專利名稱：智能導(dǎo)航車及其操控方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種行駛穩(wěn)定性很高的自走式運(yùn)動(dòng)裝置，更具體地說，本發(fā)明涉及一種采用電子穩(wěn)定性程序控制的智能導(dǎo)航車及其操控方法。

背景技術(shù)：
目前，對(duì)于智能車輛的研究目的主要在提高交通安全性和道路通行能力方面及復(fù)雜環(huán)境作業(yè)、軍事和航天探測(cè)方面。前者通過發(fā)展用于交通領(lǐng)域的智能車輛來適應(yīng)惡劣的交通環(huán)境和減少交通事故發(fā)生；后者希望制造一種可以在復(fù)雜路面上沿規(guī)劃的路線自主導(dǎo)航及躲避障礙，并在必要時(shí)重新規(guī)劃運(yùn)行路線的智能車輛。
用于上述各種用途的智能車輛會(huì)遇到高速轉(zhuǎn)彎、緊急避障或在惡劣附著的路面(如冰面)行駛的工況，極易發(fā)生車輛側(cè)滑等失去行駛穩(wěn)定性的危險(xiǎn)狀況。目前智能車輛的研究大多在于道路檢測(cè)、環(huán)境感知、路徑規(guī)劃及躲避障礙等方面，由此，現(xiàn)有的智能車輛的行駛控制對(duì)于易發(fā)生失穩(wěn)的危險(xiǎn)工況的適應(yīng)性較低。這給諸如無人偵察、野外巡邏、事故救護(hù)、道路除冰等多種工作帶來不便并影響到其應(yīng)用范圍和使用效果。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有智能車輛對(duì)于易發(fā)生失穩(wěn)的危險(xiǎn)工況適應(yīng)性較低的問題，提供了一種采用電子穩(wěn)定性程序控制的智能導(dǎo)航車，同時(shí)也提供了一種操控所述的智能導(dǎo)航車的方法。
為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的所述的智能導(dǎo)航車由信號(hào)采集系統(tǒng)、智能導(dǎo)航系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)組成。其中智能導(dǎo)航系統(tǒng)包括有型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)；行駛系統(tǒng)包括有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架、車底盤、摩擦式差速器、轉(zhuǎn)向輪、驅(qū)動(dòng)輪與半軸。所述的信號(hào)采集系統(tǒng)主要由高度調(diào)節(jié)滑塊、CCD傳感器調(diào)節(jié)架、型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器、支撐桿固定盤、碳纖維支撐桿、型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器、型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器、型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器和型號(hào)為W134的輪速傳感器組成。
型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器通過螺栓固定于CCD傳感器調(diào)節(jié)架一端的端面上，CCD傳感器調(diào)節(jié)架的另一端與高度調(diào)節(jié)滑塊一端鉸接，高度調(diào)節(jié)滑塊套裝在碳纖維支撐桿上，碳纖維支撐桿通過支撐桿固定盤固定在車底盤上。型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器安于行駛系統(tǒng)中半軸的左側(cè)，通過光電編碼器輸入軸上的齒輪與摩擦式差速器上的齒輪相嚙合。型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器水平放置在智能導(dǎo)航車質(zhì)心處。型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器水平放置在智能導(dǎo)航車質(zhì)心處。型號(hào)為W134的輪速傳感器安裝在轉(zhuǎn)向輪內(nèi)。
型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器、型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器、型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器、型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器和型號(hào)為W134的輪速傳感器分別和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接。
技術(shù)方案中所述的行駛系統(tǒng)包括有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，制動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)、擺臂及制動(dòng)閘片組成。
擺臂是由一個(gè)水平橫臂和兩個(gè)垂直臂所組成的門字形的構(gòu)件。型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)固定在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架的上端面上，型號(hào)為FutabaS3010的伺服電機(jī)的1號(hào)控制接口和型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM7電線連接，型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)的轉(zhuǎn)矩輸出端與擺臂中水平橫臂的居中位置通過花鍵連接。門字形結(jié)構(gòu)的擺臂的兩垂直臂的底端分別鉸接有制動(dòng)閘片，兩個(gè)制動(dòng)閘片和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪的輪輞內(nèi)圈或者是完全脫開，或者是其中一個(gè)制動(dòng)閘片脫開另一個(gè)所述制動(dòng)閘片貼緊驅(qū)動(dòng)輪的輪輞內(nèi)圈；所述的型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器通過型號(hào)為LM1881的芯片和型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接。型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器的3號(hào)引腳與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD0電線連接，型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器的3號(hào)引腳同時(shí)通過電容C36與型號(hào)為LM1881的芯片的引腳COMP VID IN電線連接。型號(hào)為LM1881的芯片的引腳

與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PE2電線連接，型號(hào)為LM1881芯片的引腳COMP SYNC O與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳IRQ電線連接；所述的型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器的1號(hào)接口與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT7電線連接；所述的型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器的引腳YOUT通過電阻R35與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD3電線連接；所述的型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器的引腳RATEOUT與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD4電線連接。型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器的引腳TEMP與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD5電線連接；所述的型號(hào)為W134的輪速傳感器和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指輪速傳感器的1號(hào)接口與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT4電線連接。
一種操控所述的智能導(dǎo)航車的方法，操控智能導(dǎo)航車的方法包括如下步驟 1.智能導(dǎo)航車中的CCD圖像傳感器采集圖像信息傳至型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中，可編程的圖像處理單元對(duì)獲得的圖像信息進(jìn)行畸變校正、二值化處理和圖像去噪處理，得到智能導(dǎo)航車應(yīng)遵循的路徑信息。
2.可編程的行駛策略控制單元根據(jù)得到的路徑信息分配目標(biāo)速度V，單位.m/s和轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf，并將目標(biāo)速度V和轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf信號(hào)通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)輸出控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向舵機(jī)的轉(zhuǎn)角。
程序執(zhí)行期間型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)內(nèi)ECT定時(shí)器定時(shí)中斷進(jìn)入狀態(tài)監(jiān)控單元程序，監(jiān)控智能導(dǎo)航車當(dāng)前狀態(tài)，將各傳感器傳來的信號(hào)側(cè)向加速度aY、轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf、橫擺角速度γ和轉(zhuǎn)向輪輪速ω作為狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入 1)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中的狀態(tài)監(jiān)控單元根據(jù)收到的側(cè)向加速度值aY，單位.m/s2，由式估算出智能導(dǎo)航車轉(zhuǎn)向行駛工況下路面附著系數(shù)μe，其中aYmax.高附著路面下智能導(dǎo)航車行駛最大側(cè)向加速度，單位.m/s2；Kμ.估算常數(shù)取1～1.1； 2)由式Vx＝ω·r估算車速，其中ω.轉(zhuǎn)向輪輪速，單位.rad/s，r.轉(zhuǎn)向輪滾動(dòng)半徑，單位.m； 3)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)將根據(jù)收到的信號(hào)，采用兩自由度車輛模型，由式γstat＝Gγ·δf估算智能導(dǎo)航車穩(wěn)態(tài)行駛下的名義橫擺角速度值，其中γstat的單位為rad/s，δf的單位為rad，Gγ.橫擺角速度穩(wěn)態(tài)增益，Gγ的單位為rad·s-1/rad；式中L.軸距，單位.m，m.智能導(dǎo)航車質(zhì)量，單位.kg，a、b分別為質(zhì)心至前、后軸的距離，單位.m，k1、k2分別為前、后輪側(cè)偏剛度，單位.N/rad； 4)對(duì)γstat進(jìn)行修正得到智能導(dǎo)航車名義橫擺角速度值為 式中g(shù).重力加速度，單位.m/s2； 5)通過得到的側(cè)向加速度值aY、車速Vx和橫擺角速度γ，γ的單位.rad/s，采用直接積分法估算出車輛的質(zhì)心側(cè)偏角β，單位.deg。
3.采用計(jì)算得到的γNO判斷智能導(dǎo)航車此刻的運(yùn)行狀態(tài) 1)Th_δ為轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角閾值，轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角絕對(duì)值小于該閾值，視智能導(dǎo)航車為直線行駛，記Steer_f＝0； 2)當(dāng)轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角絕對(duì)值大于該閾值，且為負(fù)值時(shí)則表示智能導(dǎo)航車左轉(zhuǎn)向，記Steer_f＝1； 3)當(dāng)轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角絕對(duì)值大于該閾值，且為正值時(shí)則表示智能導(dǎo)航車右轉(zhuǎn)向，記Steer_f＝2； 4)Th_γ為橫擺角速度偏差閾值，實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值小于該閾值，視智能導(dǎo)航車能穩(wěn)定地巡跡行駛，記State_f＝0； 5)實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值大于該閾值時(shí)，且γ-γNO小于零，表明智能導(dǎo)航車處于不足轉(zhuǎn)向，記State_f＝1； 6)實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值大于該閾值時(shí)，且γ-γNO大于零，表明智能導(dǎo)航車處于過多轉(zhuǎn)向，記State_f＝2；Th_γ的取值大小由反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到，取值過小將使電子穩(wěn)定性程序控制介入過于頻繁，而取值過大將降低其可靠性。
4.根據(jù)Steer_f與State_f的取值確定需要制動(dòng)的車輪 1)當(dāng)由狀態(tài)監(jiān)控單元判斷得到的標(biāo)志State_f＝0時(shí)，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)繼續(xù)根據(jù)得到的路徑信息分配目標(biāo)速度V和轉(zhuǎn)角δf，控制智能導(dǎo)航車沿既定路徑行駛； 2)當(dāng)由狀態(tài)監(jiān)控單元判斷得到的標(biāo)志State_f≠0時(shí)，根據(jù)Steer_f，State_f的取值確定需要制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪(24) a.當(dāng)Steer_f＝0，State_f＝1時(shí)，后右驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)； b.當(dāng)Steer_f＝0，State_f＝2時(shí)，后左驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)； c.當(dāng)Steer_f＝1，State_f＝1時(shí)，后左驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)； d.當(dāng)Steer_f＝1，State_f＝2時(shí)，后右驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)； e.當(dāng)Steer_f＝2，State_f＝1時(shí)，后右驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)； f.當(dāng)Steer_f＝2，State_f＝2時(shí)，后左驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)； 3)通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)發(fā)送控制信號(hào)給伺服電機(jī)實(shí)現(xiàn)對(duì)后右驅(qū)動(dòng)輪或后左驅(qū)動(dòng)輪的機(jī)械制動(dòng)； 4)施加制動(dòng)時(shí)不斷監(jiān)測(cè)此時(shí)State_f的值，當(dāng)檢測(cè)到State_f＝0時(shí)，即停止制動(dòng)，程序進(jìn)入下一循環(huán)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果是 1.目前智能車輛的行駛控制大多是基于道路檢測(cè)及路徑規(guī)劃，對(duì)于易發(fā)生失穩(wěn)的危險(xiǎn)工況的適應(yīng)性較低。在發(fā)生高速轉(zhuǎn)彎、緊急避障或在惡劣附著的路面(如冰面)行駛時(shí)，車輛極易發(fā)生側(cè)滑等失去行駛穩(wěn)定性的危險(xiǎn)狀況。本發(fā)明所述的采用電子穩(wěn)定性程序控制的智能導(dǎo)航車有效解決了上述問題，通過監(jiān)控汽車的行駛狀態(tài)，在車輛出現(xiàn)不穩(wěn)定狀況時(shí)介入電子穩(wěn)定性程序控制，使車輛具有更好的安全性和行駛穩(wěn)定性。
2.本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車采用電子穩(wěn)定性程序控制可使車輛以較高速度安全轉(zhuǎn)向和避障，提高了車輛的效率；并且對(duì)于惡劣的工作環(huán)境和低附著路面有更好的適應(yīng)性。這大大拓展了本發(fā)明的適用范圍，它可以搭載附加機(jī)構(gòu)用于事故救援、道路除冰，或配合無線傳輸設(shè)備實(shí)現(xiàn)諸如無人偵察、野外巡邏等多種工作。



下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說明 圖1-a是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車結(jié)構(gòu)組成的軸測(cè)投影圖； 圖1-b是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車結(jié)構(gòu)組成的俯視圖； 圖1-c是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車結(jié)構(gòu)組成的后視圖； 圖2是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中CCD圖像傳感器通過型號(hào)為LM1881的芯片和型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)連接的電原理圖； 圖3是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中控制電路板上的提供5V電壓的穩(wěn)壓電路的電原理圖； 圖4是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中控制電路板上的提供12V電壓的升壓電路的電原理圖； 圖5是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中控制電路板上的提供6V電壓的穩(wěn)壓電路的電原理圖； 圖6是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中控制電路板上的提供3.3V電壓的穩(wěn)壓電路的電原理圖； 圖7-a是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中光電編碼器與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)連接的電原理圖； 圖7-b是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中輪速傳感器與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)連接的電原理圖； 圖8是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中加速度傳感器與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)連接的電原理圖； 圖9是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中橫擺角速度傳感器相關(guān)外部電路及與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)連接的電原理圖； 圖10是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車的行駛系統(tǒng)中轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖11是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車的行駛系統(tǒng)中驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖12是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車的行駛系統(tǒng)中制動(dòng)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)原理示意圖； 圖13是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)與型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片連接的電原理圖； 圖14是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)與轉(zhuǎn)向舵機(jī)和伺服電機(jī)接口連接的電原理圖； 圖15是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車中所采用的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)各引腳示意圖； 圖16是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車的智能導(dǎo)航系統(tǒng)中狀態(tài)監(jiān)控單元參數(shù)估算的示意框圖； 圖17是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車的智能導(dǎo)航系統(tǒng)中狀態(tài)監(jiān)控單元對(duì)智能導(dǎo)航車狀態(tài)判斷的程序示意框圖； 圖18是本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車采用電子穩(wěn)定性程序進(jìn)行控制的操控方法的流程框圖； 圖中1.光電編碼器，2.伺服電機(jī)，3.驅(qū)動(dòng)電機(jī)，4.擺臂，5.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架，6.高度調(diào)節(jié)滑塊，7.CCD傳感器調(diào)節(jié)架，8.CCD圖像傳感器，9.控制電路板，10.舵機(jī)支架，11.轉(zhuǎn)向舵機(jī)，12.車底盤，13.支撐桿固定盤，14.碳纖維支撐桿，15.加速度傳感器，16.橫擺角速度傳感器，17.電池支座，18.Ni-Cd電池，19.摩擦式差速器，20.轉(zhuǎn)向輪，21.轉(zhuǎn)向臂，22.轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿，23.銷軸，24.驅(qū)動(dòng)輪，25.半軸，26.制動(dòng)閘片，27.車輪輪輞內(nèi)圈，28.輪速傳感器，L1.電感，F(xiàn)R1.整流二極管，D1.整流二極管，C1～C5、C9、C16～C19、C24、C27、C35～C37、C41～C43.電容，R1～R6、R9、R15、R16、R34～R39、R41、R42電阻。

具體實(shí)施例方式 下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)的描述 本發(fā)明所述的智能導(dǎo)航車是由信號(hào)采集系統(tǒng)、智能導(dǎo)航系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)組成。信號(hào)采集系統(tǒng)和智能導(dǎo)航系統(tǒng)都安裝在行駛系統(tǒng)中的車底盤12上。
I.智能導(dǎo)航車 一.信號(hào)采集系統(tǒng) 參閱圖1-a與圖1-c，信號(hào)采集系統(tǒng)主要采集反映車輛狀態(tài)和路徑的信息，主要由高度調(diào)節(jié)滑塊6、CCD傳感器調(diào)節(jié)架7、CCD圖像傳感器8、支撐桿固定盤13、碳纖維支撐桿14、型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1、型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器15、型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16和型號(hào)為W134的(霍爾傳感器)輪速傳感器28組成。CCD圖像傳感器8通過四個(gè)周布的螺栓固定于CCD傳感器調(diào)節(jié)架7一端的端面上，CCD傳感器調(diào)節(jié)架7的另一端呈叉形結(jié)構(gòu)，呈叉形結(jié)構(gòu)的CCD傳感器調(diào)節(jié)架7的另一端安裝在高度調(diào)節(jié)滑塊6一端的兩側(cè)，采用長螺栓將呈叉形結(jié)構(gòu)的CCD傳感器調(diào)節(jié)架7的另一端與高度調(diào)節(jié)滑塊6的一端鉸接，可實(shí)現(xiàn)CCD圖像傳感器8俯角的調(diào)節(jié)；高度調(diào)節(jié)滑塊6呈分體式結(jié)構(gòu)即它是由左右兩部分組成的，高度調(diào)節(jié)滑塊6套裝在碳纖維支撐桿14上，由高度調(diào)節(jié)滑塊6另一端的螺栓將其固定在碳纖維支撐桿14上的任何位置，實(shí)現(xiàn)CCD圖像傳感器8高度的調(diào)節(jié)；高度調(diào)節(jié)滑塊6和CCD傳感器調(diào)節(jié)架7共同決定了CCD圖像傳感器8的前瞻范圍。碳纖維支撐桿14由螺釘通過支撐桿固定盤13上的法蘭盤固定在車底盤12上。CCD圖像傳感器8、型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1、型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器15、型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16和型號(hào)為W134的(霍爾傳感器)輪速傳感器28分別和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接。
二.智能導(dǎo)航系統(tǒng) 智能導(dǎo)航系統(tǒng)主要由控制電路板9、安裝有可編程的行駛策略控制單元、可編程的圖像處理單元和狀態(tài)監(jiān)控單元的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)和電池18組成。型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)安裝在控制電路板9上，控制電路板9與電池電線連接。
1.單片機(jī)與CCD圖像傳感器8的連接 參閱圖2，型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8通過型號(hào)為LM1881的芯片和安裝有圖像處理單元的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接。
型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的3號(hào)引腳通過電阻R36和CCD圖像傳感器8的1號(hào)引腳電線連接，型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的1號(hào)引腳接地，型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的3號(hào)引腳與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD0電線連接，型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的3號(hào)引腳同時(shí)通過電容C36與型號(hào)為LM1881的芯片的引腳COMP VIP IN電線連接，型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器8的2號(hào)引腳與控制電路板9的升壓電路的+12V接口電線連接。型號(hào)為LM1881的芯片的引腳

與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PE2電線連接，傳送場(chǎng)同步信號(hào)；型號(hào)為LM1881芯片的引腳COMP SYNC O與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳IRQ電線連接，傳送復(fù)合同步信號(hào)。
所述的智能導(dǎo)航車行駛路面主要為淺色，路面中間有深色引導(dǎo)線表示行駛線路。圖像處理單元根據(jù)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD0、引腳PE2和引腳IRQ所獲得的圖像信息，對(duì)CCD圖像傳感器8傳回的圖像進(jìn)行畸變校正、二值化處理和圖像去噪，獲得正確的引導(dǎo)線中心位置。型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)將依據(jù)所獲得的道路信息規(guī)劃出路徑，控制車輛的行駛。
2.單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)的連接 型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)通過型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)動(dòng)繼而帶動(dòng)驅(qū)動(dòng)輪24轉(zhuǎn)動(dòng)。型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片可實(shí)現(xiàn)對(duì)驅(qū)動(dòng)電機(jī)3正轉(zhuǎn)、反轉(zhuǎn)及制動(dòng)的控制。
參閱圖13，所述的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)和驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的連接是指型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的引腳INA通過電阻R1與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PM0電線連接；型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的引腳INB通過電阻R5與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PM1電線連接；型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的引腳PWM通過電阻R3與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM3電線連接；型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的引腳GNDA和引腳GNDB與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳GND電線連接。所述的型號(hào)為RS-380SH的電機(jī)的兩輸入端M1、M2分別與型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片的輸出引腳OUTA、輸出引腳OUTB電線連接。
型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PWM3發(fā)出的脈寬調(diào)制信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速大小，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PMO的信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的正轉(zhuǎn)，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PM1的信號(hào)控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的反轉(zhuǎn)。
3.控制電路板與電池的連接 1)控制電路板 參閱圖1-a與圖1-b，所述的控制電路板9設(shè)計(jì)成與車底盤12形狀接近的梯形，為防止靜電干擾，安裝時(shí)用墊片將其抬離車底盤12上表面一定距離，用螺釘固定在車底盤12中前端的轉(zhuǎn)向舵機(jī)11左側(cè)的位置內(nèi)?？刂齐娐钒迨怯?5V穩(wěn)壓電路、+12V升壓電路、+6V穩(wěn)壓電路、+3.3V穩(wěn)壓電路和型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片等組成。
2)控制電路板與電池的連接 在碳纖維支撐桿14和驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架5之間借助于電池支座17固定安裝有型號(hào)為7.2V 2000mAh的Ni-Cd電池18，為整車提供能量。所述的型號(hào)為7.2V2000mAh Ni-Cd電池18的供電連接方式為型號(hào)為7.2V 2000mAh Ni-Cd電池18的正極端與控制電路板9的接口BATTERY電線連接，型號(hào)為7.2V 2000mAhNi-Cd電池18的負(fù)極端與控制電路板9的接口GND電線連接。供電情況如下 CCD圖像傳感器8為12V；驅(qū)動(dòng)電機(jī)3為7.2V；轉(zhuǎn)向舵機(jī)11為6V；伺服電機(jī)2為6V；型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)為5V；LM1881芯片為5V；輪速傳感器28為5V；光電編碼器1為5V；橫擺角速度傳感器16為5V；加速度傳感器15為3.3V。
參閱圖3，主要由型號(hào)為LP3853ES-5.0的低壓差線性穩(wěn)壓芯片組成的穩(wěn)壓電路完成電池電壓+7.2V轉(zhuǎn)為+5V。穩(wěn)壓電路的輸入端與控制電路板9的接口BATTERY電線連接，穩(wěn)壓電路輸出端與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳VCC(參閱圖14)、輪速傳感器28的3號(hào)引腳(參閱圖7-b)、光電編碼器1的3號(hào)引腳(參閱圖7-a)、橫擺角速度傳感器16的引腳AVCC(參閱圖9)和LM1881芯片的引腳VCC(參閱圖2)電線連接。
參閱圖2至圖4，主要由型號(hào)為LM2577T-12的開關(guān)式升壓芯片組成的升壓電路完成電壓+5V升為+12V，升壓電路中+5V輸入端與圖3所示的+5V穩(wěn)壓電路的+5V輸出端電連接，+12V輸出端與CCD圖像傳感器8的2號(hào)引腳電線連接。
參閱圖5與圖14，主要由型號(hào)為LM1117-ADJ的芯片組成的穩(wěn)壓電路完成電壓+7.2V轉(zhuǎn)為+6V，+6V穩(wěn)壓電路中的輸入端與控制電路板9的接口BATTERY電線連接，+6V穩(wěn)壓電路中的輸出端與轉(zhuǎn)向舵機(jī)的2號(hào)引腳和伺服電機(jī)的2號(hào)引腳電連接。
參閱圖3、圖6與圖8，圖6中所示的是主要由型號(hào)為LM1117-3.3的低壓差穩(wěn)壓芯片組成的將電壓+5V轉(zhuǎn)為+3.3V的穩(wěn)壓電路，將電壓+5V轉(zhuǎn)為+3.3V的穩(wěn)壓電路中型號(hào)為LM1117-3.3的低壓差穩(wěn)壓芯片的輸入端VIN與圖3所示的+5V穩(wěn)壓電路的+5V輸出端電線連接，+3.3V輸出端與圖8中所示的加速度傳感器的引腳VDD、引腳SLEEP和引腳g-select1電線連接。
4.單片機(jī)與轉(zhuǎn)向舵機(jī)和制動(dòng)機(jī)構(gòu)中伺服電機(jī)的連接 參閱圖10與14，轉(zhuǎn)向舵機(jī)11實(shí)現(xiàn)智能導(dǎo)航車的路面轉(zhuǎn)向功能。轉(zhuǎn)向舵機(jī)11通過左、右兩側(cè)的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿22分別與兩側(cè)的轉(zhuǎn)向輪20轉(zhuǎn)動(dòng)連接，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM1發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)控制轉(zhuǎn)向舵機(jī)11轉(zhuǎn)動(dòng)繼而帶動(dòng)轉(zhuǎn)向輪20轉(zhuǎn)向。所述的型號(hào)為Futaba S3010的轉(zhuǎn)向舵機(jī)11的1號(hào)控制接口與控制電路板9上的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM1電線連接，轉(zhuǎn)向舵機(jī)11的2號(hào)引腳接(控制電路板9中的+6V穩(wěn)壓電路輸出端)+6V電壓，轉(zhuǎn)向舵機(jī)11的3號(hào)引腳接地。
參閱圖12、14，制動(dòng)機(jī)構(gòu)中的伺服電機(jī)2的1號(hào)控制接口與控制電路板9上的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM7電線連接，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM7發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)控制制動(dòng)機(jī)構(gòu)中的伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)角，轉(zhuǎn)角通過擺臂4轉(zhuǎn)換成制動(dòng)閘片26作用在車輪輪輞內(nèi)圈27上的壓力，進(jìn)而產(chǎn)生了制動(dòng)力，即型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM7發(fā)出的信號(hào)控制了制動(dòng)機(jī)構(gòu)產(chǎn)生的制動(dòng)力的大小。伺服電機(jī)2的2號(hào)引腳接(控制電路板9中的+6V穩(wěn)壓電路輸出端的)+6V電壓，伺服電機(jī)2的3號(hào)引腳接地。
5.安裝在控制電路板上的單片機(jī) 參閱圖15，本發(fā)明所采用的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)，晶振頻率16MHz。自編的計(jì)算機(jī)程序(可編程的行駛策略控制單元、可編程的圖像處理單元和狀態(tài)監(jiān)控單元)裝入型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中。單片機(jī)包括ECT模塊、PWM模塊、ATD模塊等。
1)ECT模塊 參閱圖7-a，智能導(dǎo)航車在行駛狀態(tài)下，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT7用于輸入捕捉功能，即檢測(cè)智能導(dǎo)航車上的光電編碼器1在一定時(shí)間內(nèi)得到的脈沖數(shù)量，進(jìn)而換算成驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速供計(jì)算機(jī)程序分析使用。
參閱圖7-b，智能導(dǎo)航車在行駛狀態(tài)下，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT4用于輸入捕捉功能，即檢測(cè)智能導(dǎo)航車上的輪速傳感器28在一定時(shí)間內(nèi)得到的脈沖數(shù)量，進(jìn)而換算成轉(zhuǎn)向輪20的轉(zhuǎn)速供狀態(tài)監(jiān)控模塊分析使用。
2)PWM模塊 參閱圖13與圖14，智能導(dǎo)航車在行駛狀態(tài)下實(shí)現(xiàn)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)和型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、伺服電機(jī)2與轉(zhuǎn)向舵機(jī)11間的通信。型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PWM1控制著轉(zhuǎn)向舵機(jī)11的轉(zhuǎn)動(dòng)，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PWM3控制智能導(dǎo)航車的加速和減速，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PWM7控制著制動(dòng)機(jī)構(gòu)中伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)動(dòng)即控制著驅(qū)動(dòng)輪24的制動(dòng)。智能導(dǎo)航車行駛需減速時(shí)，由可編程行駛策略控制單元發(fā)出指令通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PWM3輸出信號(hào)使驅(qū)動(dòng)電機(jī)3反轉(zhuǎn)實(shí)現(xiàn)車輛減速。在智能導(dǎo)航車將要失穩(wěn)，由可編程行駛策略控制單元通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PWM7輸出信號(hào)對(duì)伺服電機(jī)2發(fā)出指令實(shí)現(xiàn)單個(gè)驅(qū)動(dòng)輪24制動(dòng)，產(chǎn)生橫擺力矩調(diào)整智能導(dǎo)航車的姿態(tài)。
3)ATD模塊 參閱圖2，智能導(dǎo)航車在行駛狀態(tài)下CCD圖像傳感器8采集的路面信息經(jīng)過型號(hào)為LM1881的(視頻同步信號(hào)分離)芯片的處理后，傳送給型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的ATD模塊對(duì)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD0接收到的圖像信息進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換成程序可操作的數(shù)字量，從中獲得正確的引導(dǎo)線中心位置供行駛系統(tǒng)規(guī)劃路徑、控制智能導(dǎo)航車行駛使用。
參閱圖8，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD3接受型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器15引腳YOUT的信號(hào)，將測(cè)得的側(cè)向加速度信號(hào)送入型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的ATD模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，得到車輛行駛時(shí)的側(cè)向加速度大小。
參閱圖9，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD4與橫擺角速度傳感器16的引腳RATEOUT電線連接，獲得橫擺角速度值；型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD5與橫擺角速度傳感器16的引腳TEMP電線連接得到溫度信號(hào)。型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的ATD模塊對(duì)由型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD4與引腳PAD5獲得的信號(hào)進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，進(jìn)而用由型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD5得到的溫度信號(hào)對(duì)由型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PAD4得到的橫擺角速度信號(hào)進(jìn)行修正，得到更為準(zhǔn)確的橫擺角速度值。
6.單片機(jī)與輪速傳感器的連接 參閱圖7-b、圖10，采用型號(hào)為W134的霍爾傳感器的輪速傳感器28安裝在轉(zhuǎn)向輪20內(nèi)，在轉(zhuǎn)向輪20的輪輞內(nèi)側(cè)均布小磁片，對(duì)轉(zhuǎn)向輪的轉(zhuǎn)速進(jìn)行測(cè)量。輪速傳感器28的1號(hào)接口與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT4電線連接，這樣輪速傳感器28所測(cè)得的轉(zhuǎn)向輪20的轉(zhuǎn)速信號(hào)經(jīng)由輪速傳感器28的1號(hào)接口接入型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT4。輪速傳感器28的2號(hào)接口接地，輪速傳感器28的3號(hào)接口接+5V穩(wěn)壓電路的+5V輸出端。由于車輪轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)霍爾傳感器能夠輸出脈沖，通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的ECT模塊即可測(cè)出轉(zhuǎn)向輪20的輪速大小。
7.單片機(jī)與光電編碼器的連接 參閱圖1-a、圖7-a，型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1安于驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)中半軸25的左側(cè)，通過型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1輸入軸上的齒輪與摩擦式差速器19上的齒輪相嚙合。型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的1號(hào)接口與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT7電線連接，并接阻值為3.3KΩ的上拉電阻R39，這樣型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1輸出的信號(hào)經(jīng)由型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的1號(hào)接口接入型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT7。型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的2號(hào)接口接地，型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器1的3號(hào)接口接+5V穩(wěn)壓電路的輸出端+5V。由于型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器每轉(zhuǎn)輸出500個(gè)脈沖，通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的ECT模塊可測(cè)出驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速大小。
8.單片機(jī)與加速度傳感器的連接 參閱圖8，加速度傳感器15用于測(cè)量智能導(dǎo)航車側(cè)向加速度的大小，作為判斷智能導(dǎo)航車行駛狀態(tài)的依據(jù)之一，加速度傳感器15體積不大，將它置于靠近智能導(dǎo)航車質(zhì)心位置并水平放置在車底盤12上。型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器15的引腳YOUT通過一個(gè)阻值為1KΩ的電阻R35與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD3電線連接，將測(cè)得的側(cè)向加速度信號(hào)送入型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的ATD模塊進(jìn)行模數(shù)轉(zhuǎn)換，型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器15的引腳VDD、引腳g-select1接(控制電路板9中的+3.3V穩(wěn)壓電路輸出端)+3.3V，型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器15的引腳VSS與引腳g-select2接地，型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器15的引腳SLEEP通過電阻R37接(控制電路板9中的+3.3V穩(wěn)壓電路輸出端)+3.3V。
9.單片機(jī)與橫擺角速度傳感器的連接 橫擺角速度是表示車輛運(yùn)行狀態(tài)的重要參數(shù)，由橫擺角速度傳感器16測(cè)得的橫擺角速度值與狀態(tài)監(jiān)控系統(tǒng)估算的名義橫擺角速度相比較，可知智能導(dǎo)航車行駛的狀態(tài)。將橫擺角速度傳感器16置于靠近智能導(dǎo)航車質(zhì)心位置并水平放置在車底盤12上。
參閱圖9，型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳RATEOUT與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD4電線連接；型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳TEMP與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD5電線連接。MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD5得到的信號(hào)主要是對(duì)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD4得到的橫擺角速度信號(hào)進(jìn)行溫度補(bǔ)償，型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳PDD、引腳AVCC接(控制電路板9中的+5V穩(wěn)壓電路輸出端)+5V，型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器16的引腳PGND和引腳AGND均接地。
三.行駛系統(tǒng) 行駛系統(tǒng)主要由車底盤12、轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)、車輪20和制動(dòng)機(jī)構(gòu)組成，行駛系統(tǒng)在智能導(dǎo)航系統(tǒng)的操控下實(shí)現(xiàn)正常運(yùn)行。
1.轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu) 參閱圖10，所述的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)主要由型號(hào)為Futaba S3010的轉(zhuǎn)向舵機(jī)11、舵機(jī)支架10、轉(zhuǎn)向臂21、銷軸23和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿22組成。轉(zhuǎn)向舵機(jī)11通過舵機(jī)支架10固定于車底盤12前部，轉(zhuǎn)向臂21的一端固定在轉(zhuǎn)向舵機(jī)11輸出軸上，轉(zhuǎn)向舵機(jī)11輸出的轉(zhuǎn)角通過轉(zhuǎn)向臂21的擺動(dòng)拉動(dòng)固定在轉(zhuǎn)向臂21另一端的轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿22，轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿22拉動(dòng)和轉(zhuǎn)向傳動(dòng)桿22轉(zhuǎn)動(dòng)連接的車輪20繞銷軸23轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)車輛轉(zhuǎn)向。
2.驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu) 參閱圖11，所述的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由驅(qū)動(dòng)輪24、半軸25、驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架5、驅(qū)動(dòng)電機(jī)3和摩擦式差速器19組成。驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架5將型號(hào)為RS-380SH的驅(qū)動(dòng)電機(jī)3固定在車底盤12的后端，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3通過輸出軸上的齒輪與摩擦式差速器19相嚙合，驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的動(dòng)力由此分別傳給左、右側(cè)的半軸25，左、右側(cè)的半軸25通過(靠近兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪24的)末端的法蘭盤與兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪24連接，使動(dòng)力傳至兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪24。
3.制動(dòng)機(jī)構(gòu) 參閱圖12，所述的制動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)2、擺臂4及制動(dòng)閘片26組成。擺臂4是由一個(gè)水平橫臂和兩個(gè)垂直臂所組成的門字形的構(gòu)件，伺服電機(jī)2固定在已安裝在車底盤12左側(cè)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架5的上端面上，伺服電機(jī)2的轉(zhuǎn)矩輸出端與擺臂4中橫臂的居中位置通過花鍵連接，門字形結(jié)構(gòu)的擺臂4的兩垂直臂的底端鉸接有制動(dòng)閘片26，制動(dòng)閘片26由摩擦材料制成，伺服電機(jī)2轉(zhuǎn)動(dòng)一定角度，通過擺臂4可使其中一個(gè)制動(dòng)閘片26貼緊驅(qū)動(dòng)輪24的輪輞內(nèi)圈27上實(shí)現(xiàn)機(jī)械制動(dòng)。即智能導(dǎo)航車正常行駛時(shí)是兩個(gè)制動(dòng)閘片26和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪24的輪輞內(nèi)圈27完全脫開，智能導(dǎo)航車實(shí)施制動(dòng)時(shí)是其中一個(gè)制動(dòng)閘片26和驅(qū)動(dòng)輪24的輪輞內(nèi)圈27脫開另一個(gè)制動(dòng)閘片26和驅(qū)動(dòng)輪24的輪輞內(nèi)圈27貼緊。
實(shí)施例的智能導(dǎo)航車及其所選用零部件的性能參數(shù) 1.智能導(dǎo)航車的性能參數(shù) 智能導(dǎo)航車重量2kg； 智能導(dǎo)航車最大負(fù)載1.5kg； 智能導(dǎo)航車體積20cm×35cm×40cm； 智能導(dǎo)航車行駛限速5m/s，連續(xù)行駛時(shí)間60mins，感知行駛方向上道路信息前瞻距離≤200cm； 2.智能導(dǎo)航車所選用的零部件 型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)、型號(hào)為LP3853ES-5.0的低壓差線性穩(wěn)壓芯片、型號(hào)為LM2577T-12的開關(guān)式升壓芯片、型號(hào)為LM1117-3.3的低壓差穩(wěn)壓芯片、型號(hào)為LM1117-ADJ的穩(wěn)壓芯片、型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器、型號(hào)為W134的(輪速傳感器)霍爾傳感器、型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器、型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器、型號(hào)為LM1881的視頻同步信號(hào)分離芯片、型號(hào)為VNH3ASP30的H橋電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片、型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)、型號(hào)為Futaba S3010的轉(zhuǎn)向舵機(jī)、型號(hào)為RS-380SH的驅(qū)動(dòng)電機(jī)、型號(hào)為1/3″SONY600線CCD圖像傳感器、型號(hào)為7.2V 2000mAh的Ni-Cd電池。
II.智能導(dǎo)航車的操控方法 參閱圖18，所述的智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的可編程的圖像處理單元、狀態(tài)監(jiān)控單元及可編程的行駛策略控制單元均安裝在型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中，實(shí)現(xiàn)對(duì)智能導(dǎo)航車行駛的操控。其步驟如下 1.智能導(dǎo)航車在路面為淺色且路面中間有深色引導(dǎo)線表示行駛線路的道路上行駛時(shí)，首先CCD圖像傳感器8采集圖像信息通過型號(hào)為LM1881的視頻分離芯片傳至型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中，可編程的圖像處理單元對(duì)獲得的圖像信息進(jìn)行畸變校正、二值化處理和圖像去噪處理，進(jìn)而提取正確的引導(dǎo)線中心位置，得到智能導(dǎo)航車應(yīng)遵循的路徑信息。
2.可編程的行駛策略控制單元根據(jù)得到的路徑信息分配目標(biāo)速度V(m/s)和轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf(rad)，并將目標(biāo)速度V和轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf信號(hào)通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM3和引腳PWM1輸出控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)3的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向舵機(jī)11的轉(zhuǎn)角。
程序執(zhí)行期間，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)內(nèi)ECT定時(shí)器會(huì)定時(shí)產(chǎn)生中斷，進(jìn)入狀態(tài)監(jiān)控單元程序，監(jiān)控智能導(dǎo)航車當(dāng)前狀態(tài)。參閱圖16，將各傳感器傳來的信號(hào)側(cè)向加速度aY(m/s2)、轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf(rad)、橫擺角速度γ(rad/s)和轉(zhuǎn)向輪輪速ω(rad/s)作為狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入 1)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中的狀態(tài)監(jiān)控單元根據(jù)收到的側(cè)向加速度值aY，由式估算出智能導(dǎo)航車轉(zhuǎn)向行駛工況下路面附著系數(shù)μe，其中aY max為高附著路面下智能導(dǎo)航車行駛最大側(cè)向加速度(m/s2)；Kμ為估算常數(shù)取1～1.1。
2)由式Vx＝ω·r估算車速，其中ω(rad/s)為轉(zhuǎn)向輪輪速，r為轉(zhuǎn)向輪滾動(dòng)半徑(m)。
3)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)將根據(jù)收到的信號(hào)，采用兩自由度車輛模型，由式γstat＝Gγ·δf估算智能導(dǎo)航車穩(wěn)態(tài)行駛下的名義橫擺角速度值，其中γstat的單位為rad/s，Gγ為橫擺角速度穩(wěn)態(tài)增益(rad·s-1/rad)；式中L(m)為軸距，m(kg)為智能導(dǎo)航車質(zhì)量，a、b分別為質(zhì)心至前、后軸的距離(m)，k1、k2分別為前、后輪側(cè)偏剛度(N/rad)。
4)對(duì)γstat進(jìn)行修正得到智能導(dǎo)航車名義橫擺角速度值為g為重力加速度，單位為m/s2。
5)通過得到的側(cè)向加速度值aY、車速Vx和橫擺角速度γ采用直接積分法估算出車輛的質(zhì)心側(cè)偏角β，單位為deg。
3.參閱圖17，采用計(jì)算得到的γNO判斷智能導(dǎo)航車此刻的運(yùn)行狀態(tài) 1)Th_δ為轉(zhuǎn)向舵機(jī)11轉(zhuǎn)角閾值，轉(zhuǎn)向舵機(jī)11轉(zhuǎn)角絕對(duì)值小于該閾值，視智能導(dǎo)航車為直線行駛，記Steer_f＝0； 2)當(dāng)轉(zhuǎn)向舵機(jī)11轉(zhuǎn)角絕對(duì)值大于該閾值，且為負(fù)值時(shí)則表示智能導(dǎo)航車左轉(zhuǎn)向，記Steer_f＝1； 3)當(dāng)轉(zhuǎn)向舵機(jī)11轉(zhuǎn)角絕對(duì)值大于該閾值，且為正值時(shí)則表示智能導(dǎo)航車右轉(zhuǎn)向，記Steer_f＝2； 4)Th_γ為橫擺角速度偏差閾值，實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值小于該閾值，視智能導(dǎo)航車能穩(wěn)定地巡跡行駛，記State_f＝0； 5)實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值大于該閾值時(shí)，且γ-γNO小于零，表明智能導(dǎo)航車處于不足轉(zhuǎn)向，記State_f＝1； 6)實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值大于該閾值時(shí)，且γ-γNO大于零，表明智能導(dǎo)航車處于過多轉(zhuǎn)向，記State_f＝2；Th_γ的取值大小可由反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到，取值過小將使電子穩(wěn)定性程序控制介入過于頻繁，而取值過大將降低其可靠性。
4.根據(jù)Steer_f與State_f的取值確定需要制動(dòng)的車輪 1)當(dāng)由狀態(tài)監(jiān)控單元判斷得到的標(biāo)志State_f＝0時(shí)，表明車輛在行駛的過程中未出現(xiàn)失穩(wěn)的情況，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)繼續(xù)根據(jù)得到的路徑信息分配目標(biāo)速度V和轉(zhuǎn)角δf，控制智能導(dǎo)航車沿既定路徑行駛。
2)當(dāng)由狀態(tài)監(jiān)控單元判斷得到的標(biāo)志State_f≠0時(shí)，表明車輛在行駛的過程中出現(xiàn)失穩(wěn)的情況，此時(shí)原來的行駛控制已不能及時(shí)改善行駛狀況，需要附加一個(gè)力矩來調(diào)整智能導(dǎo)航車的姿態(tài)。然后根據(jù)程序中兩個(gè)標(biāo)志Steer_f，State_f的取值來確定需要制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪24 表1 需加制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪選擇表(RL為后左驅(qū)動(dòng)輪；RR為后右驅(qū)動(dòng)輪)
3)參閱圖14與圖16，通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM7發(fā)送控制信號(hào)給伺服電機(jī)2使伺服電機(jī)2產(chǎn)生一定轉(zhuǎn)角擺動(dòng)擺臂，實(shí)現(xiàn)對(duì)相應(yīng)的驅(qū)動(dòng)輪24的機(jī)械制動(dòng)從而對(duì)智能導(dǎo)航車附加了一個(gè)橫擺力矩糾正智能導(dǎo)航車姿態(tài)。型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM7發(fā)出脈寬調(diào)制信號(hào)占空比的大小由所需施加的橫擺力矩大小決定，所需橫擺力矩大小通過所得的實(shí)際橫擺角速度γ、名義橫擺角速度值γNO與車輛的質(zhì)心側(cè)偏角β估算，當(dāng)質(zhì)心側(cè)偏角小于5度時(shí)，利用橫擺角速度進(jìn)行控制，即估算所需橫擺力矩由實(shí)際橫擺角速度γ和名義橫擺角速度值γNO的偏差得到，使汽車具有較好的軌跡跟隨能力；當(dāng)質(zhì)心側(cè)偏角大于5度時(shí)，估算所需橫擺力矩則由車輛的質(zhì)心側(cè)偏角β得到。
4)施加制動(dòng)時(shí)不斷監(jiān)測(cè)此時(shí)標(biāo)志State_f的值，當(dāng)檢測(cè)到State_f＝0時(shí)，即停止制動(dòng)，程序進(jìn)入下一循環(huán)。
權(quán)利要求
1.一種智能導(dǎo)航車，由信號(hào)采集系統(tǒng)、智能導(dǎo)航系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)組成，所述的智能導(dǎo)航系統(tǒng)包括有型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)；所述的行駛系統(tǒng)包括有驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架(5)、車底盤(12)、摩擦式差速器(19)、轉(zhuǎn)向輪(20)、驅(qū)動(dòng)輪(24)與半軸(25)，其特征在于，所述的信號(hào)采集系統(tǒng)主要由高度調(diào)節(jié)滑塊(6)、CCD傳感器調(diào)節(jié)架(7)、型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)、支撐桿固定盤(13)、碳纖維支撐桿(14)、型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)、型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器(15)、型號(hào)為ADXRS 300的橫擺角速度傳感器(16)和型號(hào)為W134的輪速傳感器(28)組成；
型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)通過螺栓固定于CCD傳感器調(diào)節(jié)架(7)一端的端面上，CCD傳感器調(diào)節(jié)架(7)的另一端與高度調(diào)節(jié)滑塊(6)一端鉸接，高度調(diào)節(jié)滑塊(6)套裝在碳纖維支撐桿(14)上，碳纖維支撐桿(14)通過支撐桿固定盤(13)固定在車底盤(12)上，型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)安于行駛系統(tǒng)中半軸(25)的左側(cè)，通過光電編碼器(1)輸入軸上的齒輪與摩擦式差速器(19)上的齒輪相嚙合；型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器(15)水平放置在智能導(dǎo)航車質(zhì)心處；型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)水平放置在智能導(dǎo)航車質(zhì)心處；型號(hào)為W134的輪速傳感器(28)安裝在轉(zhuǎn)向輪(20)內(nèi)；
型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)、型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)、型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器(15)、型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)和型號(hào)為W134的輪速傳感器(28)分別和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接。
2.按照權(quán)利要求1所述的智能導(dǎo)航車，其特征在于，所述的行駛系統(tǒng)包括有制動(dòng)機(jī)構(gòu)，所述的制動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)(2)、擺臂(4)及制動(dòng)閘片(26)組成；
擺臂(4)是由一個(gè)水平橫臂和兩個(gè)垂直臂所組成的門字形的構(gòu)件，型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)(2)固定在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架(5)的上端面上，型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)(2)的1號(hào)控制接口和型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PWM7電線連接，型號(hào)為Futaba S3010的伺服電機(jī)(2)的轉(zhuǎn)矩輸出端與擺臂(4)中水平橫臂的居中位置通過花鍵連接，門字形結(jié)構(gòu)的擺臂(4)的兩垂直臂的底端分別鉸接有制動(dòng)閘片(26)，兩個(gè)制動(dòng)閘片(26)和兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪(24)的輪輞內(nèi)圈(27)或者是完全脫開，或者是其中一個(gè)制動(dòng)閘片(26)脫開另一個(gè)所述制動(dòng)閘片(26)貼緊驅(qū)動(dòng)輪(24)的輪輞內(nèi)圈(27)。
3.按照權(quán)利要求1所述的智能導(dǎo)航車，其特征在于，所述的型號(hào)為1/3″SONY600線的CCD圖像傳感器(8)和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)通過型號(hào)為LM1881的芯片和型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接；
型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)的3號(hào)引腳與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD0電線連接，型號(hào)為1/3″SONY 600線的CCD圖像傳感器(8)的3號(hào)引腳同時(shí)通過電容C36與型號(hào)為LM1881的芯片的引腳COMP VIDIN電線連接，型號(hào)為LM1881的芯片的引腳ODD/
O與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PE2電線連接，型號(hào)為LM1881芯片的引腳COMPSYNC O與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳IRQ電線連接。
4.按照權(quán)利要求1所述的智能導(dǎo)航車，其特征在于，所述的型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為ZVH-4-50BM的光電編碼器(1)的1號(hào)接口與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT7電線連接。
5.按照權(quán)利要求1所述的智能導(dǎo)航車，其特征在于，所述的型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器(15)和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為MMA7260的加速度傳感器(15)的引腳YOUT通過電阻R35與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD3電線連接。
6.按照權(quán)利要求1所述的智能導(dǎo)航車，其特征在于，所述的型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指型號(hào)為ADXRS300的橫擺角速度傳感器(16)的引腳RATEOUT與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD4電線連接；型號(hào)為ADXRS 300的橫擺角速度傳感器(16)的引腳TEMP與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)的引腳PAD5電線連接。
7.按照權(quán)利要求1所述的智能導(dǎo)航車，其特征在于，所述的型號(hào)為W134的輪速傳感器(28)和智能導(dǎo)航系統(tǒng)中的型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)電線連接是指輪速傳感器(28)的1號(hào)接口與型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)引腳PT4電線連接。
8.一種操控權(quán)利要求1所述的智能導(dǎo)航車的方法，其特征在于，操控智能導(dǎo)航車的方法包括如下步驟
1)智能導(dǎo)航車中的CCD圖像傳感器(8)采集圖像信息傳至型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中，可編程的圖像處理單元對(duì)獲得的圖像信息進(jìn)行畸變校正、二值化處理和圖像去噪處理，得到智能導(dǎo)航車應(yīng)遵循的路徑信息；
2)可編程的行駛策略控制單元根據(jù)得到的路徑信息分配目標(biāo)速度V，單位.m/s和轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf，并將目標(biāo)速度V和轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf信號(hào)通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)輸出控制驅(qū)動(dòng)電機(jī)(3)的轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)向舵機(jī)(11)的轉(zhuǎn)角；
程序執(zhí)行期間型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)內(nèi)ECT定時(shí)器定時(shí)中斷進(jìn)入狀態(tài)監(jiān)控單元程序，監(jiān)控智能導(dǎo)航車當(dāng)前狀態(tài)，將各傳感器傳來的信號(hào)側(cè)向加速度aY、轉(zhuǎn)向舵機(jī)轉(zhuǎn)角δf、橫擺角速度γ和轉(zhuǎn)向輪輪速ω作為狀態(tài)監(jiān)控單元的輸入
(1)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)中的狀態(tài)監(jiān)控單元根據(jù)收到的側(cè)向加速度值aY，單位.m/s2，由式估算出智能導(dǎo)航車轉(zhuǎn)向行駛工況下路面附著系數(shù)μe，其中aYmax.高附著路面下智能導(dǎo)航車行駛最大側(cè)向加速度，單位.m/s2；Kμ.估算常數(shù)取1～1.1；
(2)由式Vx＝ω·r估算車速，其中ω.轉(zhuǎn)向輪輪速，單位.rad/s，r.轉(zhuǎn)向輪滾動(dòng)半徑，單位.m；
(3)型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)將根據(jù)收到的信號(hào)，采用兩自由度車輛模型，由式γstat＝Gγ·δf估算智能導(dǎo)航車穩(wěn)態(tài)行駛下的名義橫擺角速度值，其中γstat的單位為rad/s，δf的單位為rad，Gγ.橫擺角速度穩(wěn)態(tài)增益，Gγ的單位為rad·s-1/rad；式中L.軸距，單位.m，m.智能導(dǎo)航車質(zhì)量，單位.kg，a、b分別為質(zhì)心至前、后軸的距離，單位.m，k1、k2分別為前、后輪側(cè)偏剛度，單位.N/rad；
(4)對(duì)γstat進(jìn)行修正得到智能導(dǎo)航車名義橫擺角速度值為式中g(shù).重力加速度，單位.m/s2；
(5)通過得到的側(cè)向加速度值aY、車速Vx和橫擺角速度γ，γ的單位.rad/s，采用直接積分法估算出車輛的質(zhì)心側(cè)偏角β，單位.deg；
3)采用計(jì)算得到的γNO判斷智能導(dǎo)航車此刻的運(yùn)行狀態(tài)
(1)Th_δ為轉(zhuǎn)向舵機(jī)(11)轉(zhuǎn)角閾值，轉(zhuǎn)向舵機(jī)(11)轉(zhuǎn)角絕對(duì)值小于該閾值，視智能導(dǎo)航車為直線行駛，記Steer_f＝0；
(2)當(dāng)轉(zhuǎn)向舵機(jī)(11)轉(zhuǎn)角絕對(duì)值大于該閾值，且為負(fù)值時(shí)則表示智能導(dǎo)航車左轉(zhuǎn)向，記Steer_f＝1；
(3)當(dāng)轉(zhuǎn)向舵機(jī)(11)轉(zhuǎn)角絕對(duì)值大于該閾值，且為正值時(shí)則表示智能導(dǎo)航車右轉(zhuǎn)向，記Steer_f＝2；
(4)Th_γ為橫擺角速度偏差閾值，實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值小于該閾值，視智能導(dǎo)航車能穩(wěn)定地巡跡行駛，記State_f＝0；
(5)實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值大于該閾值時(shí)，且γ-γNO小于零，表明智能導(dǎo)航車處于不足轉(zhuǎn)向，記State_f＝1；
(6)實(shí)際橫擺角速度γ與名義橫擺角速度值γNO之差(|γ-γNO|)的絕對(duì)值大于該閾值時(shí)，且γ-γNO大于零，表明智能導(dǎo)航車處于過多轉(zhuǎn)向，記State_f＝2；Th_γ的取值大小由反復(fù)實(shí)驗(yàn)得到，取值過小將使電子穩(wěn)定性程序控制介入過于頻繁，而取值過大將降低其可靠性；
4)根據(jù)Steer_f與State_f的取值確定需要制動(dòng)的車輪
(1)當(dāng)由狀態(tài)監(jiān)控單元判斷得到的標(biāo)志State_f＝0時(shí)，型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)繼續(xù)根據(jù)得到的路徑信息分配目標(biāo)速度V和轉(zhuǎn)角δf，控制智能導(dǎo)航車沿既定路徑行駛；
(2)當(dāng)由狀態(tài)監(jiān)控單元判斷得到的標(biāo)志State_f≠0時(shí)，根據(jù)Steer_f，State_f的取值確定需要制動(dòng)的驅(qū)動(dòng)輪(24)
a.當(dāng)Steer_f＝0，State_f＝1時(shí)，后右驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)；
b.當(dāng)Steer_f＝0，State_f＝2時(shí)，后左驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)；
c.當(dāng)Steer_f＝1，State_f＝1時(shí)，后左驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)；
d.當(dāng)Steer_f＝1，State_f＝2時(shí)，后右驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)；
e.當(dāng)Steer_f＝2，State_f＝1時(shí)，后右驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)；
f.當(dāng)Steer_f＝2，State_f＝2時(shí)，后左驅(qū)動(dòng)輪需加制動(dòng)；
(3)通過型號(hào)為MC9S12DP512的單片機(jī)發(fā)送控制信號(hào)給伺服電機(jī)(2)實(shí)現(xiàn)對(duì)后右驅(qū)動(dòng)輪或后左驅(qū)動(dòng)輪的機(jī)械制動(dòng)；
(4)施加制動(dòng)時(shí)不斷監(jiān)測(cè)此時(shí)State_f的值，當(dāng)檢測(cè)到State_f＝0時(shí)，即停止制動(dòng)，程序進(jìn)入下一循環(huán)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種智能導(dǎo)航車及其操控方法，旨在克服現(xiàn)有智能車易發(fā)生失穩(wěn)的問題。該車由信號(hào)采集系統(tǒng)、智能導(dǎo)航系統(tǒng)和行駛系統(tǒng)組成。信號(hào)采集系統(tǒng)包括CCD圖像傳感器、光電編碼器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器和輪速傳感器。CCD圖像傳感器、光電編碼器、加速度傳感器、橫擺角速度傳感器和輪速傳感器分別和智能導(dǎo)航系統(tǒng)的單片機(jī)電連接。行駛系統(tǒng)包括的制動(dòng)機(jī)構(gòu)主要由伺服電機(jī)、擺臂及制動(dòng)閘片組成。伺服電機(jī)和單片機(jī)電連接，伺服電機(jī)固定在驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)固定架上，伺服電機(jī)的輸出端與擺臂中水平橫臂花鍵連接，擺臂的兩垂直臂的底端鉸接制動(dòng)閘片。制動(dòng)閘片和輪輞內(nèi)圈或脫開或一個(gè)脫開另一個(gè)貼緊輪輞內(nèi)圈。本發(fā)明還提供了智能導(dǎo)航車的操控方法。
文檔編號(hào)G05D1/02GK101813943SQ20101910000
公開日2010年8月25日 申請(qǐng)日期2010年2月8日 優(yōu)先權(quán)日2010年2月8日
發(fā)明者李靜, 吳穎熹, 趙祥磊, 雷典, 羅先銀 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)