智能小车方案
智能小车设计文档
目录一、智能小车硬件系统设计 .................... 错误!未定义书签。
1.1智能小车的车体结构选择............................................... 错误!未定义书签。
1.2智能小车控制系统方案................................................... 错误!未定义书签。
1.3电源系统设计................................................................... 错误!未定义书签。
1.4障碍物检测模块............................................................... 错误!未定义书签。
1.4.1超声波传感器......................................................... 错误!未定义书签。
1.5电机驱动模块................................................................... 错误!未定义书签。
1.5.1驱动电机的选择..................................................... 错误!未定义书签。
1.5.2转速控制方法......................................................... 错误!未定义书签。
1.5.3电机驱动模块......................................................... 错误!未定义书签。
1.6速度检测模块................................................................... 错误!未定义书签。
工程训练智能小车方案
工程训练智能小车方案摘要本文针对工程训练智能小车进行了深入研究和探讨，提出了一种全面的方案。
本方案以Arduino为控制器，搭建了一套完整的硬件和软件系统，实现了智能小车的自动避障、跟随和遥控等功能。
在此基础上，通过实验和分析，验证了方案的可行性和稳定性。
本方案能够有效提高工程训练中学生的实践能力和动手能力，为智能车领域的研究和应用提供了一种有效的技术方案。
关键词：智能小车；Arduino；避障；跟随；遥控一、场景与背景随着科技的飞速发展，智能车已经成为了当今世界的热点话题之一。
智能车广泛应用于物流、仓储、餐饮、医疗等领域，市场前景广阔，而对于各类工程领域的专业学生来说，对智能车的研发也是一项很好的训练。
在学习和研究智能车的过程中，不仅能够提高学生的动手能力和创新能力，更能够提高学生的工程实践能力，是一项相当重要的训练。
因此，本文针对工程训练智能小车进行了深入研究和探讨，提出了一种全面的方案。
二、硬件设计2.1 硬件平台本方案的硬件设计采用Arduino作为控制器，利用Arduino UNO开发板为智能小车提供主控制功能。
Arduino是一种便捷灵活、易学易用的开源电子原型平台，能够快速开发原型，从软件到硬件。
我们选择使用Arduino作为控制器，主要有以下几点考虑：（1） Arduino开发板简单易用，适合初学者使用；（2） Arduino开发板有丰富的资源和资料，方便学生学习和参考；（3） Arduino开发板采用开源平台，软硬件皆可修改，便于扩展。
2.2 传感器智能小车的传感器是实现自动避障和跟随功能的重要组成部分。
本方案中，我们采用了超声波传感器和红外传感器。
（1）超声波传感器。
超声波传感器能够利用超声波的反射来测量物体与传感器之间的距离，非常适合用来实现小车的避障功能。
我们在小车前方安装了一个超声波传感器，用来检测前方障碍物的距离，并根据测量结果控制小车的行驶。
（2）红外传感器。
红外传感器能够利用红外线的反射来检测周围的物体，适合用来实现小车的跟随功能。
智能小车设计活动方案
智能小车设计活动方案活动目标本次设计活动旨在通过智能小车设计，培养学生的逻辑思维、创新能力和动手实践能力，让学生在设计过程中深入了解机械、电子、编程等多个领域知识，并通过合作与交流提高团队协作能力。
活动时间和地点•时间：活动预计持续2周时间，每天2小时，共计10节课时。
•地点：校内实验室或者教室，确保有足够的操作空间和设备支持。
活动内容第一周1. 智能小车概述在本节课中，学生将了解智能小车的定义、功能和应用领域。
老师通过采用简明的讲解方式，让学生快速了解智能小车的背景知识。
2. 零部件介绍本节课学生将学习智能小车所需零部件的名称、功能和使用方法，如：电机、传感器、控制面板等。
并介绍如何选择合适的零部件以及选择的依据。
3. 小车底盘组装学生在这节课中会亲手进行小车底盘的组装。
老师提前准备好各种零部件和工具，引导学生进行组装操作。
在此过程中，学生能够熟悉各类零部件的使用方法和相互之间的关联。
4. 小车传感器应用学生学习传感器的作用与分类，并进行传感器的连接与测试。
通过实际操作，学生能够更好地理解传感器的原理和功能，为智能小车的后续功能拓展做好准备。
5. 小车电路连接在这节课上，学生将学习如何进行小车电路的连接。
包括电机与驱动器的连接、传感器与控制面板的连接。
通过实际操作，学生能够掌握电路连接的方法和技巧。
第二周6. 小车控制程序编写学生将学习如何使用编程语言编写小车的控制程序。
从简单的动作控制开始，逐步引导学生实现更复杂的功能，如避障、跟随等。
学生可以发挥自己的创造力进行功能的扩展。
7. 小车遥控功能在这一节课上，学生将学习如何给小车添加遥控功能。
学生将自行设计遥控器，并通过编程与小车进行通信。
学生可以通过亲自控制小车来验证他们的设计和程序是否正确。
8. 小车赛道设计学生将分组进行小车竞速设计。
每个小组设计一个赛道，包括直线、弯道等。
学生需要考虑赛道的难度和安全性，并使用传感器和控制程序来实现小车在赛道上快速而稳定地行驶。
智能小车设计方案
智能小车设计方案第1篇智能小车设计方案一、项目背景随着科技的不断发展，智能小车在物流、家用、工业等领域发挥着越来越重要的作用。
为了满足市场需求，提高智能小车在各领域的应用效果，本项目旨在设计一款具有较高性能、安全可靠、易于操控的智能小车。
二、设计目标1. 实现智能小车的基本功能，包括行驶、转向、制动等；2. 提高智能小车的行驶稳定性和操控性能；3. 确保智能小车的安全性和可靠性；4. 增加智能小车的人性化设计，提高用户体验；5. 符合相关法律法规要求，确保方案的合法合规性。
三、设计方案1. 系统架构智能小车采用模块化设计，主要分为以下几个部分：（1）硬件系统：包括控制器、传感器、驱动器、电源模块等；（2）软件系统：包括控制系统软件、导航算法、用户界面等；（3）通信系统：包括无线通信模块、车载网络通信等；（4）辅助系统：包括车载充电器、车载显示屏等。
2. 硬件设计（1）控制器：选用高性能、低功耗的微控制器，负责整个智能小车的控制和管理；（2）传感器：包括速度传感器、转向传感器、碰撞传感器等，用于收集车辆运行状态信息；（3）驱动器：采用电机驱动，实现智能小车的行驶和转向；（4）电源模块：为整个系统提供稳定的电源供应。
3. 软件设计（1）控制系统软件：负责对硬件系统进行控制和管理，实现智能小车的各项功能；（2）导航算法：根据传感器收集的信息，结合地图数据，实现智能小车的自动导航；（3）用户界面：提供人性化的操作界面，方便用户对智能小车进行操控。
4. 通信设计（1）无线通信模块：实现智能小车与外部设备的数据传输，如手机、电脑等；（2）车载网络通信：实现车内各个模块之间的数据交换和共享。
5. 辅助系统设计（1）车载充电器：为智能小车提供便捷的充电方式；（2）车载显示屏：显示智能小车的运行状态、导航信息等。
四、合法合规性分析1. 硬件设计符合国家相关安全标准，确保智能小车的安全性；2. 软件设计遵循国家相关法律法规，保护用户隐私；3. 通信设计符合国家无线电管理规定，避免对其他设备产生干扰；4. 辅助系统设计符合国家环保要求，减少能源消耗。
智能小车方案
基于光电导航的智能移动测量小车竞赛说明：设计一辆具有光电导航功能的智能车，设计一辆具有光电导航功能的智能车，要求从线路的指定要求从线路的指定点出发，沿轨道上铺设的“8”字形导航条走完全程。
在行走过程中，利用光电技术测量、记录沿途所通过隧道的数目、记录沿途所通过隧道的数目、各段隧道的长度及各段隧道的长度及沿途路边树木的棵数。
沿途路边树木的棵数。
竞赛规则：1、智能车平台：自选，横向宽度不大于赛道宽度；智能车平台：自选，横向宽度不大于赛道宽度；2、比赛场地：室内体育场，地面颜色为深绿色，赛场面积：15×11m 2；3、赛道：宽0.5m ，整体为“8”字形；沿途随机设置一定数量硬质薄板制作的隧道和红色中华铅笔代表的树木，隧道内表面为黑色。
隧道净高50cm ，内表面与赛道内缘等宽；沿整个赛道的总树木数不超过20棵；棵；4、赛道中间贴有3cm 宽的白色导航胶带。
宽的白色导航胶带。
具体要求如下图所示：具体要求如下图所示：5、竞赛分组采用分区抽签方式确定，同一高校参赛队分配在不同分区；竞赛分组采用分区抽签方式确定，同一高校参赛队分配在不同分区；6、导航和测量要采用光电技术，禁用遥控方式或在赛场内自行设置智能车行禁用遥控方式或在赛场内自行设置智能车行 驶路线导航标记；路线导航标记；7、参赛队小车在赛道中的起终点由裁判随机指定，参赛队可自带起、终点判断标识物；标识物；8、要利用智能车自带的显示器显示出测得的树木数、隧道数和各段隧道的长度。
模块一：构建智能车平台我们要构建一个智能小车平台，需要由多个模块组成。
导航模块就是我们首先要考虑的一个模块，它对智能车平台具有控制和引导的作用。
作用。
1、导航模块：、导航模块：在导航模块中，我们将使用反射式光纤敏感元件，我们将使用反射式光纤敏感元件，这是因为赛道这是因为赛道为0.5m 深绿色（黑色）宽，中间贴有3cm 白色胶带，所以利用白色对光具有较强反射性而选用反射式光纤敏感元件作为探头，例如光纤导航探头。
智能小车方案
智能小车寻迹与避障方案总体方案：整个电路系统分为寻迹检测、避障检测、控制、驱动四个模块。
首先利用检测模块对路面信号进行检测，经过比较器处理之后，送给软件控制模块进行实时控制，输出相应的信号给驱动芯片驱动电机转动，从而控制整个小车的运动。
检测模块：在该模块中包括有速度信息检测和位置信息检测两个子模块，分别检测小车当前的位置信息和速度信息，并将检测到的信息传给MCU，其核心是传感器。
控制模块：控制模块包括信息处理和控制，其核心是MCU，MCU接收到检测来的信号，对信号进行处理后作出判断，并发出控制命令。
驱动模块：该模块包括了驱动电机，当接收到MCU的命令后便执行相应的操作，同时检测模块又检测到电机的状态信息，反馈给MCU 。
从而整个系统构成一个闭环系统，在运行过程中，系统自动调节而达到正确行驶的目的。
智能小车寻迹与避障系统框图一．方案论证与选择1.1小车方案方案一：三轮智能小车。
三轮智能小车的结构简单，易于操作，前轮的方向由舵机控制。
但该方案的缺点也十分明显，在小车在行驶过程中的稳定性不足，并且行驶速度过慢。
方案二：四轮智能小车。
四轮智能小车相对于三轮智能小车在结构上更为复杂，但其稳定性得到明显加强。
两个电机分别控制小车的两个后轮，驱动小车前进。
同时四轮小车在转弯的控制性上更好。
综合以上信息，在本次试验中，四轮驱动小车的性能更为优越，也更符合设计的目的和要求。
所以此次智能小车方案选择四轮小车作为小车模型。
1.2电源管理模块方案一：三端固定输出电压式稳压电源L7805：运用其器件内部电路来实现过压保护、过流保护、过热保护，这使它的性能很稳定。
能够实现1A以上的输出电流器件具有良好的温度系数。
L7805有多种电压输出值5V~24V，因此它的应用范围很广泛，可以运用本地调节来消除噪声影响，解决了与单点调节相关的分散问题，输出电压误差精度分为±3%和±5%。
而且它的价格低廉。
方案二：LM1117是一个低压差电压调节器系列。
智能小车大赛活动方案
智能小车大赛活动方案1. 引言智能小车大赛是一个以推动科技创新和机器人技术发展为目的的活动。
通过参与者设计、制作和操控智能小车，活动旨在促进学生在工程技术、团队合作和创意思维方面的发展。
本文将介绍智能小车大赛的活动方案，包括目标、规则、准备工作和比赛流程等内容。
2. 目标智能小车大赛的主要目标是鼓励学生运用自己所学的知识和技能，设计并制作一辆智能小车。
通过比赛，参与者将有机会展示他们的创意和解决问题的能力。
同时，活动还旨在培养学生的团队合作和沟通能力，让他们了解到共同努力和合作的重要性。
3. 规则3.1 智能小车设计要求参与者需要设计一辆能够自主行驶的智能小车。
设计要求如下：•小车需要有能够感知周围环境的传感器，例如红外线传感器、超声波传感器等。
•小车需要有能够判断和处理传感器信息的控制系统，例如树莓派、Arduino等。
•小车需要能够执行指令并进行准确的移动和转向。
3.2 比赛规则比赛将分为不同阶段进行。
每个阶段的规则如下：•预赛阶段：参与者需要在规定时间内完成智能小车的制作和调试。
在预赛中，小车需要根据指定的路径在赛道上行驶并绕过障碍物。
•决赛阶段：根据预赛成绩，选出表现最好的参与者进入决赛。
在决赛中，小车需要在限定时间内完成更加复杂的任务，例如避开障碍物、寻找目标等。
3.3 比赛评判标准比赛将根据以下标准进行评判：•完成时间：小车在规定时间内完成任务的时间越短，评分越高。
•正确性：小车执行任务的准确度、稳定性和精确度。
•创意与创新：小车的设计和功能是否具有独特性和创新性。
4. 准备工作在活动开始之前，需要进行一些准备工作：•确定活动时间和地点。
•准备比赛所需的器材和环境，例如赛道、障碍物等。
•确定参与者的资格和报名方式，以及报名截止日期。
•宣传活动，吸引更多的参与者。
•组织培训课程，让参与者了解智能小车的基本知识和技术。
5. 比赛流程比赛的流程如下：1.预赛阶段：–参与者进行智能小车的设计和制作。
智能小车系统项目设计方案
智能小车系统项目设计方案
一、项目简介
本项目是一个智能小车系统，它将基于微控制器、传感器、执行器以及其他设备组成，可以实现自主运动、自动避障、跟随导航以及其他各种智能化功能，使小车实现自主导航。
二、项目开发计划
1.硬件设计
（1）微控制器：本系统将采用单片机作为控制器，具有完善的计算能力和多路的输入输出能力，可以实现复杂的作业任务。
（2）传感器：本项目采用多种传感器，包括超声波传感器、红外接近传感器、底部接近传感器等，以实现自动避障、跟随导航等功能。
（3）执行器：本系统采用两个电机作为运行的执行器，两个电机分别连接到单片机的两个IO口，可以实现小车的前后左右运动。
2.软件设计
（1）程序设计：本项目采用C语言设计软件，设计出满足硬件要求的软件，实现小车的运行控制、自动避障和跟随导航等功能。
（2）测试：程序编写完后，需要进行软件测试，以确保程序是否能正常运行，确保该系统的可靠性。
三、项目总结
本项目是一个智能小车系统的研发项目，主要依靠单片机以及其他多种传感器和执行器构成。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
基于光电导航的智能移动测量小车
竞赛说明：设计一辆具有光电导航功能的智能车，要求从线路的指定点出发，沿轨道上铺设的“8”字形导航条走完全程。
在行走过程中，利用光电技术测量、记录沿途所通过隧道的数目、各段隧道的长度及沿途路边树木的棵数。
竞赛规则：
1、智能车平台：自选，横向宽度不大于赛道宽度；
2、比赛场地：室内体育场，地面颜色为深绿色，赛场面积：15×11m2；
3、赛道：宽0.5m，整体为“8”字形；沿途随机设置一定数量硬质薄板制作的
隧道和红色中华铅笔代表的树木，隧道内表面为黑色。
隧道净高50cm，内表面与赛道内缘等宽；沿整个赛道的总树木数不超过20棵；
4、赛道中间贴有3cm宽的白色导航胶带。
具体要求如下图所示：
5、竞赛分组采用分区抽签方式确定，同一高校参赛队分配在不同分区；
6、导航和测量要采用光电技术，禁用遥控方式或在赛场内自行设置智能车行驶
路线导航标记；
7、参赛队小车在赛道中的起终点由裁判随机指定，参赛队可自带起、终点判断
标识物；
8、要利用智能车自带的显示器显示出测得的树木数、隧道数和各段隧道的长度。
模块一：构建智能车平台
我们要构建一个智能小车平台，需要由多个模块组成。
导航模块就是我们首先要考虑的一个模块，它对智能车平台具有控制和引导的作用。
1、导航模块：
在导航模块中，我们将使用反射式光纤敏感元件，这是因为赛道为0.5m深绿色（黑色）宽，中间贴有3cm白色胶带，所以利用白色对光具有较强反射性而选用反射式光纤敏感元件作为探头，例如光纤导航探头。
对比与其他导航系统，光纤导航系统具有其无与伦比的优点。
光纤导航只需要一个光源，并且远离地面，抗干扰能力很强；光纤导航还具有寿命长，动态范围大，瞬时启动，结构简单，尺寸小，质量轻等优越的性能，并且具有广阔的发展前景。
其优点可以用下图表示：
1）光电传感器阵列布局参数的确定：
光电传感器阵列参数主要管距D（管内侧距离）、管直径d两种参数。
如下图所示：
其中设计参数为：D=20mm d=1~2mm，
终点横向白色胶带宽度W=100mm，长度200mm，
为了保险起见，可以采用10~20个探测器。
影响光电传感器阵列参数的主要因素：
1、小车行走时要保证至少有一个探测器探测到白色导航胶带；
2、比赛规模对车模尺寸的限制；
3、终点横向白色胶带的宽度；
4、舵机转弯精度。
导航光纤传感器探头示意图：
2）智能小车导航系统的原理说明：
导航光纤探头
1、2、3、4、5编号输出光强度V1 V2 V3 V4 V5
直行：V3=1 V1=V2=V4=V5=0
右转：V1=V2=0，V3=V4=1 V5=0
左转：V1=0，V2=V3=1，V4=V5=0
大右转：V1=V2=V3=0, V4=V5=1
大左转：V1=V2=1，V3=V4=V5=0
小车控制：直流伺服电机，速度与电流（电压）成正比：v=kI, 转向：电机1速度-电机2速度
电机1电流（电压）=V3+V4+V5
电机2电流（电压）=V3+V1+V2
其次，我们还需要电机驱动模块来驱动智能车平台。
2、电机驱动模块：
我们选用伺服电机分别安装在智能车的后面两个轮子上实现车辆移动，用直流电机驱动小车。
利用直流驱动电机进行工作，需要通过专用的电路进行驱动。
设计直流电机驱动模块有几种方案，由于使用的是永磁式驱动电机，因此智能对电枢电压进行控制来实现电机转速和方向的控制，因此直流电机驱动模块要能方便地实现对输出电压的大小和极性加以控制。
可以考虑的方案有一下几种：
1）采用继电器对电动机的开或关进行控制，通过开关的切换对小车的速度进行调整。
这个方案的优点是电路比较简单，缺点是
继电器的响应时间慢、机械结构易损坏、寿命较短可靠性不高；2）采用功率管组成Ｈ桥型电机驱动电路，并利用PWM波来实现对输出电压的有效值大小和极性进行控制。
这种调速方式具有
调速特性优良、调整平滑、调速范围广、过载能力大，能承受
频繁的负载冲击，能耗小等优点，还可以实现频繁的无级快速
启动和反转等优点；
3）采用L298专用芯片进行驱动。
L298芯片的工作原理和方案二一致，但是其工作时较方案二稳定，且编程较为简单，便于调
试。
另外L298内部集成了两个H桥，能同时驱动两个电机，
硬件实现较方案二简单。
基于上述理论分析，拟定方案三，为了防止电机驱动电路对控制模块的影响，采用光电耦合进行隔离。
电机驱动电路图如下所示：
直流电机工作电压3-6V，驱动电流为1A。
转向：电机1速度-电机2速度
电机1电流（电压）=V3+V4+V5
电机2电流（电压）=V3+V1+V2
电机1与电机2速度相等则车辆直行，若电机速度1大于电机2的速度发生右转，否则，向左转。
驱动电路如下图所示：
小车结构图如下图所示：
3、电源模块：
智能小车采用电池供电，因此设计一个合理的电源模块也是必不可少的一个环节。
例如，我们可以采用锂电池电源模块设计方案。
整个系统由电池组模块、电池管理系统及电池充电设备组成。
其中电池组模块根据用户的应用需求定义，选用8串7并SE60AHA电池组配置方案作为系统的储能设备。
电源系统原理图如下所示：
电源模块系统功能介绍及实现方法：
整个24V/420AH电池组由7组24V/60AH电池模组并联而成，电池管理系统根据电池组的分布设计成分布式串联结构，共有7块数据采集模块（每个从机有8个温度传感器，）和一块主机。
主机通过总线实现对数据采集模块进行通信及控制。
1）从机(数据采集模块):
单节电芯电压检测：8串；温度检测：8个温感；
串行通信：将数据传输给主控模块；
均衡功能：充电时对不一致的电池进行均衡。
2）
2) 主机(主控制盒):
并联电池组的回流保护：在充放电负极均增加了二极管，防止电池组并联后的不同电池模块间产生环流；
充放电保护：即可对各电池模块进行充放电保护，也可对整个电源系统进行保护；
电流检测：实时检测充放电电流值；
SOC估计：实时动态估计电池组的剩余容量；串行总线通讯：可以读取各从机的数据信息；
显示及报警控制：将电池组的各种信息传输给显示屏进行显示，并在必要时做出报警处理；。