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机器人寻迹控制示意图如图3所示，机器人采用前轮驱动后轮辅助的三轮差动式行走方式。车体前部两轮均为主动轮，由两个电机分别驱动，利用它们的转速差来控制机器人运动方向；后轮为从动万向轮，仅起着支撑车体的作用。车底板前部以车体中心线为轴线对称放置着3个自制的红外光电传感器，作为机器人的寻迹传感器。



机器人寻迹场地中除了黑线，其他区域均为白色。当传感器正下方为黑线时，输出“0”状态，当其为白***域时，输出“1”状态。因此，理论上3个传感器输出的组合状态会有8种，如表1所列。每一种组合状态都对应着一种机器人下一步的行走动作，共有前进、左转、快速左转、右转、快速右转、原地旋转、停止7种动作。



注：“+”指车轮向前运动，“-”表示车轮向后运动，“1．0”、“0．3”指的是控制相应电机转速的PWM波的占空比，可根据实际需要在程序中修改。

本机器人有着双级转弯的设计，即普通转弯和快速转弯。当机器人对黑线的偏离量比较小时，使用普通转弯，即两个驱动轮都向前运动，速度一大一小，依靠两轮的速度差来实现转弯；而当机器人偏离黑线较远时，使用快速转弯，即两个驱动轮一个向前运动，一个向后运动，这样能迅速实现转弯。普通转弯用于大半径弯道、大角度折道，而快速转弯则用于小半径弯道和直角锐角折道等非平滑过渡路线。对于非封闭路线，还设计了原地旋转的动作，来实现原路返回：一旦机器人小车走完全程，3个传感器将均检测到白***域，输出组合状态“111”，此时一轮全速前进，一轮全速后退，小车原地旋转，直到掉过头来传感器检测到黑线为止。



3 程序设计

程序设计时，采用汇编语言编程。其思路为：第1步，系统初始化后，读取单片机P2口的值，然后对其 P2．0、P2．1、P2．2按位取与，得到传感器模块的组合值。第2步，将得到的组合值与预定的值比较，若相等则执行相应的动作，否则继续比较，直到获得正确的动作。比较完全部动作后，转到第1步重新扫描传感器的状态值。

为了进一步提高系统的安全性和可靠性，还需增加异常处理算法。可能出现的异常情况有：过小弯道或小角度折道时，机器人还来不及转过弯来，就已经完全偏离黑线。这种情况下，3个传感器都输出“1”，检测不到黑线，若不及时处理，机器人将无法继续寻迹。针对该情况，设计了原地旋转动作来找回预定路线，不过原地旋转有顺、逆时针之分，因此还得区分开来。改进后编程的思路为：每次读取P2口值之前，将其上一次的传感器组合值存入某个寄存器，当出现组合值为 “111”的情况时，立即查询上一次的值，根据该值，可以判断出机器人是从哪一侧偏离黑线的，从而进行顺或逆时针原地旋转。其主要程序如下：