第三节　智能车

一、智能车定义

本书介绍的智能车主要是用于学生的科技创新和智能车比赛，图1-35所示为比赛用的循迹智能车。

智能车是综合运用计算机、电子、通信、传感及自动控制等技术，具有感知环境、决策规划、自主行驶等功能，是典型的高新技术综合体。智能车也称为轮式移动机器人，广泛应用于检测、排爆、侦察、巡视等，如图1-36所示。

二、　智能车分类

1.根据车轮形式分类

根据车轮形式，智能车可以分为轮式智能车和履带智能车，如图1-37所示。

2.根据车轮数量分类

根据车轮数量，智能车可以分为二轮、三轮、四轮和六轮智能车等，如图1-38所示。

3.根据底盘形式分类

根据底盘形式，智能车可以分为单层底盘智能车和双层底盘智能车，如图1-39所示。

4.根据驱动形式分类

根据驱动形式，智能车可以分为二轮驱动和四轮驱动智能车，如图1-40所示。

5.根据是否载人分类

根据是否载人，智能车可以分为非载人智能车和载人智能车。

图1-35~图1-40所示的智能车都是非载人智能车。

图1-41所示是用于中小学智能车创新大赛的载人智能车，参赛选手坐在车上，利用遥控器或手机APP控制智能车行驶。

本书介绍的载人智能车就是指图1-41这种形式的智能车；非载人智能车是指循迹智能车，简称为智能车。

三、　智能车基本组成

智能车一般由车轮、驱动电机、电机驱动模块、循迹传感器、超声波传感器、底板、控制器、电源、舵机等组成，如图1-42所示。

1.车轮

智能车车轮形式有橡胶轮、万向轮和全向轮，如图1-43所示。全向轮也称麦克纳姆轮。

2.驱动电机

智能车的驱动电机形式有普通直流电机、带减速的直流电机和步进电机，如图1-44所示。普通直流电机转速高，转矩小，多使用在电动玩具上，不直接用在智能车上；普通直流电机加上变速机构，构成带减速的直流电机，转速低，转矩大，是智能车的标配；步进电机一般用在控制精确的智能车或机器人上，成本较高。

智能车驱动电机与车轮安装形式有纵置安装和横置安装，如图1-45所示。

3.电机驱动模块

电机驱动模块主要作用是控制电机的运行，有很多种型号，如图1-46所示，一般与控制器集成为一体。

智能车电机驱动模块使用最广的是L298N电机驱动模块，如图1-47所示。它可实现电机正反转及调速；启动性能好，启动转矩大；工作电压可达到36V，工作电流为4A；可同时驱动两台直流电机。

4.循迹传感器

智能车用于循迹的传感器主要有光电开关、红外传感器、激光传感器和图像传感器，如图1-48所示。

循迹传感器在智能车上的应用实例如图1-49所示，其中光电开关和红外传感器应用最为广泛。

5.超声波传感器

智能车上的超声波传感器主要用于测量障碍物，实现避障功能，如图1-50所示。

6.底板

智能车的底板相当于汽车的车架或车身，智能车上的主要部件都要安装在底板上。底板的结构形式与所设计的智能车结构和用途密切相关。底板可以自己独立设计制作，也可以购买。网上出售的智能车底板和对应的智能车常见形式如图1-51所示。

7.控制器

智能车所有功能都用控制器完成，如智能车的行驶、循迹、避障等，智能车控制器有很多种，如图1-52所示，根据实际情况选用。控制器可选择已经开发好的产品，也可以自己二次开发。

8.电源

电源是智能车的能量来源，其主要作用是给智能车用电部件供电，如图1-53所示。

智能车电池有镍氢电池、镍铬电池、锂电池和锂聚合物电池，如图1-54所示。电池的主要指标是电压和容量。智能车使用的电池电压一般是7.2V，而且都是充电电池。

9.舵机

舵机就是集成了直流电机、电机控制器和减速器等，并封装在一个便于安装的外壳里的伺服单元，是能够利用简单的输入信号比较精确地按给定角度转动的电机系统，如图1-55所示。

舵机主要用于智能车转向或超声波传感器转动，如图1-56所示。

四、智能车控制基本原理

循迹智能车控制基本原理如图1-57所示。循迹智能车的输入由循迹传感器和超声波传感器组成，驱动电机和舵机为执行器，循迹智能车为控制对象，输出为循迹智能车的实际行驶轨迹，能量来源是蓄电池。循迹传感器采集路径信息，超声波传感器采集障碍信息，通过控制器进行处理后，将处理结果输送给驱动电机和舵机，使循迹智能车按预定轨迹行驶。

载人智能车控制基本原理如图1-58所示。驾驶员通过遥控器向控制器输入信号，驱动电机为执行器，载人智能车为控制对象，输出为载人智能车的实际行驶速度，能量来源是蓄电池。驾驶员观察路径信息和车辆行驶信息后，通过遥控器向控制器发出指令，控制器把处理结果输送给驱动电机，使载人智能车按预定速度行驶。