3.1 车体机械结构及调整
本届智能车大赛使用的车模统一为国产仿制韩国爱德美公司Matiz系列1:10模型车。
表3.1 模型车基本参数尺寸
该模型底盘采用等长双横臂式独立悬架，当车轮上下跳动时，车轮平面没有倾斜，但论据会发生较大变化，故车轮发生侧向滑移的可能性较大[]12。为此，我们对车体进行了一些改进。
调整主销后倾角可以改变模型车转向系统的性能，后倾角越大，车轮偏转后自动回正的力越大，轮胎与地面的摩擦力也相应增大。经过实际测试发现，比赛用的跑道摩擦力较低，且赛车中心偏后，前轮与路面间很容易打滑。赛车在高速入弯时打滑严重，因此需要调整主销后倾角，以增大其与地面的摩擦。
同实际汽车一样，底盘越低，赛车的稳定性越好，所以需要将模型车的底盘调整至尽量低。因为考虑到本届比赛增加了坡道，过低的底盘可能会造成赛车无法上坡，我们将车体的底盘高度确定为9～11mm，使模型车在能保证上坡的前提下尽量提高了稳定性。
为了减小侧滑，我们还增加了赛车的后轮距。经过上述调整，模型车的底盘性能已经可以满足智能车行驶的需要，改动情况如表3-2所示。
表3.2 模型车底盘改进
上一届的比赛经验告诉我们，舵机的响应速度对控制的效果影响巨大。所以提高舵机的响应速度成为了本届比赛机械改造的重点。
舵机最早出现在航模运动中，控制航模上的发动机、翼舵转向。在模型车上，舵机的输出转角通过连杆传动控制前轮转向。舵机内部具有位置反馈电路，使它的舵盘输出转角正比于给定的控制信号，因此对于它的控制可以使用开环控制方式。其控制信号是周期在20ms左右的脉冲信号，脉冲信号的宽度决定舵机输出舵盘的角度。
图3.1 舵机输出转角与控制信号脉宽之间的关系
舵机是具有较大迟延特性的对象，其迟延和其转角大小成正比，若能让舵机转过较小的角度，尽量增加前轮转角，则会大大提高其响应速度。实验证明确实如此，我们延长了舵机输出臂为原来的1.6倍，舵机输出特性明显改善，实验结果如下：
表3.3 舵机输出臂与前轮转角关系（1.5ms/10ms时回正）
图3.2 改造前后的舵机输出臂
3.2 摄像头的安装
“站得高看得远”这个道理同样可以应用到摄像头的安装上。摄像头的视野和它的安装高度及俯角相关，由于控制的需要，我们必须能够获得赛车前方至少50cm位置的黑线信息（见第二章赛车延迟特性分析一节），同时获取的图像宽度应当在60cm左右（跑道宽度为60cm）。
为了看到这个范围的赛道，我们将摄像头安装在了一条铝合金方杆上，高度约为45mm，倾角45°，即可以得到需要的视野，同时具有高度和倾角可调的设置，可以随时进行视野的微调。提高摄像头的安装高度可以获得更大的视野，减小倾角可以看得更远。但是过高的摄像头安装会明显影响赛车整体的中心，转向稳定性也将降低，同时使拍到的黑线变细，影响路径识别。摄像头前瞻距离的增加虽然可以看到更远的跑道，但也增加了看到临近赛道和其他干扰物的可能，增加了软件设计的难度。摄像头安装方式及视野范围如图3-3所示。
图3.3 摄像头安装及视野范围示意
摄像头安装固定方式如下：
图3.4 摄像头的安装
3.3 编码器的安装
图3.5 编码器安装示意
我们使用一个小型100线旋转编码器进行测速，如图所示，编码器通过一个定制的齿轮与主传动盘齿轮啮合，齿数比为18:76，即车轮转动一圈，编码器输出422个脉冲。
3.4 电路板安装
我们在设计电路板时，将主控电路、电源电路、驱动电路分离设计。主控板安装在电池正上方，驱动板和电源板层叠安装在电机正上方。
图3.6 电源板及主控板的安装
这种设计既能使系统各模块之间保持独立和可替换性，各模块间干扰较小，又能使赛车外观上更加简洁。
3.5 光电管的安装
图3.7 光电管的安装
3.6 小结
赛车的机械结构调整直接影响其速度，我们对模型车的机械结构进行了仔细的调整，重点调整了其前轮定位系统，小车转向灵敏，又能避免打滑，在相同的软件算法下具有最佳的表现。
我们经过反复的计算和实验，确定了摄像头的安装方式，使其视野范围恰好满足控制的需要。安装了微型编码器对赛车进行测速。
同时我们设计了前置光电管校正电路，对赛车在看不见情况下的控制策略进行校正，保证赛车贴线运动。
