光电组方案设计

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1、第九届飞思卡尔智能车东秦光电组设计方案：组内成员：5111010翟成（软件）5110904郭波（硬件）5111503李伟鹏（硬件）前言：看过本届竞赛规则之后，我们感觉，对于光电组，这次竞赛和之前八次有了一些变化。在此之前的八届，可以说是完全靠比拼速度，然而到目前而言，速度似乎已经达到了一个瓶颈，想要再在速度上有很大的提高并非易事。所以，相对而言，我们觉得与其再单纯的花大力气去提高校车速度，倒不如尝试多花一些精力在技巧上的提高。速度虽然依然是重中之重，但可以考虑在提高小车稳定性的基础上适当的降低速度

2、。比如今年新增的人字掉头：要么直接当成弯道将CCD摇头，但是要转一个60度的弯对于B车模难度很大，B车模的转角不如A车，处理不好就要出赛道。第二：反着跑，但是去年的摄像头证明了反着跑存在转向延迟，处理不好的话，速度也会上不去。所以在这点上，应该花些时间反复测试，单单从理论上是无法知道谁优谁劣的。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

3、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

4、、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加减速控制和转向控制。（5）

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。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

6、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：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

7、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，传感器定位螺丝等，采用尼龙材质的螺丝

8、；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