李季缘 胡嘉敏 李倩雯 王铭萱
西安工程大学
科技的进步使智能机器人走到社会的各个行业，像军事应用、工业制造、生活服务等方面，智能机器人都发挥了不可或缺的作用。而这其中，多功能智能车逐渐成为主流，同时也带动了自动控制领域研究的热潮。智能车辆又叫无人车辆，它将车辆控制工程、人工智能化、自动控制、传感器技术综合在一起，是未来智能汽车发展的模型。
智能小车具备重心偏低、操作容易、体积小的优势，这也使它在未来大规模的使用奠定了基础。智能小车的主要特点是在复杂的道路环境中能够自动控制方向、沿着规划的路线行进。在这里，传感器技术起到了至关重要的作用，传感器利用侦查到的周围环境信息，让小车具备了一定自我适应的能力，使小车在特定的指令下完成对应的动作。就现在的情况看，智能小车大部分能够完成自我识别障碍物以及自动保持安全距离的功能。但随着小车在生产生活中越来越多的应用，需要解决的问题也会变得多，遇到的情况也会越来越不好解决，整个社会也会对智能小车的整体性能提出更高更好的要求，这也使得智能小车的研究得到了更多人的关注。近几年，在避障算法、避障策略、蓝牙无线控制技术等技术的融合下使得智能小车在循迹避障方面取得了进步，提高了智能小车避障的准确性。在智能小车循迹避障功能方面，通常复杂的环境下，也可以自主高效的实现循迹前进和途中避障。这里的关键部分是智能小车能在特定环境下识别出行进路线以及沿途障碍物的相关参数信息，然后循迹避障系统通过传感器采集的信息完成循迹避障的动作。
在智能化日益完善的今天，人们的的方方面面都已经无法离开智能小车所带来的便利。本文提出的智能小车在蓝牙控制的基础上完成了循迹避障以及自动感热灭火的功能，利用STC89C52单片机，通过keil编程实现对智能小车的控制。该智能小车控制系统采用红外循迹传感器自动循迹，利用超声波和红外避障传感器共同完成避障，并自动前后左右移动，且通过手机蓝牙应用程序实现对智能小车的控制。此智能小车控制系统不仅改善了传统小车实效性差、功能性差的缺点，还结合了蓝牙控制技术，优化了整个系统，成为了真正意义上的多功能智能小车。
智能小车在环境识别、自主决策、自动驾驶方面的优势使得它得到了各个行业的青睐，下面将从国外研究现状和国内研究现状两部分来叙述智能小车目前的研究状况。当世界的轨迹迈入20世纪初以来，智能小车的研究开始在世界各地展开；基于图像表示实现智能车的视觉位置确定和导航是由美国Carnegie Mellon University的Bookstor项目采用视觉部分作为导航的；1997年，美国NASA(National Aeronautics and Space Administration)研制成功用于探测的智能小车索杰纳，并且发射成功，命名为索杰纳的智能小车以车体上安装的5台激光测距仪为基础，可以侦查周围的相关环境信息，还可以及时发现不同的障碍物，在没有障碍物的情况下寻找前进方向；在20世纪50年代，社会急需要提高仓库的运输效率，这时，美国Barrrtt Electronics开发和研究了AGVS，并且这成为了世界上第一个用于自主导航车辆的智能系统。AGVS可以由计算机控制器小车判断并遵循预设的路线，因为它配备了自动引导设备。智能车辆技术的新发展得益于计算机应用和传感器技术的快速发展，作为不同学科领域的交汇点的智能汽车也伴随着新研究成果的出现而出现。直到梅赛德斯-奔驰汽车有限公司和德国慕尼黑联邦国防大学一起研究并制作的VAMORS系统的完成，车辆向前、向后和关闭的管理成为车辆研究的最大问题。其检测系统包括速度传感器和视觉传感器。
梅赛德斯-奔驰500轿车车身作为它的主体部分，当汽车运行时，车身上的传感器和系统将始终传输数据到计算机给出不同的指令。
在2000年的时候，日本的研究人员研究并制作成功一款命名为ASIMO的机器人，后来日本又在ASIMO的基础上继续改进并完善，在2006年将能够模仿人体结构的机器人带到了人们的眼前，这款最新ASIMO在当时代表了世界上机器人技术的较高水平。
除此之外，在实现智能小车避障部分，国外还取得了很多具有研究意义的的成果。比如Magnus Lindhe和OKhatib研究出了群集协调避障算法，这个算法很好的解决了在很多个智能小车的情况下普通的形状障碍物的躲避问题，它对传统不完善的导航算法和覆盖控制算法都有不错的优化效果。 naderi soorki等提出的一种比较新型的多个智能小车编队避障的方法，它主要结合了 Leader-follower 法和Leader-leader法避障方面的策略，通过引导小车的运行路线和编队配置来得到整个智能小车队伍系统的稳定条件，这个策略比较针对的是虚拟智能小车的自动避障。Guohua Ye采用路径规划流原理和人工势场方法设计了多个agent系统中动态规划和避障问题的求解算法。系统编队和自动避障的性能得到了动态联盟DA（Dynamic Association）算法的优化，解决了多个agent间的碰撞问题。
国智能小车的研究时间在20世纪70年代末期，相比其他国家，研究时间较晚，但在我国研究人员几十年的共同努力下，使我国在智能小车的技术研究方面取得了一定的进展。在这其中像清华大学、北京科技大学等高校和研究机构都投入了大量的人力物力和财力来研究智能小车。
清华大学研制的智能无人驾驶汽车是我国的高科技无人驾驶汽车。这辆智能汽车完全由国内研究人员研发并制作，能够实现在各种复杂道路上的行驶。这个智能汽车通过摄像头和激光雷达共同完成环境信息的检测，智能汽车对环境信息进行综合整理后，在复杂的数据处理下获得了行驶路线，从而使汽车完成自动驾驶。2013年，中科院和清华大学一起研究并制成名为 “新佣人”的智能家居机器人，此机器人具备自由行驶、智能监控、与人沟通等多方面的功能。
智能小车在避障策略研究方面，郭海丽使用超声波测距来获取智能小车与障碍物之间的安全距离，通过距离的判断与比较以达到超声波避障的目的。方啸、郑德忠采用动态路径规划算法设计了未知环境下智能小车的控制策略，并通过连续的奖惩信号提出了智能小车的控制策略，以自动找到自己的运动路径并成功避开障碍物。顾志华，徐晓慧等设计的智能小车避障系统，利用安装在车头的多个测距传感器测量小车与障碍物的距离，然后根据探测到障碍物的传感器数量进行转向控制，虽然提高了避障系统的准确性，但也加大了元器件数量的使用，不适宜小车便携式工作。蔡卓凡设计的智能小车在小车前轮安装可控制的舵机，通过控制舵机的转向，以此完成避障动作。付志强、裴晓敏设计的智能小车采用超声波传感器，利用超声波信号检测障碍物信息，当检测到障碍物时，首先判断障碍物与小车之间的位置关系，例如前后左右、左前、右前等位置，然后根据障碍物当前位置以及避障规则输出PWM (Pulse Width Modulation)波，输出的PWM波能够控制电机的运转和调速，从而完成避障动作。
综上所述，有关智能小车的研究已经取得了不错的成绩，但对于它的技术突破也还在进行着。汽车智能化已经成为了一门热门课题，在实现一些简单功能的同时，智能小车只是智能车辆的一个原型，还有很大的扩展空间，我们在此基础上继续发展，还可以实现一些基于智能车辆的高科技性能，如智能汽车导航系统、智能生产以及运输、智能测距和辩位等。