基于Arduino的轨迹可控寻迹系统

阮昌云　丁锦滔　钟思懿　周祯林

摘要：本文针对现阶段寻迹系统领域的轨迹不可随意变换，对轨迹可控系统进行研究，创新了寻迹机器人和LED地板进行配合，注重使用Arduino开发板对LED地板的轨迹生成，使其能够实现轨迹的随意变换，该轨迹可控系统在现实生活中会有广大的应用空间。

[关键词]寻迹机器人轨迹变换LED地板机器人送餐家用机器人

1轨迹移动的介绍和发展进程

轨迹移动最先是适用于小车上，其中更注重游戏性，比如国赛上的寻迹小车和国际上飞思卡尔寻迹小车。他是通过在小车上安装寻迹传感器，使其检测到黑线或者白线的信息，再使左右两个轮子配合，使小车跟随轨迹移动。但近年来，轨迹移动开始运用于现实生活，如智能寻迹公交，这让寻迹移动领域开始有了实用性。

2轨迹移动的行业痛点

诸如上面所说，轨迹移动已经在公交系统上崭露头角，未来在人们的生活中可能会处处运用到轨迹移动，如在酒店餐厅，可以运用寻迹机器人送餐，在家里可以运用寻迹机器人打扫卫生、运用寻迹轮椅来搭载行动不便的人群或者做一个机器宠物。但目前的轨迹移动中的轨迹却不可控，只能由单独的一条轨迹组成，不能通过遥控或其自动的变换轨迹，这就大大的缩减了轨迹移动在现实生活中的应用，所以本项目就是针对轨迹不可控创新了轨迹可控的智能寻迹系统。

3项目技术与功能

3.1寻迹机器人

本项目由寻迹机器人和轨迹地板组成了整个系统。寻迹机器人通过3个光敏传感器采集地面上的光信号，传入Arduino开发板中，设置程序使寻迹机器人能够跟随轨迹移动，并且能通过蓝牙模块让手机对其进行控制。

3.2轨迹地板

轨迹地板是整个系统的核心，其原理是运用LED小灯在每个地板上都排列成矩阵，在空白的地方铺上一层地板，最后把每个地板拼接在一起。

轨迹算法：

通过灯带与灯带之间的并联，制定扫描算法控制每个灯带的亮灭，并且把在系统中可能出现的轨迹都制定数据，并存储在轨迹数据库中，当输入不同的编码，就生成对应的轨迹，从而实现轨迹的变换。最后在每块地板上加上红外位置传感器，如图1中的黑色圆点，寻迹机器人到达某块地板时，地板中的红外传感器接收到信号，并且传送到系统中，从而得到寻迹机器人的位置。使用者点击目标点时，系统根据寻迹机器人的位置，立即生成一条到目标点的轨迹。当系统中存在多个寻迹机器人时，制定了两种方案规避寻迹机器人轨迹的冲突：

方案一轨迹颜色变化：这时能通过变换LED的颜色来对应每个寻迹机器人的轨迹，如现在系统中有四个寻迹机器人，通过系统程序对寻迹机器人进行颜色对应，如表1中的对应关系。当四辆寻迹机器人在系统中同时移动时，因为各自有各自的颜色轨迹，所以不会产生冲突，如果他们的轨迹之间有交叉的时候，在交叉点上的LED统一为紫色，即紫色可以对应所有的寻迹机器人，但紫色的优先级低于其他颜色。颜色对应如表1的对应情况。

方案二轨迹动态变化：LED没有颜色变化，只有亮灭，每个寻迹机器人在前进的过程中通过位置传感器，只生成当前位置地板和前方一块地板的轨迹，这样减少了轨迹的交叉，还能通过寻迹机器人的位置传感器，在交点前的一个地板上让优先级低的寻迹机器人轨迹消失，当优先级高的寻迹机器人通过后，再让优先级低的寻迹机器人轨迹重新生成，避免了寻迹机器人间产生碰撞。

4轨迹可控的寻迹移动系统应用

正如在上面提到的，轨迹可控的移动系统可以应用在很多方面，如在家庭里面安装了此系统，可以在家里放入多个寻迹机器人——轮椅机器人、扫地机器人、宠物机器人、管家机器人，此系统可以和人工智能很好的结合，实现真正的智能化。当此系统运用到餐厅里，通过地面上铺设的轨迹地板，在厨房放好餐品后，输入对应的桌号，从而地板上生成轨迹光线，送餐机器人跟随光线移动而完成送餐。

5展望

在未来，当这样的移动系统越来越多时，各个移动系统接入网络，系统与系统将可能进行连接，也许以后的公园、超市、医院、养老院都将是轨迹移动系统大展身手的地方。

参考文献

[1]宣利峰，熊继平.基于自动寻迹的智能公交车系统的设计及实现[A].第七届全国信息获取与处理学术会议论文集[C]，2009.

[2]高月华，基于红外光电传感器的智能车自动寻迹系统设计[J].半導体光电，2009（01）.

[3]张鹏飞，江岸，基于Android系统的塔防类游戏开发[J].信息与电脑（理论版），2014（03）：47-50.