1. 研究目的与意义
智能车辆是一个集环境感知、规划决策、多等级辅助驾驶等功能于一体的综合系统。它集中运用了计算机、现代传感、信息融合、通讯、人工智能及自动控制等技术是典型的高新技术综合体。它具有道路障碍自动识别、自动报警、自动控制、自动保持安全距离、车速和巡航控制等功能。它的主要特点是在复杂的道路情况下能自动地操纵和驾驶车辆绕开障碍物和沿着预定的道路(轨迹)行进。
研究智能车的意义在于智能车涉及的专业知识涉及控制、模式识别、传感技术、汽车电子、电气、计算机和机械等多个学科。对学生的知识融合和实践动手能力的培养以及高等学校控制和汽车电子学科学术水平的提高具有良好的长期推动作用。
现代学生在应试教育下的长久教育下,大多失去的动手能力,通过研究智能车我相信能激发一定的动手能力,对于同学的以后进入社会后不会光说不会做的情况有着良好的作用。
2. 课题关键问题和重难点
现代汽车在正常行驶过程中,为了使汽车直线行驶稳定,转向轻便,转向后能自动回正,减少轮胎和转向系零件的磨损等,在转向轮、转向节和前轴之间须形成一定的相对安装位置,叫车轮定位,其主要的参数有:主销后倾、主销内倾、车轮外倾和前束。
智能车在进行行驶过程中的重心的位置,在转弯,与停顿时的重心尤为重要,这也是需要注意的一大难点。稳定性的解决方法是将后轮驱动的小车进行重心后移,以提高稳定性。
为了能使智能车系统稳定运行,对运行的电压及稳压要求较高。相对的,在电磁磁场发生器的要求也尤为重要,分为产生信号、输出信号、稳定信号。
3. 国内外研究现状(文献综述)
随着电子工业的发展,智能技术广泛运用于各种领域,智能小车不仅在工业智能化上得到广泛的应用,而且运用于智能家居中的产品也越来越受到人们的青睐。国外智能车辆的研究历史较长。相比于国外,我国开展智能车辆技术方面的研究起步较晚,在智能车辆技术方面的研究总体上落后于发达国家但是也取得了一系列的成果。随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,智能控制将有广阔的发展空间。
智能小车,也称轮式机器人,是一种以汽车电子为背景,涵盖控制、模式识别、传感技术、电子、电气、计算机、机械等多科学的科技创意性设计,一般主要路径识别、速度采集、角度控制及车速控制等模块组成。一般而言,智能车系统要求小车在白色的场地上,通过控制小车的转向角和车速,使小车能自动地沿着一条任意给定的黑色带状引导线行驶[1]。本次课题设计以此为背景,设计一种简易的运动小车,运用直流电机对小车进行速度和正反方向的运动控制,通过单片机来控制直流电机的工作,从而实现对整个小车系统的运动控制。
随着人工智能技术、计算机技术、自动控制技术的迅速发展,智能控制必将迎来它的发展新时代。机器人领域近几年有如下几个发展趋势:
4. 研究方案
1.驱动方案
考虑到智能车的特性,在驱动方面我选择使用直流减速电机,其转动力矩大,体积小,重量轻,装配简单,使用方便,小车电机内部装有减速齿轮组,所以并不需要考虑调速功能,很方便的就可以实现通过单片机对直流减速电机前进、后退、停止等操作。
2.电磁场作为引导智能小车的优点主要体现在磁场信号具有很好强的环境适应能力,不受光线、温 度、湿度等环境因素的影响。鉴于电磁场是矢量场,具有方向性。 对于不同的传感器和传感器的不同摆放方式,探测到的电磁场也是有所不同的。通过对道路传感器所采集的数据进行分析处理并以车模后轮码盘所采集的数据,来判断小车的方位、姿态、速度等,进而控制小车前轮舵机的摆角和后轮驱动电机的速度,使小车在最短的时间内完成任务。我们使用单片机作为系统的控制核心,用它来进行信号采样、数据传输等动作,并产生 PWM 波控制舵机和电机。
5. 工作计划
1.2022.11.2~2022.11.22(3周):选择题目,收集材料;
2.2022.11.23~2022.12.20(4周):进行电路图设计与研究明确控制要求,绘制电路连接图,参考文献,检查电路图的正确性;
3.2022.12.21~2022.1.03(2周):相关开发平台的安装与调试,系统的设计与各模块的组成,分析操作流程,绘制程序流程图;
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