安科光電二隊智能車技術(shù)報告(編輯修改稿)
2025-08-30 03:09 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 離A，AB之差稱為前輪前束，這樣可使車輪在每一瞬時滾動方向接近于向著正前方，從而在很大程度上減輕和消除了由于車輪外傾而產(chǎn)生的不良后果。在實際的汽車中，一般前束為0~12mm 。 舵機安置舵機使用組委會提供的B車舵機，舵機的響應(yīng)速度對小車是一個很重要的因素，特別是在自己的前瞻范圍內(nèi)如何更快的響應(yīng)就顯得及其重要了。為了加快舵機的響應(yīng)速度，我們做了以下三個方面的改進：第一，舵機立式放置，使舵機位于兩輪的中心線上，小車前部相對于舵機左右對稱，從而左右橫拉桿長度相同，舵機左右轉(zhuǎn)向時受力比較均勻。這樣，經(jīng)建模分析得，即使左右橫拉桿長度相同，轉(zhuǎn)彎時，內(nèi)側(cè)輪的轉(zhuǎn)角還是大于外側(cè)輪的轉(zhuǎn)角，有利于轉(zhuǎn)向，也使轉(zhuǎn)彎更加穩(wěn)定可靠。通過以上這些改造，舵機的響應(yīng)速度提高許多，穩(wěn)定性增強，為快速靈巧的轉(zhuǎn)向提供了硬件的保證第二，實驗可知，由于舵機的響應(yīng)速度與舵機的供電電壓有直接的關(guān)系，而電壓越高其響應(yīng)速度越快，但是大賽規(guī)則中禁止用DCDC升壓電路給電機供電。第三，將舵機偏前放置，從而增加了舵機到連桿之間的擺桿長度，這樣與以前的長度相比讓前輪轉(zhuǎn)過同樣的角度舵機只需轉(zhuǎn)過比以前更小的角度。底盤的高度對車的重心影響很大，因為我們采取光電傳感器采集路面信息的策略，傳感器的安裝，必然導(dǎo)致整車的重心偏高，在高速過彎時則向心力比較大，同時由于慣性則車很容易向一側(cè)翻倒。為了避免這類事情的發(fā)生，不僅需要減輕傳感器支架的重量，也要盡量降低小車底盤的高度。我們把車底盤放低，從而降低整車的重心，防止車翻倒。雖此次比賽中有坡度在15度之內(nèi)的坡道，但坡道是圓弧形的拱坡，車在上下坡過程中不會出現(xiàn)碰觸賽道的情況，故我們對車的前后部的底盤高度都做了調(diào)整。以下是車前后部分底盤高度調(diào)整方法：(1)底盤前半部分離地間隙調(diào)整：我們利用固定彈簧和去掉彈簧，從而使小車前部離地間隙達到最低，為8mm。(2)底盤后半部分離地間隙調(diào)整：通過變換偏心卡圈調(diào)整底盤后半部離地間隙。為了降低小車整體重心，我們采用了偏心最大的卡圈，使間隙最小。3．3傳感器的原理、選擇與安裝光電車的傳感器主要有兩種，也是大部分學校用的，一種紅外傳感器，另一種是激光傳感器。在確定智能車總體方案時，我們選擇激光傳感器的方案。為了獲得更大前瞻距離，為控制系統(tǒng)后續(xù)處理贏得更多的時間，在從眾多光電傳感器中選擇了大前瞻的激光傳感器，前瞻距離可以達到普通光電傳感器的數(shù)倍甚至十幾倍，完全滿足競賽的要求。而且激光傳感器同時發(fā)光，互不干擾。 激光傳感器的原理光電傳感器檢測路面信息的原理是由發(fā)射管發(fā)射一定波長的紅外線，經(jīng)地面反射到接收管。由于在黑色和白色上反射系數(shù)不同，在黑色上大部分光線被吸收，而白色上可以反射回大部分光線，所以接收到的反射光強是不一樣，進而導(dǎo)致接收管的特性曲線發(fā)生變化程度不同，而從外部觀測可以近似認為接收管兩端輸出電阻不同，進而經(jīng)分壓后的電壓就不一樣，就可以將黑白路面區(qū)分開來。 光電傳感器原理 激光傳感器的設(shè)計激光傳感器與普通的光電傳感器原理都是一樣，但是其前瞻能力遠大于普通的光電傳感器，可以達到4050 厘米，對于智能車來說已經(jīng)足夠。在競賽中，規(guī)則規(guī)定傳感器最多不能超過16 個，我選用了12個激光傳感器，所有的傳感器呈“一”字排布。激光傳感器由兩部份構(gòu)成，一部份為發(fā)射部份，一部分為接收部份。發(fā)射部份由一個振蕩管發(fā)出180KHz 頻率的振蕩波后，經(jīng)三極管放大，激光管發(fā)光；接收部份由一個相匹配180KHz 的接收管接收返回的光強，經(jīng)過電容濾波后直接接入S12 單片機的PA 與PＭ口，檢測返回電壓的高低。由于激光傳感器使用了調(diào)制處理，接收管只能接受相同頻率的反射光，因而可以有效防止可見光對反射激光的影響。 激光傳感器發(fā)射與接收電路電路圖說明 L11和R15之間可加上電位器； C11為47UF的鉭電容(說明書中有一個圖對應(yīng))，加在接收管的1和3腳之間，起濾波作用；如果不行，可以試一下1UF的電解電容,、。 IN為信號輸入單片機，OUT為單片機I/O口控制發(fā)光； 接收到黑色為1，接收到白色為0； 當照射在黑色時，L12指示燈應(yīng)該為滅 傳感器的固定是關(guān)鍵，其安裝位置、高度以及負仰角，直接影響圖像的采集和整車的重心。但是我們小車有搖頭的原因，車的整體重心肯定在車的中心靠前位置，為了讓車轉(zhuǎn)向更靈活，我們必修減輕車的重量，以此增加車的速度。為減輕重量，我們?nèi)サ粢恍]有必要的金屬或者換成塑料。攝像頭位置越高，則前瞻性越好，看到的賽道信息越豐富，有利于賽車的預(yù)判和加減速，但對支架的剛性要求越高。在高速轉(zhuǎn)彎時，整車的重心偏高，很容易發(fā)生翻車等極惡劣的情況。因此我們將傳感器高度定為20cm，既保證了前瞻，又保證了圖像采集時左右寬度相等。一、先將光斑調(diào)整到一條直線。二、俞電腦連接，在線調(diào)試。三、寫入程序使傳感器分組發(fā)光。四、單個安裝鏡頭并調(diào)試位置。五、檢查同組傳感器是否相互干擾第四章 系統(tǒng)硬件電路 核心電路板的組成核心電路板我們采用飛思卡爾提供的MC9S12DJ256作為主控制器，用來實現(xiàn)對小車的控制。MC9S12DJ256微控制器采用增強型16位S12CPU，片內(nèi)總線是時鐘頻率最高可達25MHz，片內(nèi)資源包括128KB的Flash存儲器、8KB的RAM、2KB的EEPROM；兩個異步串行通信接口、兩個串行外圍接口、一組8通道的輸入捕捉或輸出捕捉的增強型捕捉定時器、兩組8通道10路模數(shù)轉(zhuǎn)換器、一組8通道脈寬調(diào)制模塊、一個字節(jié)數(shù)據(jù)鏈路控制器、29路獨立的數(shù)字I/O接口、20路帶中斷和喚醒功能的數(shù)字I/O接口、5個增強型CAN總線接口，并支持背景調(diào)試模式（BDM）。整個智能車系統(tǒng)的接口層結(jié)構(gòu)如圖41，5V電源給S12單片機提供所需供電壓，S12的PWM模塊產(chǎn)生的
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