硬件部分的合理安装是模型车能良好发挥的前提条件,这里主要介绍实际中的几点经验。
首先是舵机的安装,要想使前轮及时地反映舵机的控制,应尽量避免舵机不动、轮子能转动的情况,具体做法是使舵机输出连接件之间配合紧密,减少缝隙。前轮外倾角和前轮前束之间有一定的配合,前轮前束大,转向不利,电机的负荷也变大。
3.2 传感器设计与安装
3.2.1 光电管安装:
基于时间上和调试的考虑,设计使用了7对红外发射和接收光电管采取“一”字形排列的方式,相邻两光电管间隔20mm。为便于接收管接收路面反射回的红外光,安装时使发射管和接收管互相有一个倾角。通过给接收管加上一定长度的黑色套管减少相邻红外光的干扰,制作的光电管如图示:

图4.1 光电管
为提高光电管的前瞻性,安装时将其抬高置于小车前方并给30度的前倾角,综合抗干扰的因素,确定使发光管距地最大不超7cm。当采用光电管与摄像头结合策略时光电管采集的信息作为图像的第一条线,此时光电管应出现在摄像头的视野中,经试验最终确定安装离地高度6.5cm。
调试时观察不同接收管在黑线由远及近时的电压变化情况,确定各管的比较电压的值,配合调整黑管长度,使得检测的数据能灵活反映黑线位置变化。最后使光电管同处于一片白色的赛道上,将小车水平抬起到一定高度时,看到所有接收管几乎在同一时刻检测到“黑”的状态,放下时又几乎在同一时刻检测到全“白”的状态,此时大致调试完成,可以放到赛道上试跑。
3.2.2 摄像头安装:
摄像头有两种,CCD摄像头和CMOS摄像头。CMOS摄像头采集的图像信息虽没有CCD摄像头优越,但使用电压低,功耗少,故本设计采用CMOS摄像头的方式。摄像头的安装较为复杂,要调整好各个方面。CMOS摄像头的安装主要包括高度调整,倾角调整。
A)高度调整
提高摄像头的高度,可以在不改变倾角的条件下增大摄像头可视范围,但是,随着摄像头高度的提升,小车的重心会不断上移,不利于保持车身的稳定性。在小车高速过弯时,过高的重心可能产生明显的侧滑现象,甚至翻车。因此,在保证车身稳定性的前提下,尽可能的增加摄像头的可视范围是摄像头高度调整的目标。
B)倾角调整
倾角的大小主要关系到摄像头对前方路径的前探量。倾角越大,摄像头的前瞻性也就越强,这对于高速行驶的小车有利。但是倾角过大造成外界强光射入摄像头,增加了摄像头“失明”的风险,这就对抗干扰的算法提出了更高的要求。所以,在保证摄像头正常工作的前提下,适当增加倾角,对提高小车的行驶效果有利。
综合以上分析,并通过不断的试验调整,最终我们的摄像头安装调试如下:
摄像头高度:36cm
摄像头倾角:40度

图4.2 实际制作的小车
3.2.3 测速装置
主要有两种简易的测速方案:透射光栅式和光电管对管反射式。反射式传感器制作简单,只需手工用圆规和直尺画一个反射板,焊接简单的电压比较电路即可,且效果也能很好的满足要求,因此选用光电管反射传感器。

图4.3 传感器


