第三章 机械设计
3.1机械部分组成
智能车机械组成包括：车身，车轮，电池，CMOS摄像头及其支架，舵机及其连杆，直流电机及其传动齿轮，ST188红外传感器 / 旋转编码器及其固定板，PCB电路板，MC9S12DG128单片机最小系统。
3.2机械设计初版
初版设计的智能车未对车模进行任何的改装，舵机、直流电机、电池的位置均未进行改变，如图3.1所示：
图3.1 智能车机械初版设计图
3.2.1各部分安装
1）摄像头
使用工程训练中心加工的角钢支架，质量较重，将摄像头安装于支架的顶端。由于购买的摄像头前端为非广角镜头，需要安装一定的高度，才能采集足够的赛道信息。最终将摄像头固定在39cm的高度。
2）红外传感器
使用塑料胶固定于车身后部，使红外传感器的发射和接收端对准车后轴上的码盘。
3）PCB和最小系统
考虑到智能车后部直流电机的电磁干扰，PCB板和直流电机间隔了一定的距离。最小系统和PCB板分别按前后关系固定在一个大的万能板上。
4）舵机
未对舵机的安装位置进行任何改动，如图3.2所示：
图3.2 舵机安装图
3.2.2出现的问题
1）摄像头安装在车身最前部，使得重心严重靠前靠上。在后期的调试过程中速度增加会造成上下抖动现象，大大影响了最大速度的提高。
2）红外传感器固定的不够稳固，使得测速部分有较大偏差。
3）最小系统和PCB板分离开来，之间的连线通过万能板实现，引起了外部引线过多、硬件稳定性差、不够美观等问题。
4）在舵机不上电时，手动转动舵机，舵机的转向不够平滑，尤其在0度转角位置附近。
3.3 机械部分再版
再版设计的智能车针对以上问题进行了改进，其设计图如图3.3所示：
图3.3 智能车机械再版设计图
初版和再版智能车实物效果图如图3.4、3.5所示：
图3.4 智能车初版实物图 图3.5 智能车初版实物图
1）摄像头不再安装在最前端，而是安装在前轮后方。并且使用了更轻质的铝合金作为支架材料，这样使得重心得到明显改善。
2）改用旋转编码器进行电机测速，解决了以前红外传感器安装不够稳固、输出信号受光线强弱影响等问题，如图3.6、3.7所示：
图3.6 速度传感器初版 图3.7 速度传感器再版
3）重新设计PCB，将最小系统直接插在焊有排针的PCB板上，大大减少了外部接线和电路板总体积。
4）舵机响应速度是整车过弯速度的一个瓶颈。为了提高舵机响应速度，我们尝试对舵机的安装进行改进。增高舵机的安装位置，相当于增大了舵机的力臂，使得转向更圆滑更灵敏，因此我们对舵机拉杆位置和舵机的安装高度进行了调整，使用铝合金垫板将舵机安装位置增高26mm，并通过连接板将舵盘与拉杆相连，使拉杆到舵机中心的距离增大了1.24倍。这样，舵机转过相同的角度时，拉杆行程增大了1.24倍，提高了转向机械性能。如图3.8、3.9所示：
图3.8 舵机安装初版
图3.9 舵机安装再版
