資料介紹
我們隊在這次光電競賽中所選的題目是《基于太陽能的光電導航搬運車》,要求利用太陽能電池和光電導航技術在6 分鐘之內, 繞過規定的障礙物, 運送盡可能多的物體到指定地點。
該題目的關鍵點在于太陽能電池的選擇, 以及穩定性好的、可靠性高的、易于實現的光電導航手段。
關于太陽能電池的選擇, 應考慮的因素包括輸出功率、電壓、抗干擾能力以及和電源模塊的耦合性等。其中, 最重要的一個指標是輸出功率。由于,每次搬運重物的數目沒有限制,輸出功率越高的電源自然能滿足更好的小車速度和載重量的要求。目前,利用光電技術進行導航的手段主要有: 激光雷達(LiDAR )導航、機器視覺(MachineVision) (計算機視覺)導航、紅外(IR) 導航、基于激光陀螺儀和加速度計的慣性導航(INS)和其它一些利用光電子器件進行導航的技術等。本系統采用機器視覺進行導航,理由如下:
1. 隨著人工智能(AI) 和機器人技術的不斷發展, 模擬人眼視覺的機器視覺技術在工業、農業和醫學等領域里有著非常廣泛的應用和發展前景。
2. 圖像采集技術的發展和數字圖像處理算法及速度的日臻完善, 使得視覺定位具有實時性強、靈活度高、定位準、獲得的信息量豐富等的特點。
1.2 系統設計
1.2.1 整個小車系統各個部分的框圖
1.2.2 各模塊功能
1. 電源模塊為其它各模塊提供穩定的電源支持。
2. 圖像攝取模塊負責將光信號轉換為電信號,為后續處理打下基礎。
3. 速度、轉向角度實時檢測主要是為控制模塊提供必要的信息支持。
4. 信息處理模塊主要負責圖像處理算法的實現。
5. 控制模塊負責整個系統的控制。
6. 電機驅動模塊實現小車的起動、停止、加速、轉向等操作。
太陽電池能量轉換的基礎是結的光生伏特效應。將外電路短路, 則外電路中就有與入射光能量成正比的光電流流過,這個電流稱作短路電流。若將PN結兩端開路,則由于電子和空穴分別流入N區和P 區,使N區的費米能級比P 區的費米能級高, 在這兩個費米能級之間就產生了電位差VOC。可以測得這個值,并稱為開路電壓。
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