[发明专利]基于模糊PI的灰度循迹传感器及其基准电压的调节方法

说明书

本发明公开了基于模糊PI的灰度循迹传感器及其基准电压的调节方法，其中，该灰度循迹传感器包括微处理器、光强采集电路、电压放大电路以及循迹比较电路，所述循迹比较电路包括电压比较器和循迹检测电路，所述光强采集电路的输出端与所述微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端与所述电压放大电路的输入端电连接，所述微处理器的输入端与所述电压比较器的输入端电连接，所述电压放大电路的输出端和所述循迹检测电路的输出端均与所述电压比较器的输入端电连接。本发明能够提高环境适应性，进而提高循迹准确性。

技术领域

本发明涉及灰度循迹传感器技术领域，具体涉及一种基于模糊PI的灰度循迹传感器及其基准电压的调节方法。

背景技术

机器人是集机械、电子、控制、传感、人工智能等多学科先进技术于一体的自动化装备。移动机器人技术作为机器人发展的核心技术，可以应用于无人驾驶机动车、无人生产线、仓库、服务机器人、航空航天等领域，涵盖工业、服务业、物流业等大规模行业。在移动机器人技术中机器人的路径规划和避障方法是移动机器人技术的重要研究领域之一。其中，灰度传感器是机器人路径规划和避障过程中用到的一种关键循迹传感器。

灰度传感器中，基准电压值决定着循迹的准确性。当外界环境光照强度改变时，灰度传感器的基准电压要能够自适应调节才可以保证循迹准确性，但传统灰度传感器的基准电压不会随外界环境光照的变化而变化，导致其在环境变化时循迹错误，环境适应性差。为了解决上述问题，有人提出了如下的改进方案：通过按键触发方式分别对场地的线迹及线迹之外部分进行采样，再计算出当前环境下的基准电压值，但是这种方法在切换场地或光照环境发生变化后需重新进行按键采样计算，无法真正做到环境自适应。

发明内容

本发明针对上述存在的问题，提供基于模糊PI的灰度循迹传感器及其基准电压的调节方法，能够提高环境适应性，进而提高循迹准确性。

本发明为实现上述目的，采取以下技术方案予以实现：

一种基于模糊PI的灰度循迹传感器，包括微处理器、光强采集电路、电压放大电路以及循迹比较电路，所述循迹比较电路包括电压比较器和循迹检测电路，所述光强采集电路的输出端与所述微处理器的输入端电连接，所述微处理器的输出端与所述电压放大电路的输入端电连接，所述微处理器的输入端与所述电压比较器的输入端电连接，所述电压放大电路的输出端和所述循迹检测电路的输出端均与所述电压比较器的输入端电连接。

优选地，所述光强采集电路的主控芯片为TSL2561芯片，用于检测循迹用光敏接收管周围的光照强度，并将检测的光强信息输入所述微处理器。

优选地，所述微处理器包括STM32F072C8T6单片机、电源电路、复位电路、时钟电路以及其他外设电路，用于根据光照强度与基准电压的对应关系得到该光照强度下最优基准电压值，并采集电压比较器的当前基准电压，再根据最优基准电压值与当前基准电压调用模糊PI算法自动平滑产生调节电压，将该调节电压输入电压放大电路。

优选地，所述光照强度与基准电压的对应关系为Uset＝[f1(x)+f2(x)]/2；其中，x代表光强。

优选地，所述模糊PI算法对应的模糊PI控制器包括参数模糊化、模糊规则推理、参数解模糊以及PI控制器，且所述调节电压的计算公式为u(k)＝Kp*e(k)+Ki*∑e(k)，其中，Kp、Ki分别为比例、积分系数，u(k)为输出调节电压。

优选地，所述电压放大电路包括OPA2335AIDR运放芯片以及其他外围电路，用于将所述调节电压进行线性放大，并将放大后的调节电压作为基准电压输入电压比较器。

优选地，所述循迹检测电路包括发光二极管和光敏接收管，用于检测循迹检测电压。

优选地，基于模糊PI的灰度循迹传感器还包括D/A转换电路，所述D/A转换电路设于所述微处理器与电压放大电路的连接线路上。