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基于32位MCU的视觉导引自平衡车控制系统硬件设计+电路图(2)

时间:2018-05-13 18:07来源:毕业论文
4 视觉引导自平衡车控制系统硬件电路PCB设计 26 4.1 PCB设计流程 26 4.2 PCB板设计 26 4.3 本章小结 29 5 视觉引导自平衡车控制系统机械结构调整与改造 30 5.1 车


4  视觉引导自平衡车控制系统硬件电路PCB设计    26
4.1  PCB设计流程    26
4.2  PCB板设计    26
4.3  本章小结    29
 
5  视觉引导自平衡车控制系统机械结构调整与改造    30
5.1  车模简化改装    30
5.2  编码器的安装    31
5.3  角度传感器的安装    32
5.4  电池的安放    32
5.5  摄像头的安放    33
5.6  本章小结    34
6  视觉引导自平衡车控制系统各模块及整车调试    35
6.1  电源管理模块调试    35
6.2  编码器调试    35
6.3  角度传感器调试    35
6.4  电机驱动模块调试    36
6.5  系统联调    37
6.6  本章小结    37
结  论    38
致  谢    39
参考文献40
1  引言
1.1  课题研究背景及意义
    大约30年前,机器人的发展速度比较缓慢。到90年代,计算机、微电子网络技术等先进技术快速发展,人类不断扩大活动领域,智能化应用[1]也开始从制造领域向非制造领域发展。在军事活动中出现的智能机器人逐渐走入了平常人的生活中。智能车辆是一种应用了多种知识学科知识的高新技术综合体[2]。智能汽车[3]无疑会是未来研究和投资的方向,其中自主驾驶技术是智能车研究的核心技术,无论是发达国家还是发展中国家,都被放在首要发展的重要位置。在这之中,基于视觉的车辆或智能车辆的研究将会更为重要,因为在未来他们将会针对汽车交通问题,比如:事故,拥挤,污染等等,提供一个可能解决方案。快速发展的双轮自平衡电动车就是一种简单的智能车辆,它拥有操作简单、行动灵活等优点,在警用、民用方面均已得到应用。如图1.1所示。
 警用双轮自平衡车
图1.1  警用双轮自平衡车
1.2  智能车国内外研究现状
智能车辆结合了机械、计算机、通信、自动控制、模式识别等多个学科领域[4]。由于智能车系统结合了多个学科,它的综合性很强[5]。全世界著名的国际大公司,高校都在积极参加设计和制作智能车辆,我国也在不断地提高自己的智能车辆水平。
1.2.1  国外研究现状
1.2.2  国内研究现状
1.3  智能车关键技术分析
1.3.1  导航技术
导航是指引导车辆稳定、准确地沿着指定规划路线到达目的地的一种手段[6]。准确的导航决定了智能车辆能否正常工作。现代导航技术主要由视觉导航,电磁导航,GPS导航,数字地图,惯性导航等技术[7]。在现在复杂的周围环境中,由于每种导航的方式都有各自的缺点,一般都会采用多传感器融合技术来弥补各自缺点,提高导航工作的可靠性和稳定性,在将来智能车辆发展中,多传感器融合是必不可少的发展方向[8]-[10]。
1.3.2 路径规划
路径规划是智能车导航基础功能之一,智能车需要识别路况,根据检测到的路况做出及时的引导并且根据给定指标[11]-[13],计算出最优路径。遗传算法、人工神经网络、蚁群算法等算法等都是常见可行的路径规划算法[14]-[15]。
1.4  “飞思卡尔”杯全国大学生智能车竞赛简介
    飞思卡尔公司,在微控制器生产领域领先于全球,是最大的生产商之一,它的产品种类齐全,功能强大,新产品更新速度快。大赛最早起源于韩国,使用HCS12单片机系列,对提高参赛者综合能力起到了很大作用。2005年开始,自动化分教委员会开始举办中国自己的“飞思卡尔”杯。为了保证比赛公平公正,比赛组织方提供规定的小车模型等配件。每个参赛队伍需要选择所使用的传感器,实现小车对比赛跑道的识别。参赛队伍需要按照指定赛道上跑完全程,所需时间最短的将获胜。比赛队学生知识要求比较高,要求学生能掌握机械,电子,控制,计算机,通信等多个领域的学科[16],这比赛不仅加深了学生大学四年所学知识的理解,也在制作小车过程中提高了学生的动手能力。2014的第九届智能车比赛,出了新的规则,光电、摄像头、电磁这三种类型的车都需要根据新的规则进行硬件,软件,算法的设计。 基于32位MCU的视觉导引自平衡车控制系统硬件设计+电路图(2):http://www.youerw.com/zidonghua/lunwen_15720.html
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