedcaroftrackingbycameraFUGuodong,HUJianjun,WANGJie（CollegeofAutomation,HarbinEngineeringUniversity,Harbin,Heilongjiang150001）Abstract:Smartbalancedcaroftrackingbycamerarealizesautom
3、atictrackinrunway,recognizesblackandwhiteline,accelerationanddecelerationofspeedbyusingmicroprocessorMK60DN512ZVLQ10andCCDcamera.Smartcarisacomplexsystemconcludingmechanicalsystem,hardwaresystemandsoftwaresystem;thehardwaresystemhaspowermodule,minimumcontrolsystem,themoduleof
4、gathering,recognizingandprocessingimage,themoduleofmeasuringanglebygyroscopeandaccelerometer,themoduleofdrivingmotor,themoduleofmeasuringspeedbyencoder;thesoftwaresystemiscomposedofuprightandbalancedcontrol’sprocedure,speedanddirection’sPIDcontrol’sprocedure,kalmencomplementa
5、ryfilteringalgorithms,andprocedureofgatheringinformationliketherunway’simageandthewheel’sspeed.Andeverymodule’sinstallation,optimizingandimprovementinmechanicalsystemisalsoakeypartthatmakessmartcarmovestably.Keywords:MicroprocessorMK60DN512ZVLQ10,gathering,Recognizingandproce
6、ssingofimage,PIDcontrol,Kalmencomplementaryfiltering1.引言全国大学生“飞思卡尔”杯智能汽车竞赛是以“立足培养、重在参与、鼓励探索、追求卓越”为宗旨，鼓励创新的一项科技竞赛活动赛。智能汽车竞赛的赛道路面为宽度不小于45cm的白色面板，赛道两侧边沿有宽为25mm的连续黑线作为引导线。参赛队员的目标是模型汽车需要按照规则以最短时间完成单圈赛道。本文结合我们小组参与“飞思卡尔”智能车的竞赛经历，讲述了摄像头循迹的智能平衡小车系统整体设计，制作及实现的整个过程，旨在探索实现小车平稳运行的更加合理稳定的机
7、械结构，硬件电路和算法程序。2.总体设计MK60DN256ZVLL10微处理器通过采集CCD摄像头的硬件二值化信号，获得小车赛道边缘信息；通过采集陀螺仪加速度计姿态传感器的信号，经过互补滤波后，实时获得小车的倾角；通过光电编码器脉冲计数后，获得小车速度数据。通过微处理器对赛道图像的处理，对小车速度和方向的PID控制，最后输出PWM波控制直流电机，实现小车的平衡，转向，速度控制和智能循迹。在调试过程中，通过无线传输模块和上位机，获得小车倾角等状态数据。3.机械结构智能小车的控制是在合理的机械结构基础上实现的，良好的机械结构才能保证小车系统的稳定性和
8、适应性，对平衡小车，机械要求更高。因此在设计小车硬件，软件系统之前，应对小车的整体结构有清晰的认识，分析结构特点，结合数学模型改善小车的
