第二章 智能车机械设计
智能车的机械结构是智能车硬件设计中一个不容忽视的地方，一个好的软件算法，倘若没有好的机械结构为支撑是不可能达到预期的效果的。经过再三的思索，对本智能车的机械结构做出以下的调整。
2.1传感器的安装
摄像头用来检测道路的信息，相当于人的眼睛，其视野范围和前瞻决定了小车的过弯性能和速度。所以摄像头的安装方式要适当。摄像头的安装方案有两种：一种是横着安装，另一种是旋转90度安装。
横着安装水平方向的视野开阔一些，底端的视野有30多cm,顶端的视野可达80-90cm，在直道和弯道上完全覆盖了小车转弯所需要的视野范围，不至于迷失黑线跑出赛道。由于这样安装水平方向的分辨率很高每行至少要40-50个点，所以对单片机A/D采样频率要求很高。对MC9S12DG128来说如果不超频的情况下每行只能采到8个点，由于图像失真在顶端无法采集到黑线所以要适当的超频。在超频情况下，虽然MC9S12DG128的总线频率可达40多MHZ，可以完全采集到黑线，但是由于夏天气温比较高，在实验中小车会发生程序跑飞的现象，后果很严重。而且横着安装在直道上视野太宽很容易看到赛道边缘以及地面，这样干扰很大，对滤波算法要求很高。并且这样安装垂直方向的视野有一定的限制，若要保证顶端有90CM的前瞻，底端至少有30CM的图像丢失。过弯产生一定的风险。所以本智能车选择第二种方案。
相比而言旋转90度安装，水平方向的视野要相对狭窄，若同样保证90CM的前瞻，底端的宽度有22CM左右，顶端65CM，可以达到避免地面干扰的效果。同时底端仅有不到20CM的图像丢失，而且摄像头的仰角相对较低克服反光的问题，这样过弯的时候会有安全保障。旋转90度安装后相对于原来的水平方向上只需要采集20几个点（相当于20几行数据）可清楚的反映路况，不需要过多的超频，总线频率只需32MHZ即可，避免程序跑飞的情况。原来的垂直方向采集40几行（相当于40列数据），这样即使过弯道时最顶端一行黑线也能采到3-5个点，完全可以用于控制算法，效果相对较好。
摄像头所架的高度一定要适宜，过高会导致看到的视野过大，造成黑线变得太细，还会导致重心不均匀产生摇晃，严重时导致过弯的时候翻车。架的太低又影响前瞻，还会出现反光的情况，影响采样。合适的高度可以就使车的重心往前移，避免在车子转弯过程中由于车体前部重量太轻而产生的侧滑现象。
经过反复的调试摄像头安装位子是：
经过反复的调试摄像头安装位子是：
镜头距地盘 30CM
支架距车最前端11CM
安装摄像头的底座和支杆均产用刚度较大质量轻的铝合金，以防晃动。
其安装图片如图2.1：
其安装图片如图2.1：
图2.1 摄像头支架安装图
2.2舵机的安装
舵机转向是系统中一个较大时间常数的惯性环节。
由于大赛采用的舵机的工作速度为0.16s/60度，对于对快速性要求极高的智能小车来说，是影响其速度的一个重要因素，特别是对于前瞻不够远的智能小车。当舵机所需转动幅度一定时，长转臂要比短转臂转动的机械角要小，即响应更快，为了提高舵机的响应速度，本智能车采用了增长力臂的方法，转臂加长至3.5cm，而且力臂的材料刚度较大，避免转向时发生形变，这样克服了
原舵机力臂刚度不够导致的响应延时问题。其安装图片如图2.2：
图2.2 舵机的安装图
2.3测速传感器的安装
为了减轻智能车的重量，测速时尽量选用重量轻精度高的传感器，因此，本系统车速检测单元采用日本OMRON公司的E6A2-C型旋转编码器作为车速检测元件，质量为35g，安装在智能车从动轮上。为了不影响加速性能，编码器的传动齿轮较小，基本上和电机的齿轮相同，齿轮之间夹角小于120度。这样安装齿轮咬合很好，即避免由于齿轮咬合太紧以致加重负载，同时也避免了因过松而出现的在转动中齿轮撞击的现象，减少电机的摩擦损耗和噪音。其安装图片如图2.3：
为了减轻智能车的重量，测速时尽量选用重量轻精度高的传感器，因此，本系统车速检测单元采用日本OMRON公司的E6A2-C型旋转编码器作为车速检测元件，质量为35g，安装在智能车从动轮上。为了不影响加速性能，编码器的传动齿轮较小，基本上和电机的齿轮相同，齿轮之间夹角小于120度。这样安装齿轮咬合很好，即避免由于齿轮咬合太紧以致加重负载，同时也避免了因过松而出现的在转动中齿轮撞击的现象，减少电机的摩擦损耗和噪音。其安装图片如图2.3：
图2.3 测速传感器的安装
