【正文】 很小，不會有遲滯或者過轉(zhuǎn)動情況發(fā)生。差速器的特性是：阻力越大的一側(cè)，驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)速越低；而阻力越小的一側(cè)，驅(qū)動齒輪的轉(zhuǎn)速越高 ? 以此次使用的后輪差速器 為例，在過彎時，因外側(cè)前輪輪胎所遇的阻力較小，輪速便較高；而內(nèi)側(cè)前輪輪胎所遇的阻力較大，輪速便較低。 當車輛在正常的過彎行進中 (假設(shè)：無轉(zhuǎn)向不足亦無轉(zhuǎn)向過度 )，此時 4 個輪子的轉(zhuǎn)速 (輪速 )皆不相同，依序為：外側(cè)前輪＞外側(cè)后輪＞內(nèi)側(cè)前輪＞內(nèi)側(cè)后輪。調(diào)整好的齒輪傳動噪音小，并且不會有碰撞類的雜音。傳動部分要輕松、順暢，容易轉(zhuǎn)動，不能有卡住或遲滯現(xiàn)象 . 判斷齒輪傳動是否調(diào)整好的一個依據(jù)是 ,聽一下電機帶動后輪空轉(zhuǎn)時的聲音。齒輪傳動部分安裝位置的不恰當，會大大增加電機驅(qū)動后輪的負載，從而影響到最終成績。 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 14 頁 通過理論分析并結(jié)合大量實驗，我們將汽車模型的重心調(diào)整在前后軸之間五分之二左右的位置，并使其靠近前軸，這時智能車的行駛比較穩(wěn)定，轉(zhuǎn)向也比較靈活，行駛路線平滑。 模型車的控制方面，如果重心靠近后軸，對模型車的動力性能有益，后輪抓地力增加，增大轉(zhuǎn)向靈敏度，但會減少轉(zhuǎn)向；如果重心靠近前軸，則對模型車的制動性和操縱穩(wěn) 定性有益，會增加轉(zhuǎn)向，但會降低轉(zhuǎn)向靈敏度，并且降低了后輪的抓地力。 圖 前輪前束 重心位置 汽車重心的位置通常用重心距前軸中心線的水平距離和重心距水平路面的高度來表示。在安裝車輪是，為消除車輪外 傾帶來的這種不良后果，可以使汽車兩前輪的中心面不平行，并使兩輪前邊緣距離小于后邊緣距離，距離之差稱為“車輪前束”。 前輪前束 當車輪有了外傾角后，在滾動是就類似于圓錐滾動，從而導致兩側(cè)車輪向外滾開。實驗中發(fā)現(xiàn) :由于智能車主要用于競速，在設(shè)計中必然要求盡可能減輕重量，所以底盤承重不大，而且前輪外傾角只有兩檔可調(diào)， 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 13 頁 故設(shè)定為 0176。而現(xiàn)代汽車高速化、急轉(zhuǎn)向等工況要求前輪外傾角減小甚至為負值。一 般前輪外傾角為 1176。前輪外傾角一方面可以在汽車重載時減小或者消除主 銷與襯套、輪與軸承等處的裝配間隙，使車輪接近垂直路面滾動而滑動，同時減小轉(zhuǎn)向阻力，使汽車轉(zhuǎn)向輕便 。 的主銷內(nèi)傾角對于智能車對期望軌跡跟蹤的穩(wěn)定性、 行駛路線的平滑性以及汽車的控制能力都比較有利，在實際調(diào)試的過程中也選擇了這樣的主銷內(nèi)傾角 。 圖 主銷內(nèi)傾角與前輪外傾角 模型車通過調(diào)整前輪定位螺桿長度來改變主銷內(nèi)傾角，通過實驗證實 6176。但是主銷內(nèi)傾角不宜過大，否則在轉(zhuǎn)向時車輪繞主銷偏轉(zhuǎn)的過程中，輪胎與路面間將產(chǎn)生較大的滑動，從而增加輪胎與路面之間的摩擦阻力。當轉(zhuǎn)向輪在外力作用下發(fā)生偏轉(zhuǎn)時，由于主銷內(nèi)傾的原因，車輪連同整個汽車的前部將被抬起一定高度，當外力消失后，車輪就會在重力作用下恢復到原來的正中 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 12 頁 位置。 主銷內(nèi)傾角 主銷在汽車的橫向平面內(nèi)向內(nèi)側(cè)傾斜一個 β 角，即主銷軸線與地面垂直線在汽車橫向斷面內(nèi)的夾角，成為“主銷內(nèi)傾角”，如圖 所示。 左右。 (3)主銷后傾角不對稱造成跑偏 :左、右兩輪之主銷后傾角不相等時，車模出現(xiàn)跑偏，跑偏方向朝向主銷后傾角較小的一側(cè)。 (2)主銷后傾角太大造成轉(zhuǎn)向不靈活 :主銷后傾角 γ 大于 6176。 的情況下，當車模在較高速度行駛時，轉(zhuǎn)向后車模缺乏自動回正能力，舵機對轉(zhuǎn)向控制過于靈活。 圖 主銷后傾角 實驗中發(fā)現(xiàn)，在其他情況相同的條件下，主銷后傾角對車體的影響主要有以下三個方面 : (l)主銷后傾角太小造成不 穩(wěn)定 :主銷后傾角 γ 接近 0176。后傾 角 γ 越大，車速越高，車輪偏轉(zhuǎn)后自動恢復能力越強。主銷在汽車的縱向平面內(nèi)由一個向后的傾角 γ，即主銷軸線與地面垂直線在汽車縱向平面內(nèi)的夾角，成為“主銷后傾角”，如圖 所示。 Matiz 車模前輪的四項定位參數(shù)均可調(diào) [5]。這樣就可以在舵機輸出較小的 轉(zhuǎn)角下，取得最大的前輪轉(zhuǎn)角，提高了舵機的響應的靈敏度 。通過控制策略分析可知，舵機的響應速度直接影響模型車通過轉(zhuǎn)彎通道時的最高速度，提高舵機的響應速度是提高模型車平均速度的一個關(guān)鍵。車模基本尺寸參數(shù)如表 。 所以，在整車的機械結(jié)構(gòu)方面 ，我們對 轉(zhuǎn)向機構(gòu) 、前輪 定位 、 重心位置、 車模 底盤 、后輪差速及齒輪傳動進行了改進。 圖 HIR383C 發(fā)射管 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 8 頁 圖 單排 HIR333C 紅外光電管實物圖 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 9 頁 第 3 章 智能車機械結(jié)構(gòu)的調(diào)整 車體結(jié)構(gòu)是硬件中一個很重要的方面，從控制的角度來說，這部分既是系統(tǒng)的執(zhí)行機構(gòu)又是被控對象。 并且把接收電阻增大到 50KΩ，放大接收到的光電信號。發(fā)射管選擇臺灣億光生產(chǎn)的大功率紅外管 HIR383（如圖 ） , 在應用時串聯(lián)一個 50Ω 的限流電阻，發(fā)射電流增大到 100mA。 因此，在決定控制策略時，必須要考慮這種情況，但反過來說，我們也可以利用這種情況的發(fā)生來完成一些特定的判斷 (比如某彎道角度的確定等 )。將中間兩傳感器進行前置的主要目的在于能夠早一步了解到車前方是否為直道，從而可以進行加速。本文選用兩兩并列就是為了能明確區(qū)分出具體區(qū)域，如果不這樣排列，則當出現(xiàn)迷失時，將無法判斷黑道在左邊還是右邊。本文仿真試驗采用的是間隔大于 25mm 且兩兩并列的布局方式，這樣在跑車時可以產(chǎn)生 13 種不同的情況。 一字型與八字型布局研究 （ 1）一字型布局 一字型布局是傳感器最常用的布局形式，即各個傳感器都在一條直線上，從而保證縱向的一致性，使其控制策略主要集中在橫向上。所以，理論上探出距 離是越大越好，但是如果距離過大，智能車可能會發(fā)生重心偏移，造成行駛不穩(wěn)、振動等一系列問題。它主要影響智能車的預測性能。 7mm 內(nèi)），因此它不易造成迷失。經(jīng)過分析后可知，這是由于傳感器間隔大造成車的橫向控制范圍較大（ 40mm 的車控制在 177。此外，如果間隔過大，還會出現(xiàn)另一種 情況，即在間隔之間出現(xiàn)空白對于防飛車能力，可以用最大限制速度來衡量。道路中間黑色導引線的寬度為 25mm，因此如果要求傳感器間不出現(xiàn)同時感應現(xiàn)象（即每次采集只出現(xiàn)一個傳感器值為 1），那么傳感器間隔就必須大于 25mm。 圖 沿黑色標志線分布的陣列光電傳感器輸出 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 6 頁 傳感器布局對路徑識別的影響 使用光電傳感器實現(xiàn)智能車的路徑識 別 ,除了要求使用的發(fā)射 / 接收器件的波長特性一致 ,發(fā)射 /接收傳感器組對時 ,各方面性能盡量接近外 ,傳感器的安裝布局對尋跡效果也有非常大的影響 [4]。圖 2 為沿車道黑色標志線分布的陣列光電傳感器的輸出。數(shù)字式紅外傳感器具有與微處理器相對應的接口 ,硬件電路簡單 ,但存在采集路徑信息粗糙、丟失路徑信息的缺點。這樣 ,利用紅外光電傳感器檢測智能車行駛道路上的黑色標志線 ,就可以實現(xiàn)智能車的自動尋跡。在智能車系統(tǒng)中 ， 紅外發(fā)射管發(fā)射的紅外線具有一定的方向性 , 當紅外線照射到白色地面時會有較大的反射 ， 如果距離 x 取值合適 ,紅外接收管接收到反射回的紅外線強度就較大 。設(shè)定輸出電壓達到某一閾值時作為目標 ,不同的目標距離閾值電壓是不同的。 同時，要保證發(fā)射管和接收管的波長匹配。反射式光電傳感器的光源有多種 ,常見的有紅外發(fā)光二極管、普通發(fā)光二極管和激光二極管 ,前兩種光源容易受到外界光源的干擾 ,而激光二極管發(fā)出的光的頻率較集中 ,傳感器只接收很窄的頻率范圍信號 ,不容易被干擾 ,但價格較貴。經(jīng)過慎重分析選擇，最終選定了第二種識別方案，即采用反射式傳感器進行路徑識別。它可以用來檢測地面明暗和顏色的變化，也可以探測有無接近的物體 采用這種方法易于實現(xiàn)，響應速度較快，算法相對于 CCD 較簡單，實時性比較好，成本較低 。 2）使用反射式光電傳感器進行路徑識別。具體識別過程還涉及圖像采集、圖像處理及識別等步驟。 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 4 頁 第 2 章 紅外傳感器的尋跡原理及布局對尋跡的影響 路徑識別系統(tǒng)相當于智能車的眼睛，是整 車 設(shè)計 的關(guān)鍵。其中，第一章為引言，主要介紹了智能車研究背景和發(fā)展現(xiàn)狀；第二章為紅外傳感器尋跡原理及布局對尋跡的影響，主要介紹了路徑檢測傳感器的原理及布局對尋跡的影響。智能車的驅(qū)動采用直流電機 ,并采用 PWM 實現(xiàn)直流電機的調(diào)速 ,為了使智能車快速、平穩(wěn)地行駛 ,系統(tǒng)必須把路徑識別、相應的轉(zhuǎn)向伺服電機控制以及直流驅(qū)動電機控制準確地結(jié)合在一起。小車運行過程由方向檢測和電機驅(qū)動兩個部分控制 ,采用與白色地面顏色有較大差別的黑色線條作引導。同時，以韓國大學生智 能汽車競賽為藍本，我國也組織了自己國內(nèi)的大學生智能汽車競賽，并受到了眾多高校和大學生的歡迎。 上海市“智能汽車車內(nèi)自主導航系統(tǒng)”的一種樣車， 2022年 7月 19日通過市科委鑒定，它標志著上海智能交通系統(tǒng)進入實質(zhì)性實施階段。基于擴充轉(zhuǎn)移網(wǎng)絡 (ATN) 的道路理解技術(shù)和基于混合模糊邏輯的控制方法 ,實現(xiàn)了車道線自動跟蹤的平均車速為 100km/ h ,最高車速達到 150km/ h 。清華大學汽車研究所是國內(nèi)最早成立的主要從事智能汽車及智能交通的研究單位之一，在汽車導航、主動避撞、車載微機等方面進行了廣泛而深入的研究。每年韓國大約有 100余支隊伍參賽，該項賽事得到了眾多高校和大學生的歡迎，也逐漸得到了企業(yè)的關(guān)注 [2]。 2022年日本將開始實施一個示范計劃，到 2022年將在日本全國范圍內(nèi)實施 SmartWay計劃。本田公司、尼桑公司和豐田公司也在各自先進安全性車輛計劃中發(fā)展行車安全子系統(tǒng)，它們包括：車道定位系統(tǒng)、前車距離控制系統(tǒng)、自動控制系統(tǒng)、障礙物報警系統(tǒng)、駕駛員打盹報警系統(tǒng)和夜間行人報警系統(tǒng)等。在整個試驗中，系統(tǒng)行使了 1600公里，其中 95%的部分是自動駕駛的。實驗結(jié)果表明，采用該系統(tǒng)能使交通事故減少 20%。 歐洲開發(fā)基金資助進行駕駛員監(jiān)測、道路環(huán)境的感知、視覺增強、前車距控制以及傳感器融合方面的研究。這些無人駕駛的汽車完全由電腦控制，利用衛(wèi)星導航、攝像、雷達和激光，人工智能系統(tǒng)可判斷出汽車的位置和方向，隨后將指令傳輸?shù)截撠燅{駛車輛的系統(tǒng)，絲毫不受人的干涉，用傳感器策劃和選擇它們的路線。 2022年 11月， 美國第三屆智能汽車大賽在加利福尼亞州維克托爾舉行。此外，美國還將智能汽車的研究用于軍事上，美國國防部采用無人車去執(zhí)行危險地帶的巡邏任務，目前正在進行第三代軍用智能汽車的研究，稱為 Demo Ⅲ，能滿足有路和無 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 2 頁 路條件下的車輛自動駕駛。 1995年 6月， NabLab5進行了橫穿美國的 NHAA（ No Hands Across America）， 從賓州的匹茨堡到加州的圣地亞哥，行程 4587km，其中自主駕駛部分占 %。同時，美國俄亥俄州立大學和加州大學以及其他一些研究機構(gòu)正在進行全自動車輛的研制和改進工作。 美國是世界上對智能汽車最為關(guān)注的國家。而研究 智能汽車所必需的理論與技術(shù)支持大部分已經(jīng)基本具備。 目前 ,智能車領(lǐng)域的研究已經(jīng)能夠在具有一定標記的道路上為司機提供輔助駕駛系統(tǒng)甚至實現(xiàn)無人駕駛 ,這些智能車的設(shè)計通常依靠特定道路標記完成識別 ,通過推理判斷模仿人工駕駛進行操作 [1]。 智能車即輪式移動機器人 ,是一種集環(huán)境感知、決策規(guī)劃、自動行駛等功能于一體的綜合智能系統(tǒng) ,智能車集中地運用了自動控制、模式識別、傳感器技術(shù)、汽車電子、電氣、計算機、機械等多個學科的知識 。 1953年，世界上第一臺無人駕駛牽引車誕生，這是一部采用埋線電磁感應方式跟蹤路徑的自動導向車。介紹了光電傳感器的尋跡原理 ,討論了光電傳感器排列方法、布局 等對尋跡結(jié)果的影響 及速度和轉(zhuǎn)向控制 的PID算法的研究 和參數(shù)整定 。 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 I 頁 畢業(yè) 設(shè)計 （論文） 基于紅外傳 感器的自動尋跡智能 小車設(shè)計 系 別 專 業(yè) 班級 學號 姓 名 指導教師 東北大學秦皇島分校畢業(yè) 設(shè)計（論文） 第 II 頁 基于紅外傳感器的 自動尋跡智能 小車設(shè)計 摘 要 介紹了一種自動尋跡智能車的設(shè)計 ,研究了采用紅外反射式光電傳感器作為 路徑采集模塊實現(xiàn)自動尋跡的軟硬件設(shè)計方法。系統(tǒng)采用 Freescale 16 位單片機 MC9S12DG128 為核心控制器