基于Arduino平台的自动跟随系统

侯雅馨 希吉日

摘  要：基于Arduino平台的自动跟随系统的创新设计点在于系统设计方案与实施平台，本文将通过对于Arduino平台为切入点，以多车智能自动跟随系统为主要内容，分析板块设计和具体实施两大内容，进而实现对于基于Arduino平台的自动跟随系统的详细阐述和实验数据分析。

关键词：Arduino平台;自动跟随系统;模块化;多车跟随系统

引言：

Arduino平台实际上就是能够灵活便捷实用的电子原型平台，通过编程语言将指令进行代码编程，然后传送进入平台的电路板后，即可完成对于装置的控制实用。其平台具有四大特性，首先它能够夸平台进行操作，其次操作过程简单清晰，便于上手，再次它具备一定的开放性，包括对于电路图、核心库的文件都是开源的，最后它的发展十分迅速，不仅能够帮助团队快速完成项目开发，提供了更多的创新空间。

一、方案设计

基于Arduino平台，本文设置的自动跟随系统是多车跟随系统，主要通过集中式控制结构，实现对于各实验智能小车之间的信息交流，并借助宫外复眼传感器模块，实现信息收发，主要的设计分为软件和硬件两个部分。

（一）软件设计

软件设计主要是红外发射程序和红外复眼程序两个部分，两者相互衔接，发射程序发射信号，由复眼程序进行接收，继而进入静默状态，开启相对应的自动跟随系统，跟随动作，由探测指令辨认是否有停止信号，进而进行下一步动作。红外复眼跟随主要依靠接受前车的红外信号，然后进入直线跟随状态，均速直线前进，并在获得停止指令后全部进入停止状态当中。

（二）硬件设计

硬件设计主要是基于Arduino平台中对于点击驱动、稳压电路、通信以及监测模块组成，主要是通过网口的连接实现实时的信息传递，以传感器监测小车左右两侧，驱动器与通信模块的重点是维持数据传输的稳定性，避免节点断裂。硬件设计的围绕电机驱动，通过电机的转速和专项，来实现自动跟踪系统智能化的设计理念。

电机驱动模块主要包括两个直流电机和对应的两组芯片，电压则依据实际的实验环境，分別进行调试。

XBEE通信模块主要以无线通信系统为主，是多车组成的通信系统网络，基于无线通系统网络的协议同党，实现数据的通信设置，在特定共享区域内，完成对于编队的基础控制，能够进行通信和休眠两个状态的控制，传输稳定，在实验过程中表现较优[1]。

二、设计实现

在具体实验过程中，首先是通过信号接收装置对于信号进行接收，然后发出对应的功率，保证信号接受的实际范围可控制在稳定的一米左右，然后完成与之对应的红外信号搭建，通过模拟信号的收集，帮助多车建立对应的稳定联系，便于实现运动方式的变化。这一步骤建立在服务器的建设中，实现多车之间的信息互动。

（一）传输过程

通俗来讲，主要是通过传感器将固定信号输入到设备当中，然后借助Arduino平台，实现数据转出到终端设备，根据实际的实验需求，进行具体微调。

（二）实验

实验开始时，通过网络由终端机进行命令分析，包括设置的状态、速度、间距等各项内容，通过反复试验，调整产生影响或行为反差较大的小车，最终实现多车自动跟随的系统。即红外发射接收装置和环形红外接收装置在进行搭建后，确保180°范围内都处于信号接收区，利用红外复眼传感器判断信号，发送制定，借助无线网络模块的搭建，实现终端机与路由端的信号交互，进而完成对于多车跟随状态下，列队、速度、间隔的调整。实验先由单车跟随作为对象，在调整到合适段，才逐步实现了多车跟随的列队实验。

整个实验的核心内容围绕电机驱动模块及外围接口设计和XBEE通信模块，其中，前者主要是通过可控的直流电机，实现控制，后者相对部署简单，主要是通过信息的单元整合，实现成功跟随。

（三）可应用范围

围绕当下电动汽车市场与无人驾驶汽车，逐步形成较为科学化的自动跟随系统，或在系统传感器设置转化为酒精检测器，用以放置酒驾的安全系统，但是目前实验本身的实验系数较为单一，不具备实用性。

（四）完善设计

加入自动化测试系统，实现对于自动跟随系统编程及数据的有效实时分析，并及时作出调整和改进。建立系统架构，做好相关的测试运营和监控运营工作，将系统模块与设备管理模块进行区分，进一步完善现有设计。

三、报警设计

自动跟随系统必须以避障报警模块作为辅助，来避免跟随过程中出现的追尾现象，报警模块则主要分为两个部分，一部分是指示灯，另一部分是蜂鸣器，在编程中将障碍物距离进行恒定值限定，如果遇到障碍，小车自动停止或后退，指示灯开始工作，蜂鸣器发出声音进行提醒[2]。

也可以采用超声波避障方式，超声波避障相对于蜂鸣器避障而言，有一定的偏差，这是由于其对于电磁场部敏感，但是优势在于其成本较低，距离更远，因此使用于实验特定数值。

四、结束语

本文主要是通过探讨基于Arduino平台的自动跟随系统的设计方案与实践分析，探讨与之相关系统与模块程序，当然还存在诸多不足，如时效性不足，只能够进行简单的信息交互工作等，包括移动位置与速度尚且没有优化处理，需要展开进一步的研究和分析。除此之外，实验环境下的实验结果与非实验环境下的实验结果是否一致，需做进一步的数据统计。

参考文献

[1]  周玉海，蒋凌帆，申利民.基于8051单片机控制带自锁太阳能发电自动跟随系统[J].机电工程技术，2018（09）：93-95+218.

[2]  陈昕枫.基于Arduino系统的动物行为自动控制平台的构建及其应用[D].华中科技大学，2018.