基于单片机的循迹与目标跟随小车控制系统设计开题报告

1. 本选题研究的目的及意义

随着智能化技术的发展，移动机器人在各个领域展现出巨大潜力，例如工业自动化、物流运输、服务机器人等。

而移动机器人的自主导航是其智能化的核心技术之一，循迹与目标跟随作为自主导航的两种基本功能，近年来备受关注。

本课题旨在设计一种基于单片机的循迹与目标跟随小车控制系统，实现小车在预设路径上自主行驶，并能够实时跟随指定目标。

2. 本选题国内外研究状况综述

近年来，随着机器人技术的快速发展，国内外学者对循迹与目标跟随小车控制系统进行了大量的研究，并取得了一系列成果。

1. 国内研究现状

国内在循迹与目标跟随小车控制系统方面的研究起步较晚，但发展迅速。

3. 本选题研究的主要内容及写作提纲

本课题研究的主要内容包括以下几个方面：1.系统需求分析：分析循迹与目标跟随小车的功能需求、性能需求以及应用环境等，为系统设计提供依据。

2.系统总体方案设计：确定系统的硬件架构和软件架构，选择合适的传感器、电机、单片机等硬件平台，并设计相应的控制算法。

3.硬件电路设计：设计单片机最小系统电路、传感器模块电路、电机驱动模块电路以及电源模块电路等，并进行电路仿真和调试。

4. 研究的方法与步骤

本课题研究将采用理论研究与实验研究相结合的方法，按照以下步骤逐步进行：1.文献调研阶段：查阅国内外相关文献，了解循迹与目标跟随小车控制系统的研究现状、发展趋势以及关键技术，为课题研究奠定理论基础。

2.系统设计阶段：根据需求分析，确定系统总体方案，包括硬件平台选型、软件架构设计、控制算法选择等。

3.硬件实现阶段：根据系统设计方案，完成硬件电路的设计和制作，包括单片机最小系统、传感器模块、电机驱动模块、电源模块等。

5. 研究的创新点

本课题将在以下方面进行创新性研究：1.融合多种传感器信息：为了提高小车的环境感知能力和目标识别精度，本课题将尝试融合多种传感器信息，例如红外传感器、超声波传感器、摄像头等，并设计相应的传感器数据融合算法。

2.改进目标跟随算法：针对传统目标跟随算法容易受到环境光线变化、目标遮挡等因素影响的问题，本课题将研究基于机器视觉的目标识别与跟踪算法，例如基于颜色特征的跟踪、基于形状特征的跟踪等，以提高目标跟随的鲁棒性和准确性。

3.优化控制策略：针对循迹和目标跟随过程中可能出现的震荡、超调等问题，本课题将研究优化pid控制算法参数，并结合模糊控制、神经网络等智能控制算法，以提高小车的控制精度和稳定性。

6. 计划与进度安排

第一阶段 （2024.12~2024.1）确认选题，了解毕业论文的相关步骤。

第二阶段（2024.1~2024.2）查询阅读相关文献，列出提纲

第三阶段（2024.2~2024.3）查询资料，学习相关论文

7. 参考文献（20个中文5个英文）

[1] 刘伟,谢磊,江涛,等.面向ros系统的室内移动机器人目标跟随研究[j].机械设计与制造,2022(1):258-262.

[2] 李爽,王立军.基于stm32的巡线小车的设计[j].电子技术与软件工程,2021(10):15-17.

[3] 张强,刘金琨.基于stm32的智能循迹避障小车的设计[j].电子技术与软件工程,2020(13):186-188.