智能车东秦光电组设计方案

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1、智能车东秦光电组设计方案整体结构：智能汽车系统采用飞思卡尔的32位微控制器K60单片机作为核心控制单元用于智能汽车系统的控制。在选定智能汽车系统采用光电传感器方案后，赛车的位置信号由车体前方的光电传感器采集，经K60的I/O口接收后，用于赛车的运动控制决策，同时内部ECT模块发出PWM波，驱动直流电机对智能汽车进行加速和减速控制，以及伺服舵机对赛车进行转向控制，使赛车在赛道上能够自主巡线行驶，并以最短的时间最快的速度跑完全程。为了对赛车的速度进行精确的控制，在智能汽车电机输出轴上安装光电编码器，采集编码器转动时的脉冲信号，经MCU捕获后定

2、时进行PID自动控制，完成智能汽车速度的闭环控制。此外，还增加了键盘作为输入输出设备，用于智能汽车的速度和控制策略选择。根据以上系统方案设计，赛车共包括六大模块：K60主控模块、传感器模块、电源模块、电机驱动模块、速度检测模块和辅助调试模块。各模块的作用如下：（1）K60主控模块:核心控制模块，将采集光电传感器、光电编码器等传感器的信号，根据控制算法做出控制决策，驱动直流电机和伺服电机完成对智能汽车的控制。（2）传感器模块：是智能汽车的“眼睛”，可以通过一定的前瞻性，提前感知前方的赛道信息，为智能汽车的“大脑”做出决策提供必要的依据和充足

3、的反应时间。（3）电源模块：为整个系统提供合适而又稳定的电源。（4）电机驱动模块：驱动直流电机和伺服电机完成智能汽车的17加减速控制和转向控制。（5）速度检测模块，检测反馈智能汽车轮的转速，用于速度的闭环控制。（6）辅助调试模块：主要用于智能汽车系统的功能调试、赛车状态监控。小车机械结构：在智能车的竞赛过程中，最主要的比赛内容是速度，而模型车机械结构无疑是影响速度的关键因素之一。智能车选用北京科宇通博科技有限公司生产的智能车竞赛专用模型车(B型模型车)，配套的电机为540电机，伺服器为S-D5。智能车的控制采用的是前轮转向，后轮驱动方案。

4、基本参数：尺寸轴距200mm前轮距138mm后轮距140mm车轮直径61mm主减传动比36/1051、智能车总体重心的调整：由于给定车模车身本身就很重，在选择支架的时候选择了铝合金支架，自己设计、加工支架，开始支柱选择的是铜柱，其机械性能好，固定牢靠，但是安装完成时发现铜柱太重，致使车的重心前倾，严重影响车的转向，多方考虑，最终采用航空材料，铝合金柱，它质量轻，拥有和铜柱一样的机械性能。从何从以下三个角度考虑重心问题：一、车底盘高度调整：17合理的底盘刚度和底盘高度调节会提高智能车的加速性能。智能车的重心应该越低越好，降低地盘时实现重心下

5、降的较为直接的方式。应注意到底盘高度的调节是将智能车的其他性能提高以后间接的帮助加速性能提高。但是由于赛道中坡道的限制，底盘的高度在低于5mm时将会冲撞坡道，并不使地盘受到不必要的磨损和震荡，剧烈的冲击甚至会撞坏转向机构。因此地盘距离地面高度不能低于5mm。降低底盘的方式可以通过在前桥、后桥处增加垫片来实现。二、车体构件高度调整：在智能车改装过程中，我们一直把重心作为考虑因素之一。使重量的分布尽量靠近底盘。此外更小体积的电路板可以恰好镶嵌在底盘其他构件的空隙之中。三、紧固螺丝：在智能车对于紧固程度要求不高的地方，如电路板固定螺丝，传感器定

6、位螺丝等，采用尼龙材质的螺丝；在车底盘等高度较低的地方采用模型车原配螺丝在安装外设的时候，尽量采用规格合适的螺丝钉。可以降低整车重量。2、智能汽车前轮定位的调整：模型车通过四条轮胎与地面接触，两个后轮同轴受到限位，无法调整，与模型车的前进方向保持平行，因此要改变模型车与地面的接触方式，调试出利于模型车转向、直线的四轮定位，只能通过调整前轮各定位参数来实现。B型模型车可以调整的前轮参数有主销后倾角、主销内倾角、车轮前束，三个参数可以调整。（1）主销后倾角：主销后倾角是指在纵向平面内主销轴线与地面垂直线之间的夹角。主销后倾角的存在使车轮转向轴

7、线与赛道的交点在轮胎接地点的前方，可利用赛道对轮胎的阻力产生绕主销轴线的回正力矩，该力矩的方向正好与车轮偏转方向相反，使模型车保持直线行驶。后倾角越大，模型车的直线行驶性越好，转向后方向盘的回复性也越好，但过大的回正力矩也会使车辆转向沉重。通常主销后倾角值设在1~3度。17B型模型车的主销后倾角无法通过直接调整前桥结构实现改变，采用在前桥处增加垫片，可以适当的增加主销内倾角，有利于保持直线行驶、转向后回正。（2）、主销内倾角：主销内倾角指在横向平面内主销轴线与地面垂直线夹角主销内倾角的作用，是使车轮在受外力偏离直线行驶时，前轮会在重力作用

8、下自动回正。另外，主销内倾角还可减少前轮传至转向机构上的冲击，并使转向轻便；但内倾角越大，前轮自动回正的作用就越强，转向时越费力，轮胎磨损也更大增大。主销内倾的调整应该保持在一个合适的范围，一