如何使用太陽(yáng)能實(shí)現(xiàn)光電導(dǎo)航搬運(yùn)車(chē)的設(shè)計(jì)論文

　　我們隊(duì)在這次光電競(jìng)賽中所選的題目是《基于太陽(yáng)能的光電導(dǎo)航搬運(yùn)車(chē)》，要求利用太陽(yáng)能電池和光電導(dǎo)航技術(shù)在6 分鐘之內(nèi)， 繞過(guò)規(guī)定的障礙物， 運(yùn)送盡可能多的物體到指定地點(diǎn)。

　　該題目的關(guān)鍵點(diǎn)在于太陽(yáng)能電池的選擇， 以及穩(wěn)定性好的、可靠性高的、易于實(shí)現(xiàn)的光電導(dǎo)航手段。

　　關(guān)于太陽(yáng)能電池的選擇， 應(yīng)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(gè)指標(biāo)是輸出功率。由于，每次搬運(yùn)重物的數(shù)目沒(méi)有限制，輸出功率越高的電源自然能滿(mǎn)足更好的小車(chē)速度和載重量的要求。目前，利用光電技術(shù)進(jìn)行導(dǎo)航的手段主要有： 激光雷達(dá)（LiDAR ）導(dǎo)航、機(jī)器視覺(jué)（MachineVision） （計(jì)算機(jī)視覺(jué)）導(dǎo)航、紅外（IR） 導(dǎo)航、基于激光陀螺儀和加速度計(jì)的慣性導(dǎo)航（INS）和其它一些利用光電子器件進(jìn)行導(dǎo)航的技術(shù)等。本系統(tǒng)采用機(jī)器視覺(jué)進(jìn)行導(dǎo)航，理由如下：

　　1. 隨著人工智能（AI） 和機(jī)器人技術(shù)的不斷發(fā)展， 模擬人眼視覺(jué)的機(jī)器視覺(jué)技術(shù)在工業(yè)、農(nóng)業(yè)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域里有著非常廣泛的應(yīng)用和發(fā)展前景。

　　2. 圖像采集技術(shù)的發(fā)展和數(shù)字圖像處理算法及速度的日臻完善， 使得視覺(jué)定位具有實(shí)時(shí)性強(qiáng)、靈活度高、定位準(zhǔn)、獲得的信息量豐富等的特點(diǎn)。

　　1.2 系統(tǒng)設(shè)計(jì)

　　1.2.1 整個(gè)小車(chē)系統(tǒng)各個(gè)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(wěn)定的電源支持。

　　2． 圖像攝取模塊負(fù)責(zé)將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，為后續(xù)處理打下基礎(chǔ)。

　　3． 速度、轉(zhuǎn)向角度實(shí)時(shí)檢測(cè)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(fù)責(zé)圖像處理算法的實(shí)現(xiàn)。

　　5． 控制模塊負(fù)責(zé)整個(gè)系統(tǒng)的控制。

　　6． 電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊實(shí)現(xiàn)小車(chē)的起動(dòng)、停止、加速、轉(zhuǎn)向等操作。

　　太陽(yáng)電池能量轉(zhuǎn)換的基礎(chǔ)是結(jié)的光生伏特效應(yīng)。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(guò)，這個(gè)電流稱(chēng)作短路電流。若將PN結(jié)兩端開(kāi)路，則由于電子和空穴分別流入N區(qū)和P 區(qū)，使N區(qū)的費(fèi)米能級(jí)比P 區(qū)的費(fèi)米能級(jí)高， 在這兩個(gè)費(fèi)米能級(jí)之間就產(chǎn)生了電位差VOC?？梢詼y(cè)得這個(gè)值，并稱(chēng)為開(kāi)路電壓。