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申请/专利权人：湖北第二师范学院

摘要：本发明提供了一种基于摄像头循迹的麦克纳姆轮小车，涉及智能小车领域，具体包括机械结构、硬件电路、程序设计；机械结构包含麦克纳姆轮底盘、舵机、摄像头、电池、多个编码器和电机。摄像头、舵机和电池共同设置于麦克纳姆轮底盘上；舵机与摄像头连接组成粘结结构，用于带动摄像头一起转动，获取道路特征数据；编码器与小车电机传动齿轮咬合，用于使编码器获取小车循迹速度；硬件电路包含控制电路和降压电路，用于控制小车行驶。本发明的有益效果是：本发明公开了赛道中线的识别技术和循迹算法，用于使小车获取精确的循迹路线，通过循迹算法，即可控制小车按照识别出的赛道中线进行行驶，提高小车在适应复杂线路和环境变化方面的能力。

主权项：1.一种基于摄像头循迹的麦克纳姆轮小车，其特征在于：包括：机械结构、硬件电路、程序设计，机械结构、硬件电路、程序设计共同实现麦克纳姆轮小车的循迹行驶；机械结构包含麦克纳姆轮底盘、舵机、摄像头模块、电池、多个编码器和电机，摄像头模块包括若干摄像头，舵机、摄像头模块和电池共同设置于麦克纳姆轮底盘上；舵机与摄像头连接组成粘结结构，用于使舵机在转动时带动摄像头一起转动，获取道路特征数据；编码器与小车电机转动齿轮咬合，用于使编码器实时获取小车循迹速度；小车循迹速度的计算公式为：V1t＝Vt+Et*k1V2t＝Vt+Et*k2V3t＝Vt-Et*k3V4t＝Vt-Et*k4其中，小车左上轮期望行驶速度与左下轮期望行驶速度相同，右上轮期望行驶速度和右下轮期望行驶速度相同，V1t表示左上轮期望行驶速度，V2t表示左下轮期望行驶速度，V3t表示右上轮期望行驶速度，V4t表示右下轮期望行驶速度，Vt表示小车初始行驶速度，Et表示偏差值，k表示放大系数；硬件电路包含控制电路和电机驱动电路，控制电路用于传输或者读取电信号，进而控制小车行驶，电机驱动电路通过控制电路发送的电信号来驱动电机旋转；程序设计，用于实现对小车的控制和对采集的图像的处理；控制电路由两块基于CH32C8T6双核单片机嵌入式开发板、舵机驱动电路、摄像头数据传输电路和降压电路组成；两块基于CH32C8T6双核单片机嵌入式开发板分别作为主核和副核，主核用于控制小车行驶，副核用于采集摄像头数据；舵机驱动电路用于驱动舵机工作，摄像头数据传输电路用于传输摄像头采集的数据，降压电路采用DCDC降压芯片，用于降低电源电压；小车采用循迹算法进行循迹行驶，循迹算法的具体过程为：1获取的赛道图像一共有60行数据，每帧图像由7200bit组成，创建一个中线数组用来存储中线位置，使用大津法对图像进行处理后，被分为黑白两色，赛道颜色是白色，赛道背景颜色是黑色，从底部第59行的中点到第40列开始向左向右两方向分别扫线，黑色像素点记为1，白色像素点记为0，找到相邻两点像素差值为1，说明这两点是颜色跳变点，记录这两点在图像中的位置；2采用中线寻找算法得到赛道的实际中线，以便自主修正当前小车在道路上的行驶方向，具体为，从图像的第59行开始，若是向左行驶，则向右开始扫射，当找到相邻两点的像素差值为1时，这两点为颜色跳变点，将左边的点记为H点，右边的点记为J点，再以J点向右间隔3个点找到点K，若点K同其右边一点L的像素差值为0时，则表示该点K处于赛道内，以点H向左间隔3个点记为点M，记M左侧第一个点为N点，若点M同其左边一点N的像素差值为0时，说明点M处于赛道外；此时将点H记为左边界点，即可判断找到第59行左边界坐标，将其计入一个大小为60的左线数组；同理获得第59行右边界坐标，将其存入右线数组，将左边界坐标与右边界坐标求和后除以2，即为当前赛道第59行的实际中点坐标，将其存入创建的中线数组；继续以第59行的实际中点坐标为起始点开始进行第58行扫线，使用相同的方法得到第58行的实际中点坐标，同理循环向上迭代求取实际中点坐标，直到扫线完60行，将各行中点连接，即实际中线；若是向右行驶，则向左开始扫线，采用同样的方法，得到实际中线；3摄像头计算的中线位置与通过图像得到的实际中线的差值即为偏差值，若偏差值小于0，则说明小车行驶方向向左偏，需要提高左边车轮的行驶速度，若偏差值大于0，则小车行驶方向向右偏，需要降低右边车轮行驶速度，通过偏差值完成小车行驶的方向纠正。

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