飞思卡尔智能车资料完全版.pdf-资料库

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第1页.png

第1页 / 共32页

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第2页.png

第2页 / 共32页

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第3页.png

第3页 / 共32页

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第4页.png

第4页 / 共32页

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第5页.png

第5页 / 共32页

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第6页.png

第6页 / 共32页

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第7页.png

第7页 / 共32页

smartxxyx-2172308-9abc285123842014ea6dff5f0f0788b6.pdf-第8页.png

第8页 / 共32页

“飞思卡尔”杯全国大学生智能汽车竞赛(校内组) 技术报告学校：河海大学队伍名称：Shining 参赛队员：倪新洋马赛赛胡龙龙张扬李艳徐若琦指导老师：褚福涛

目录第一章引言…………………………………………………………4 1.1 研究背景……………………………………………………4 1.1.1 智能车的发展历史……………………………………………4 1.1.2 应用前景………………………………………………………4 1.2 智能车大赛介绍……………………………………………5 1.2.1 大赛简介………………………………………………………5 1.2.2 比赛规则………………………………………………………5 第二章车模的整体设计………………………………………………7 2.1 车模期望的目标……………………………………………7 2.1.1 设计系统分析…………………………………………………7 2.1.2 设计细节分析…………………………………………………7 2.2 实现办法……………………………………………………7 2.2.1 硬件设计概述……………………………………………………7 2.2.2 小车整体实物图…………………………………………………7 第三章机械部分……………………………………………………9 3.1 舵机部分……………………………………………………9 3.1.1 舵机的安装………………………………………………………9 3.1.2 舵机的调整………………………………………………………9 3.2 传感器部分…………………………………………………9 3.2.1 道路识别部分……………………………………………………9 3.2.2 速度反馈部分……………………………………………………10 3.3 车模机械调校………………………………………………11 3.3.1 车模重心调整……………………………………………………11 3.3.2 车模优化设计……………………………………………………11 第四章硬件电路分…………………………………………………13 4.1 电源模块……………………………………………………13 4.2 传感器模块…………………………………………………13

4.3 电机驱动模块………………………………………………15 第五章软件控制部分………………………………………………17 5.1 辅助调试软件………………………………………………17 5.2 舵机控制策略………………………………………………17 5.2.1 赛道识别…………………………………………………………17 5.2.2 起跑线识别………………………………………………………18 5.2.3 特殊控制…………………………………………………………19 5.3 电机控制策略………………………………………………19 第六章总结与展望…………………………………………………20 参考文献………………………………………………………………21 附录……………………………………………………………………22

第一章引言 1.1 研究背景 1.1.1 智能车的发展历史 1953 年，美国Barrett Electric 公司制造了世界上第1 台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导向车，也被称作“无人驾驶牵引车”。20 世纪60 年代和70 年代初，AGV 仍采用这种导向方式。但是，20 世纪70 年代中期，具有载货功能的AGV 在欧洲得到了应用并被引入到美国。这些自动导向车主要用于自动化仓贮系统和柔性装配系统的物料运输。在20 世纪70 年代和80 年代初，AGV 的应用领域扩大而且工作条件也变得多样化，因此，新的导向方式和技术得到了更广泛的研究与开发。在最近的10-15 年里，各种新型AGV 被广泛地应用于各个领域。单元式AGV 主要用于短距离的物料运输并与自动化程度较高的加工设备组成柔性生产线。例如，自动导向叉车用于仓贮货物的自动装卸和搬运；小型载货式AGV 用于办公室信件的自动分发和电子行业的装配平台。除此以外，AGV 还用于搬运体积和重量都很大的物品，尤其是在汽车制造过程中用多个载货平台式AGV 组成移动式输送线，构成整车柔性装配生产线。最近，小型AGV 应用更为广泛，而且以长距离不复杂的路径规划为主。AGV 从仅由大公司应用，正向小公司单台应用转变，而且其效率和效益更好。至此出现了智能车的概念 1.1.2 应用前景城市公共交通是与人民群众生产生活息息相关的重要基础设施。然而，目前世界上许多大城市都面临着由私人汽车过度使用而带来的诸多问题，例如道路堵塞、停车困难、能源消耗、噪声污染和环境污染等，这些问题严重降低了城市生活的质量。优先发展城市公共交通是提高交通资源利用效率，缓解交通拥堵的重要手段。国务院总理温家宝于2005 年10 月做出重要批示，要求优先发展城市公共交通，这是贯彻落实科学发展观和建设节约型社会的重要举措。大容量城市公共交通，如地铁、轻轨等，其最大优点是空间利用率和能源利用率较高。然而，由于缺乏足够的时间、空间、运力灵活性，在客流量不足的情况下，系统效率将大大降低，运营成本过高，难以大力推广和应用。回顾汽车发展的百年历史，不难发现其控制方式从未发生过根本性改变，即由人观察道路并驾驶车辆，形成“路－人－车”的闭环交通系统。随着交通需求的增加，这种传统车辆控制方式的局限性日益明显，例如安全性低（交通事故）和效率低（交通堵塞）。最新调查表明，95％的交通事故是由人为因素造成，交通堵塞也大都与驾驶员不严格遵守交通规则有关。如果要从根本上解决这一问题，就需要将“人”从交通控制系统中请出来，形成“车－路”闭环交通系统，从而提高安全性和系统效率。这种新型车辆控制方法的核心，就是实现车辆的智能化。智能车有着极为广泛的应用前景。结合传感器技术和自动驾驶技术可以实现汽车的自适应巡航并把车开得又快又稳、安全可靠；汽车夜间行驶时，如果装上红外摄像头，就能实现夜晚汽车的安全辅助驾驶；他也可以工作在仓库、码头、

工厂或危险、有毒、有害的工作环境里，此外他还能担当起无人值守的巡逻监视、物料的运输、消防灭火等任务。在普通家庭轿车消费中，智能车的研发也是很有价值的，比如雾天能见度差，人工驾驶经常发生碰撞，如果用上这种设备，激光雷达会自动探测前方的障碍物，电脑会控制车辆自动停下来，撞车就不会发生了。 1.2 智能车大赛介绍 1.2.1 大赛介绍受教育部高等教育司委托，高等学校自动化专业教学指导委员会负责主办全国大学生智能车竞赛。该项比赛已列入教育部主办的全国五大竞赛之一。首届“飞思卡尔”杯全国大学生智能车邀请赛已于去年八月在清华大学举行。此项赛事，在韩国已经举办过多届，其专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机、机械等诸多学科，对学生的知识融合和动手能力的培养，对高等学校控制及汽车电子学科学术水平的提高，具有良好的推动作用。我们这次参加的是校内组，大赛各种规则基本一样，参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，但是由于各方面原因，此次比赛学校提供的微控制器并非 Freescale 公司生产的 16 位微控制器 MC9S12DG128B，而是由凌阳公司提供的 61 微控制器自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等，最终实现一套能够自主识别路线，并且可以实时输出车体状态的智能车控制软硬件系统。各参赛队完成智能车工程制作及调试后，于指定日期与地点参加比赛。参赛队伍之名次以赛车现场成功完成赛道比赛时间为主，技术方案及工程制作质量为辅来决定。 1.2.2 比赛规则参赛选手须使用大赛组委会统一提供的竞赛车模，采用凌阳 61 单片机自主构思控制方案及系统设计，包括传感器信号采集处理、控制算法及执行、动力电机驱动、转向舵机控制等，完成智能车工程制作及调试，于指定日期与地点参加场地比赛。比赛过程中如果出现有如下一种情况，判为比赛失败： 1) 裁判点名后，2 分钟之内，参赛队没有能够进入比赛场地并做好比赛准备； 2) 比赛开始后，赛车在 30 秒之内没有离开出发区； 3) 赛车在离开出发区之后 10 分钟之内没有跑完两圈； 4) 赛车冲出跑道的次数超过两次； 5) 比赛开始后未经裁判允许，选手接触赛车； 6) 决赛前，赛车没有通过技术检验。如果比赛失败，则不计成绩。比赛中禁止： 1) 不允许在赛道周围安装辅助照明设备及其它辅助传感器等； 2) 选手进入赛场后，不允许进行任何硬件和软件的修改； 3) 比赛场地内，除了裁判与 1 名队员之外，不允许任何其他人员进入场地； 4) 不允许其它影响赛车运动的行为。对于智能竞赛车模 1) 禁止改动车底盘结构、轮距、轮径及轮胎；

2) 禁止改动驱动电机的型号及传动比； 3) 禁止改造滚珠轴承； 4) 禁止改动舵机； 5) 禁止改动驱动电机以及电池，车模主要前进动力来源于车模本身直流电机及电池； 6) 为了车模的行驶可以安装电路、传感器等，允许在底盘上打孔或安装辅助支架等。电路器件及控制驱动电路限制 1) 核心控制模块可以采用组委会提供的 HCS12 模块，也可以采用 MC9SDG128 自制控制电路板,除了 DG128MCU 之外不得使用辅助处理器以及其它可编程器件； 2) 伺服电机数量不超过 3 个； 3) 传感器数量不超过 16 个（红外传感器的每对发射与接受单元计为 1 个传感器，CCD 传感器记为 1 个传感器）； 4) 直流电源使用大赛提供的电池； 5) 禁止使用 DC-DC 升压电路为驱动电机以及舵机提供动力； 6) 全部电容容量和不得超过 2000 微法；电容最高充电电压不得超过 25 伏。赛道基本参数（不包括拐弯点数目、位置以及整体布局） 1) 赛道路面用纸制作，跑道所占面积不大于 5000mm* 7000mm，跑道宽度不小于 600mm； 2) 跑道表面为白色，中心有连续黑线作为引导线，黑线宽 25mm； 3) 跑道最小曲率半径不小于 500mm； 4) 跑道可以交叉，交叉角为 90°； 5) 赛道为二维水平平面； 6) 赛道有一个长为 1000mm 的出发区，如下图所示，计时起始点两边分别有一个长度 100mm 黑色计时起始线，赛车前端通过起始线作为比赛计时开始或者与结束时刻。

第二章车模的整体设计 2.1 车模期望的目标 2.1.1 设计系统分析车模的可靠性是第一位的，不然车模空有很高的速度却无法跑完全程也无济于事。其次，车模在稳定工作的前提下要能达到较高的速度，并且拥有出色的向性能。车模的可靠性包括了机械可靠性、硬件可靠性以及软件上的可靠性，其中机械的可靠性主要由严谨的机械装配和合理的机械调校来保证，而硬件和软件的可靠性主要是要保证摄像头的成像质量以及图像处理的稳定性。 2.1.2 设计细节分析要使车模的速度提高并且有较好的转向能力，最直接的方法就是提高车模的机械性能。因此，我们需要将电路做得足够集成，从而减小车模的重量。另外，车模的重心越低对车模的性能越有利。此外，驱动电路也是影响车模速度的关键，我们需要低内阻、大功率的驱动电路使车模获得较高的直线速度及加速度。 2.2 实现办法 2.2.1 硬件设计概述由于光电管功率的限制，我们采取 8 个并行排列，并将其直接扒在离地面较近的地方，以方便我们检测，竟可能的防止检测出错。为了能更好的了解小车的状态，我们自行设计了编码器以及反馈电路，以方便调试。但是由于编码器的精度不够，所以无法精确的测出小车行进的速度，以至于小车经常直接飞出跑道，撞毁光电管。为了挽救我们可怜的光电管，我们放弃使用小面包板，而使用了一个较为笨重的面包板，所以重量上有点吃亏，但是经我们测试，重量对于小车的影响较小，所以我们还是依然使用大板子。为了得到高稳定度电压，我们采用了7805稳压芯片，使用这款芯片电压非常稳定，只是功耗略大，但不影响小车的运行。驱动芯片选用TD340芯片，能提供非常大的驱动能力，并且低功耗。稳压电路驱动电路

2.2.2 小车整体实物图俯视图左视图前视图右视图

资料库

飞思卡尔智能车资料完全版.pdf

相关推荐

课程资源

热门标签

最新资料