智能小车基础知识
智能小车资料
智能小车的产业化发展现状与趋势
产业化发展现状
• 市场规模：智能小车市场规模不断扩大 • 产业格局：形成完整的产业链，包括硬件、软件、服务 等 • 技术创新：技术创新不断推动产业发展
产业化发展趋势
• 智能化：进一步提高车辆的智能化水平 • 集成化：实现设备之间的协同工作和资源共享 • 个性化：满足不同用户的需求，提供个性化的定制服务
智能小车的未来研究方向与挑战
未来研究方向
• 新型感知技术：如深度学习、计算机视觉等 • 先进控制算法：如强化学习、自适应控制等 • 智能交互设计：提高车辆与用户的交互体验
未来挑战
• 技术突破：实现更高水平的智能化和自主性 • 安全可靠：保证车辆在各种环境下的稳定运行 • 成本效益：降低生产成本，提高市场竞争力
智能小车的功能开发与调试
功能开发
• 导航功能：实现车辆的自主导航和定位 • 控制功能：实现车辆的速度、转向等控制 • 感知功能：实现车辆的感知周围环境，如避障、识别等
调试方法
• 硬件在环：通过仿真环境进行硬件调试 • 软件在环：通过虚拟环境进行软件调试 • 实际环境：在实际场景中进行测试和验证
04 智能小车的通信与系统集成
智能小车的功能安全设计
功能安全设计的要点
• 故障诊断：实时监测车辆状态，及时发现故障 • 故障处理：对故障进行自动处理或报警，保证车辆安全 • 冗余设计：提高系统的可靠性和稳定性，防止单点故障
功能安全设计的方法
• 安全策略：制定安全策略，明确安全目标和措施 • 安全验证：通过仿真和实际测试进行安全验证 • 安全更新：定期更新安全策略和算法，提高安全性
DOCS SMART CREATE
智能小车设计与实现
CREATE TOGETHER
智能车入门知识资料
总结词
无人驾驶公交系统是智能车技术在公共交 通领域的重要应用，旨在提高公共交通的 效率和安全性。
VS
详细描述
无人驾驶公交系统采用先进的传感器、导 航系统和人工智能技术，能够实时感知周 围环境，自动规划最佳路线，并实现自主 换道、避障、超车等功能。这种系统可以 显著提高公共交通的效率和安全性，减少 交通事故，并改善城市交通拥堵问题。
近年来，随着技术的快速发展，智能车逐渐成为汽车产业的 重要发展方向。
02
智能车的硬件系统
智能车的传感器
激光雷达
毫米波雷达
激光雷达通过发射激光束并测量反射回来的 时间，可以获取周围环境的详细信息，例如 距离、形状和移动速度。
毫米波雷达使用毫米波频率来探测目标，具 有较远的探测距离和较好的穿透能力，适用 于在恶劣天气或夜间环境。
THANK YOU.
01
信息娱乐系统
如音频播放器、导航仪、语音助手等，提供丰富的娱乐和信息服务。
02
自动驾驶功能
如自适应巡航、自动泊车、车道保持等，提高驾驶安全性和舒适性。
03
车联网功能
实现车辆与车辆、车辆与道路基础设施之间的信息交互，提高交通效
率与安全性。
04
智能车的未来趋势
5G技术在智能车的应用
1
5G技术为智能车辆提供更高效和安全的数据传
智能车的分类
智能车可以根据其技术水平和应用场景，分为不同类型， 例如L1-L5级自动驾驶汽车。
L1级为辅助驾驶，L2级为部分自动驾驶，L3级为有条件自 动驾驶，L4级为高度自动驾驶，L5级为完全自动驾驶。
智能车的发展历程
智能车的发展经历了多个阶段，从最早的辅助驾驶，到部分 自动驾驶，再到高度和完全自动驾驶。
智能循迹小车2024
智能循迹小车的引言概述智能循迹小车是近年来兴起的一种智能机器人，它能够通过内置的传感器和程序，自动识别和跟踪预定的路径。
这种小车使用了先进的计算机视觉技术和控制算法，能够在各种环境中准确地进行循迹。
智能循迹小车在许多领域中都得到了广泛的应用，包括工业自动化、物流运输、仓储管理等。
本文将对智能循迹小车的原理、技术和应用进行详细阐述。
智能循迹小车的原理和技术1. 传感器技术a. 摄像头传感器：通过摄像头传感器，智能循迹小车可以捕捉环境中的图像，并进行图像处理和识别。
b. 距离传感器：距离传感器可以帮助智能循迹小车感知周围环境中的障碍物，并避免碰撞。
c. 地盘传感器：地盘传感器用于检测小车在路径上的位置和姿态，以便进行准确的定位和导航。
2. 计算机视觉技术a. 特征提取：通过计算机视觉技术，智能循迹小车可以从摄像头捕捉的图像中提取关键特征，例如路径轮廓、颜色等。
b. 物体识别：利用深度学习算法，智能循迹小车可以识别环境中的物体，例如道路标志和交通信号灯，以便做出相应的反应。
c. 路径规划：根据图像处理和物体识别的结果，智能循迹小车可以计算出最优的路径规划，以达到快速而安全地循迹的目的。
3. 控制算法a. PID控制算法：智能循迹小车使用PID控制算法来实现精确的速度和方向控制，以便按照预定的路径进行循迹。
b. 路径校正算法：当智能循迹小车发现偏离路径时，会通过路径校正算法对速度和方向进行调整，以便重新回到预定的路径上。
智能循迹小车的应用1. 工业自动化a. 生产线物料运输：智能循迹小车可以自动将物料从一个地点运输到另一个地点，减少人力成本和提高生产效率。
b. 仓储管理：智能循迹小车可以在仓库中自动识别货物并进行搬运和分拣，提升仓储管理的效率和精确度。
2. 物流运输a. 快递配送：智能循迹小车可以在城市道路上按照预定的路径进行循迹，实现快递的自动配送和准时派送。
b. 高速公路货物运输：智能循迹小车可以在高速公路上准确无误地进行循迹，减少人为驾驶过程中的车祸风险。
简述智能小车的组成部分
智能小车是一种能够自主运行和执行任务的汽车，它通常由以下几个主要组成部分构成：1. 底盘（Chassis）：底盘是智能小车的基本框架，它支撑和承载其他组件。
底盘通常由金属或塑料制成，具有足够的强度和稳定性。
2. 电动机（Electric Motors）：电动机是智能小车的动力源，提供驱动力以实现车辆的前进、后退和转向等运动。
智能小车可能搭载一个或多个电动机，其类型可以是直流电机、步进电机或无刷电机等。
3. 传感器（Sensors）：传感器是智能小车的感知器官，用于感知周围环境的信息。
常见的传感器包括红外线传感器、超声波传感器、视觉传感器（如摄像头）、陀螺仪、加速度计等。
传感器收集的数据可以用于避障、测距、物体识别等功能。
4. 控制器（Controller）：控制器是智能小车的大脑，负责处理传感器的数据，并做出相应的决策和控制。
控制器可以是单片机、微处理器或嵌入式系统，它通过算法和逻辑来控制电动机、传感器和其他组件的操作。
5. 电源系统（Power System）：电源系统提供智能小车所需的电能。
它通常由电池组成，可以是干电池、锂电池或者其他可充电电池。
电源系统还可能包括电源管理模块，用于监测和管理电池的充电状态和供电情况。
6. 控制算法和软件（Control Algorithms and Software）：控制算法和软件是智能小车的灵魂，它们实现了小车的自主决策和行为控制。
这些算法和软件可以包括路径规划、避障、目标跟踪等功能的实现，通常由程序员编写和优化。
除了以上主要组成部分，智能小车还可以包括其他辅助设备和附件，如车灯、喇叭、蓝牙或Wi-Fi模块等，以增加其功能和交互性。
总而言之，智能小车的组成部分包括底盘、电动机、传感器、控制器、电源系统以及控制算法和软件。
这些组件协同工作，使智能小车能够感知环境、做出决策，并自主地执行各种任务。
智能车辆控制基础 第一章 智能车辆控制理论基础
2.时间响应的组成 对于一个n阶系统,其微分方程为
零状态响应项: 零输入响应项: 系统时间响应可表示为 在控制中若无特殊说明,通常所述时间响应仅指零状态响应。
1.4.2 频率响应特性
1.频率响应与频率特性 频率响应:线性定常系统对谐波输入的稳态响应称为频率响应,如图1-48所示。
图1-48 频率响应图
服务平台,而基础编程能力是智能车辆控制系统的基础,放在这里是为了更清楚地说明这是基础,智能车 辆控制系统的学习建立在此基础上。
图1-2 智能车辆整体框架
1.1.3 控制系统开发流程
智能车辆控制系统开发流程,一般在整体设计完成后,再逐步展开控制对象的研发。 基于V模型建立的广义软件开发流程。从系统设计、控制系统设计、ECU开发、控制系统验证、系
图1-22 闭环系统框图
1.3 控制系统数学模型
1.3.1 系统的微分方程
例1 图1-24所示为悬架系统m-c-k,写出其微分方程。
图1-24 悬架系统模型
解 1)确定:系统输入f(t),系统输出x(t)。 2)根据牛顿第二定律列写原始微分方程:
3)整理:
列写微分方程的一般方法: 1)确定系统的输入量和输出量。注意:输入量包括给定输入量和扰动量。 2)按信息传递顺序,从系统输入端出发,根据各变量所遵循的物理定律,列写系统中各环节动态微分 方程。注意:负载效应,非线性项的线性化。 3)消除中间变量,得到只包含输入量和输出量的微分方程。 4)整理微分方程。输出的有关项放在方程左侧,输入的有关项放在方程右侧,各阶导数项降阶排列, 有
在写微分方程时,掌握组成系统的各个元件或环节所遵循的有关定律非常关键,常见元件的 物理定律见表1-1。
1.3.2 系统的传递函数及其框图
智能小车实训内容
智能小车实训内容
智能小车实训内容可能包括以下几个方面：
1.基础知识：了解智能小车的组成及其工作原理，学习电路原理、电子元器件、控制芯片等基础知识；
2.硬件搭建：在实训中，需要使用外设组成智能小车系统，需要学习使用电池、电机、驱动芯片等各种硬件，以及如何将它们组装到一起成为一个工作系统；
3. 软件编程：智能小车的行动和控制需要通过软件来实现，学习使用Arduino等开发平台，学会编写控制代码；
4.传感器应用：在实际应用中，智能小车需要响应环境变换、自动寻路等操作，这需要使用传感器来实现，如光电传感器、巡线传感器、红外传感器等，学习如何应用传感器进行智能控制；
5.应用实例：通过实用案例，学习如何应用智能小车，如追踪路标、跟随光源、智能巡线等应用。
以上是智能小车实训内容的一些例子，具体内容可能还会因实训方案的不同而有所变化。
智能小车
电机驱动电路
驱动电机时，保证 H 桥上两个同侧的三极管丌会同 时导通非常重要。如果三极管 Q1和 Q2 同时导通， 那么电流就会从正极穿过两个三极管直接回到负极。 此时，电路中除了三极管外没有其他任何负载，因 此电路上的电流就可能达到最大值（该电流仅受电 源性能限制），甚至烧坏三极管。基于上述原因， 在实际驱动电路中通常要用硬件电路方便地控制三 极管的开关。 下图就是基于这种考虑的改进电路，它在基本 H 桥 电路的基础上增加了 4 个不门和 2个非门。4 个不 门同一个“使能”导通信号相接，这样，用这一个 信号就能控制整个电路的开关。而 2个非门通过提 供一种方向输人，可以保证任何时候在 H 桥的同侧 腿上都只有一个三极管能导通。
智能小车开发指导
本章目标
背景知识 基本知识 基本结构 模块设计 程序设计 扩展发挥
背景知识
背景知识
智能小车是陆地自主行驶车辆(Autonomous Ground Vehicle) 的一种。 AGV在社会生活的各个领域都有着非常广阔的应用前景。在 西方发达国家，移动式自主服务机器人已广泛应用于医疗福 利服务、商场超市服务、家庭服务等领域。 AGV在军事领域有着重要的应用价值。 (1)侦察、监视和目标搜索； (2)城市地形的军事行动； (3)爆炸物处理； (4)安全巡逻； (5)反雷战。
红外、激光、摄像头等技术
电机驱动模块
直流电机、步进电机
舵机转向模块 智能控制模块
微控制器(51系列、AVR系列、飞思卡尔)
电源模块
智能小车结构示意
舵机转向模块 循迹/探测模块
电机驱动模块
智能控制模块
探测/循迹模块
探测/循迹模块
红外光电管工作原理：红 外一体式发射接收器检测 黑线的原理为，由于黑色 吸光，当红外发射管发出 的光照射在上面后反射的 部分就较小，接收管接收 到的红外线也就较少，表 现为电阻比较大，通过外 接的电路就可以读出检测 的状态，同理当照射在白 色表面时发射的红外线就 比较多，表现为接收管的 电阻就比较小。
智能车入门知识资料
智能车的标准和平台兼容性挑战
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自动驾驶技术
自动驾驶技术是智能车的核心技术，未来将持续发展和应用，包括更高级别的自动驾驶技术，如完全自动驾驶和无人驾驶。
人工智能技术
人工智能技术在智能车中起到重要作用，未来将应用更多的人工智能算法和模型，实现更高级别的自动驾驶和车辆行为预测。
智能车的技术发展趋势
智能车将推动共享出行服务的快速发展，提供更高效、便捷、舒适的出行方式，降低城市交通压力。
智能车与普通汽车区别
智能车的定义
自动驾驶汽车是一种完全依靠智能化技术实现自动驾驶的汽车，无需驾驶员参与。
智能车的种类
自动驾驶汽车
辅助驾驶汽车主要依赖驾驶员的驾驶技能，通过智能化技术辅助驾驶员完成部分驾驶任务。
辅助驾驶汽车
无人驾驶汽车是一种完全依靠智能化技术实现自动驾驶，无需驾驶员参与的汽车。
无人驾驶汽车
02
01
智能车应符合国家相关安全标准的规定，如国家标准GB/T 38892-2020《车载智能网联设备通用技术条件》。
智能车的安全标准
国家标准
智能车还应符合国际相关标准，如ISO 26262《道路车辆功能安全》。
国际标准
各企业也会制定自己的企业标准，以确保产品的安全性能达到更高的水平。
企业标准
实验室检测
智能车的导航系统
04
智能车的安全性能
智能车需要具备优秀的操控稳定性和行驶平顺性，以保障乘员的安全。
车辆稳定性
碰撞保护
防撞预警系统
智能车的碰撞保护系统应能够有效减少碰撞对乘员的伤害，如配备安全气囊、预张紧安全带等。
智能车的防撞预警系统应能够及时发现潜在的碰撞风险，并采取相应的预警措施。
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这里说的驱动是指直流电机的驱动，虽然直流电机一通 电就能动，但是想要控制直流电机的运动速度，就需要 使用到电机驱动，电机驱动就是用来改变给予电机的电 压的大小和方向，以此来控制电机的转速大小和方向 驱动的基本原理是H桥 当所有开关都打开时，电机不通电，不运动 当开关A和开关D闭合，开关C和开关B断开时，电机正相 通电，电机正转 当开关b和开关D断开，开关C和开关B闭合时，电机反相 通电，电机反转
但是去除限位装置这个过程是不可逆的，因此 这种方式一般用的比较少
2.步进电机 从名字上可以得到，这种电机就是一步步的前进 通过给定的脉冲，每给定一个脉冲就前进一步，同 过给定脉冲的快慢就可以得到不同的速度，每一步 的大小是电机的固有参数 步进电机在邀控制精度的场合使用直流电机原理的时候，都学过电刷的概念，电刷 就是用来给电机换向的装置 但是电刷的存在会产生火花，摩擦力，接触不良等问 题，因此，直流电机分为有刷和无刷两种
最为常见的底盘，通过四个轮子的速度变化 可以实现前进，转弯等运动
缺点：当在转弯或者旋转运动时，内侧的轮胎 会出现打滑状态，打滑状态是无法控制的，因 此很难精准的确定小车的位置和方向
6.全向轮底盘 通过三个轮子的速度合成，可以实现任何方向的运动
比如当两个轮子同速同方向运动，另一个轮子不动 时，可以实现前进 通过三个轮子的同速同方向运动可以实现原地旋转
主动轮：提供动力，连接电机或者内燃机等
从动轮：被动运动，因为摩擦力而运动
车轮一共有四种基本的类型 1.标准轮
标准轮一共有两个自由度
一是绕轮轴的转动 二是以接地点为中心的垂直轴转动 绕轮轴的转动可以用电机实现，转动可 以用舵机实现
2.小脚轮 小脚轮存在两个自由度 由于结构原因，小脚轮一般作为从 动轮，即一般无动力施加
7.麦兊纳姆轮底盘 前进，转弯等和四驱车是相同的 当两侧的轮子同速度相反速度运动时，能够实现向 左或者向右的平行运动
电机是将电能转换为机械能的器件
电机分为直流电机和交流电机，这里讨论的电机都是直流电机
常用的电机分为三种：舵机，直流电机，步进电机
1.舵机 舵机本来是用来控制转向的，通过给不同的脉 冲信号，会处于不同的角度，以此来控制角度 可以通过去除舵机里的限位装置，可以使舵机 一直旋转，不同的脉冲信号就可以对应不同的 速度和方向了
1.两轮前后排布，前轮为可操纵标准轮，后轮 为动力标准轮
优点：结构简单，控制对象简单
缺点：小车难以平衡，容易倾倒，控制方式困难
2.两个动力标准轮平行排布，独立动力 当重心在轮轴以下时，可以实现平衡，类似不倒翁
当重心在轮轴以上时，是比较流行的两轮平衡小车， 通过陀螺仪等角度传感器反馈，使得小车平衡
无刷电机没有电刷，因为将换向的工作交给电机外的电 子调速器
现在流行的四旋翼使用的就是无刷电机
3.直流电机 除了无刷电机外的直流电机基本都是有刷的， 这种电机只要外部给予一个直流电压，就能够 动起来，外部给予的直流电压的大小可以改变 电机转速的大小 一般直流电机的转速很快，因此需要减速箱将速 度减慢 从物理知识可以知道，p=F*V,电机输出的功率是不 变的，当经过减速箱后，速度变慢了，输出的力就变 大了，这就是减速箱的作用
Write by tinb
简介 车轮 底盘
电机
驱动
可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作，不需要人为的管理； 能够实时显示时间、速度、里程，具有自动寻迹、寻光、避障功能，可程控行驶速度、
准确定位停车，远程传输图像等；
分为三部分——传感器，控制器，小车； 本次我们只讲解小车部分，对小车的各种部分进行介绍
3.瑞典轮
常见的有两种：
一种叫做麦兊纳姆轮，是瑞 典麦兊纳姆公司的专利 一种叫做全向轮 这两种轮子可以实现多方位的 运动，因此在机器人领域有着 十分广泛的应用，有独特的底 盘构造，在下面会有介绍
4.球形轮 可实现各个方向的运动，基本不 受制约 但是作为主动轮实现难度大，基本 不能实现
底板布局决定了运动方案和控制方法 布局要考虑三个因素：机动性，可控性，稳定性 要考虑不同的工作环境和实现的目标时，底板的适应度，以此来选择合适的底盘 接下来介绍几种常见的底盘
优点：结构简单，控制方法简单
缺点：只适合平坦路段
3.后轮两个独立动力轮，前轮无动力辅助轮 两个后轮可以通过不同的转速来实现转弯等动作 前轮为无动力辅助轮，可以是小脚轮，也可以是球形轮
4.前轮是动力轮，后轮是两个无动力的标准轮
用舵机（舵机的使用下面介绍）来调整方向， 转向和前进完全独立，便于控制
5.四驱底盘