畢業(yè)設(shè)計(jì)-rs232串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)-在線瀏覽
2025-08-07 09:44本頁面
【正文】 后來用來研發(fā)車載實(shí)時(shí)圖像處理系統(tǒng)，通過計(jì)算機(jī)視覺系統(tǒng)來檢測車道軌跡，實(shí)現(xiàn)車輛自主駕駛。德意志聯(lián)邦大學(xué)已經(jīng)研發(fā)出多輛智能原型車輛。使用機(jī)器視覺來保證橫向和縱向的車輛控制。這兩種車輛都配備 UBM 視覺系統(tǒng)。美國俄亥俄州立大學(xué)的研究。利用基于視覺的方法實(shí)現(xiàn)道路檢測。算法假設(shè)道路是水平地，并且有連續(xù)或點(diǎn)化的車道標(biāo)志線。算法從圖像中提取出重要的亮域，并以向量行駛存儲，如道路消失點(diǎn)或道寬這樣的數(shù)據(jù)參數(shù)，都可以作為計(jì)算車道標(biāo)志線的參考，最后為了處理點(diǎn)劃車道線，可以通過一階多項(xiàng)式曲線來擬合，在進(jìn)行向量計(jì)算。另外，斯特拉斯堡（ Strasbourg）RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 4 試驗(yàn)中心、英國國防部門的研究、美 國卡內(nèi)基梅隆大學(xué)、奔馳公司、美國麻省理工學(xué)院、韓國理工大學(xué)對智能車輛也有較多的研究。 ，以及現(xiàn)今國內(nèi)外的智能小車研究的現(xiàn)狀。 因此種方案雖然機(jī)動性能好，但是造價(jià)較高且不容易操作，并且現(xiàn)在運(yùn) 用也只在越野車等高要求的你工作中使用。 圖 1 第二種方案 采用履帶式控制（如圖 2），由于履帶式控制小車速度慢、耗能大且應(yīng)用不是很方便。 采用履帶控制 需要考慮的因素增加，例如變速比，齒輪安裝，同軸性，傳動比，機(jī)械效率等問題，這一些都超過了設(shè)計(jì) 的本質(zhì)問題（ RS232 串口控制），因此本方案也不適合本設(shè)計(jì)內(nèi)容。本方案明顯優(yōu)于以上兩個(gè)方案但與第四個(gè)方案比卻略顯不足。 RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 7 C、 D 為萬向輪 圖 3 第四種方案 采用單萬向輪控制小車 （如圖 4） 的轉(zhuǎn)彎與前進(jìn)后退等功能，操作簡單且以實(shí)現(xiàn)控制，價(jià)格低廉等功能，使這一種方案得到應(yīng)用。 圖 4 綜上所述進(jìn)行的比較，各種方案都有其可行性，但是進(jìn)行綜合比較之后，第四種方 案是比較適合本設(shè)計(jì)的方案。 理論分析 數(shù)學(xué)建模 按照 第三章 電機(jī)選型的規(guī)則，選擇的直流電機(jī)的主要參數(shù)如下： RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 8 額定電壓： 12eUv? 額定功率 ： ? 轉(zhuǎn)速 ： 1200en rpm? 電樞電流 : 100eI mA? 機(jī)電時(shí)間常數(shù)： 11mT ms? 減速比： 10:1i? 轉(zhuǎn)動慣量不大于： 10rJ K g m?? ? ? 1. 電機(jī)相關(guān)參數(shù)推算 電樞電阻22e e ea eU I PR I??? 電樞電感 ea p e eUL n n I? ??式中 pn 為電機(jī)磁對數(shù) 電機(jī)輸出額定轉(zhuǎn)矩 ee ePT n? 電勢常數(shù) 9 .5 5 ( )e e ag eU I RK n ?? 轉(zhuǎn)矩常數(shù) MEKK? 由上述關(guān)系式估算可得： 電樞電阻 ?? 電樞電感 ?? 電勢常數(shù) ? 轉(zhuǎn)矩常數(shù) ? 智能小車總質(zhì)量 Kg? ，車輪直徑 45D mm? ，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)估計(jì)小車車輪與地面的抹茶系數(shù)為 ，隨著運(yùn)行 環(huán)境的不同會有所不同，假設(shè)小車運(yùn)行在地面平整的實(shí)驗(yàn)室，則小車 行駛中車輪承受的摩擦RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 9 力矩為 : 0 .0 0 5 522L m g DT f N m? ? ? ? ? 負(fù)載折算到電機(jī)轉(zhuǎn)軸上的轉(zhuǎn)矩為： i N m? ?? 電動機(jī)負(fù)載折算到電動機(jī)軸上的粘性摩擦系數(shù)為： ?? 負(fù)載轉(zhuǎn)動慣量： 2 41 .2 1 024L mDJ ?? ? ? ? 負(fù)載折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量： 2 6 10LJ i K g m? ?? ? ? 電動機(jī)軸上總的轉(zhuǎn)動慣量： 2 69. 5 10G e s P r LJ J J J i ? ?? ? ? ? ?，式中 PJ 為齒輪轉(zhuǎn)動裝置及輪子折算到電機(jī)軸上的轉(zhuǎn)動慣量，初步估計(jì)為 5rJ 。 電機(jī)的角速度為： 260MMn?? ? 折算到電機(jī)軸上的總轉(zhuǎn)動慣量為： GesJ 電壓平衡 方程式為 : ? ? ? ? ? ?aa a a a d i tU t E R i t L dt? ? ? 式中反電動勢 ? ?EME K t?? 電機(jī)軸上 的轉(zhuǎn)矩平衡方程為： 在上式中，電機(jī)電磁轉(zhuǎn)矩 ? ? ? ?M M aT t K i t? ， ? ?MGes dtJ dt?為電機(jī)加速度轉(zhuǎn)矩。 運(yùn)動分析 移動機(jī)器人要想走向使用，必須擁有能勝任的運(yùn)動系統(tǒng)，可靠的導(dǎo)航系統(tǒng)，精確的感知能力。智能小車能做出什么樣的運(yùn)動軌跡是有其自身結(jié)構(gòu)和驅(qū)動方式?jīng)Q定的 。因此對智能小車最基本的幾種軌跡形式的分析成為必要。 1. 智能小車的直線行走 在智能小車運(yùn)動過程中，其中直線形式是最基本、最常見的行走軌跡，如圖 5 所示。在圖 5 中可以直接看出小車運(yùn)動過程中與水平方向的夾角保持不變，即‘ ? ? ? ?1nn???? 。因此從0n???可得出，保持右輪和左輪從 n 時(shí)刻到 n+1 時(shí)刻之間行走的距離相等。每一段弧線都是有曲率半徑不同的圓弧組成。在對智能小車進(jìn)行控制前必須給出必要的控制要求。下面分析智能小車的弧線行走控制方法。假設(shè)在 n 時(shí)刻到n+1 時(shí)刻小車曲線運(yùn)動的角 度為 ? 半徑為 R，那么需要確定的就是小車左輪和右輪的運(yùn)動關(guān)系。 因此，由 x?和 y? 可以知道 每一步小車在橫向和縱向的位移，而由式 n????可以知道小車運(yùn)RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 13 動的 每 一步 與水平方向的夾角變化量。 利用航位公式： ? ? ? ?1nTn n r lv t v tb? ?? ? ? ????? 其中 b 為 2 個(gè) 驅(qū)動輪之間的橫向距離 ， rv 為右輪線速度， lv 為左輪線速度。在 [nt , ntT? ]內(nèi)對 ??cos t? 線性差值近似有 ? ? ? ?1c o s c o sc o s c o s nnnnt t tT???? ? ?? ? ? 從而可以得 ? ? ? ?1c o s c o sc o snT nnn n n nx v t t t d tT???? ? ???? ? ? ? ????? RS232 串口智能小車控制系統(tǒng)設(shè)計(jì) 14 ? ? ? ?1 1c o s c o sc o s nnn n n nt t S ST??? ? ????? ? ? ? ????? ? ?1 1c o s c o snn n n n nt T S t ST??? ?? ? ? ????? ? ?1c o s c o s nTnn n S t d tT?? ?? ? ? 式中的 nS 和 1nS? 分別為智能小車中心第 n 次采樣時(shí)刻到第 n+1 次采樣時(shí)刻之間移動的距離，其中 ? ?nTn S t dt?? 近似為 ? ? 12nT nnn SSS t dt T? ? ??? 進(jìn)而可得 ? ? 11 c o s c o s2nnn n nx S S ???? ?? ? ? 同理可得 11 c o s c o s2nnn n nx x S ???? ?? ? ? 11 s in s in2nnn n ny y S ???? ?? ? ? 1n n n? ? ?? ? ?? 由以上分析可知， 獲得 n時(shí)刻左輪與右輪轉(zhuǎn)動的距離后，可以求得 nrS? 和lnS? ，然后可以求得智能小車在 n+1 時(shí)刻的位置。因?yàn)槲⒎值慕脐P(guān)系，且每一步值較小，所以式子又可近似為 n 2l bSR ??? ? ? n 2r
畢業(yè)設(shè)計(jì)相關(guān)推薦
鄂ICP備17016276號-1