第6章智能汽车设计实践——光电管型设计武汉科技大学信息科学与工程学院6.1机械设计16.2硬件设计26.3软件设计3第6章智能汽车设计实践——光电管型设计第6章智能汽车设计实践——光电管型设计武汉科技大学信息科学与工程学院6.1机械设计6.1机械设计6.1.1光电管传感器的布局6.1.2舵机的安装6.1.3测速传感器的安装武汉科技大学信息科学与工程学院6.1.1光电管传感器的布局6.1.1光电管传感器的布局1．传感器的布局间隔2．传感器的径向探出距离武汉科技大学信息科学与工程学院传感器的布局间隔传感器的布局间隔各个传感器的布局间隔对智能车的运行，是有一定影响的。传感器的间隔是否合适，对过弯的精确性以及防止飞车有很大的影响。设定传感器间隔的原则是：既要满足一定的密度以保证走弯道时轨迹相对精确，又要尽可能拥有大的横向控制范围来防止飞车。若传感器间隔设置合适，当赛道有一点微小的变化时，小车的控制单元就能进行相应的反应（改变前轮转角），从而使得过弯道的轨迹与弯道大体重合，精确性好。武汉科技大学信息科学与工程学院传感器的径向探出距离传感器的径向探出距离（1）“一”字形布局:“一”字形布局是传感器最常用的布局形式，即各个传感器在一条直线上，从而保证纵向的一致性，使其控制策略主要集中在横向上，其排布如图6.1所示。图图6.1“6.1“一”字形布局一”字形布局武汉科技大学信息科学与工程学院传感器的径向探出距离传感器的径向探出距离（2）“八”字形布局:“八”字形布局从横向来看与“一”字形布局类似，但它增加了纵向的特性，从而具有了一定的前瞻性，其排布如图6.2所示。图图6.2“6.2“八”字形布局八”字形布局武汉科技大学信息科学与工程学院传感器的径向探出距离传感器的径向探出距离（3）“W”字形布局:为了能够提早地预测到弯道的出现，我们还可以将左右两端的传感器进行适当前置，从而形成“W”形布局，此外，还可利用“W”形布局来检测赛道的弯曲程度。其光电管排布如图6.3所示。图图6.3“W”6.3“W”字形布局字形布局武汉科技大学信息科学与工程学院6.1.2舵机的安装6.1.2舵机的安装在智能车上，舵机的输出转角通过连杆传动控制前轮转向。舵机是系统中一个具有较大时间常数的惯性环节。其时间延迟正比于转过的角度，反比于舵机的响应速度。对于快速性要求极高的智能小车来说，舵机的响应速度是影响其过弯最高速度的一个重要因素，特别是对于前瞻不够远的智能小车更是如此。武汉科技大学信息科学与工程学院6.1.2舵机的安装6.1.2舵机的安装提高舵机控制前轮转向速度的一种方法是采用杠杆原理，在舵机的输出舵盘上安装一个较长的输出臂，其安装图如图6.4所示。图图6.46.4舵机的安装图舵机的安装图武汉科技大学信息科学与工程学院6.1.3测速传感器的安装6.1.3测速传感器的安装为了减轻智能车的质量，测速时应尽量选用质量轻精度高的传感器，为了不影响加速性能，编码器的传动齿轮较小，基本上和电机的齿轮相同。其安装图如图6.5所示。图图6.56.5测速传感器的安装测速传感器的安装武汉科技大学信息科学与工程学院6.2硬件设计6.2硬件设计6.2.1HCS12控制核心6.2.2电源管理单元6.2.3路径识别单元6.2.4车速检测模块6.2.5舵机控制单元6.2.6直流驱动电机控制单元武汉科技大学信息科学与工程学院6.2硬件设计6.2硬件设计硬件电路设计是智能车控制系统设计的基础。智能车控制系统硬件结构主要由HCS12控制核心、电源管理单元、路径识别电路、车速检测模块、转向伺服电机控制电路和直流驱动电机控制电路组成，其系统硬件结构如图6.6所示。图图6.66.6系统硬件结构图系统硬件结构图武汉科技大学信息科学与工程学院6.2.1HCS12控制核心6.2.1HCS12控制核心HCS12控制核心单元既可以直接采用组委会提供的MC9S12EVKX电路板，也可以自行购买MC9S12DG128单片机，然后量身制作适合自己需要的最小开发系统。武汉科技大学信息科学与工程学院6.2.1HCS12控制核心6.2.1HCS12控制核心MC9S12DG12B单片机引脚图如图6.7所示。图图6.7MC9S12DG12B6.7MC9S12DG12B单片机引脚图单片机引脚图武汉科技大学信息科学与工程学院6.2.1HCS12控制...
