第四章 机械设计
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更新于2008-08-22 15:39:41

4.1 车模机械调整

机械的调整对于系统有很大的影响。系统是要由机械来承载的,不管是信号的采集(包括路径信息的采集和速度信息的采集)还是执行动作(包括舵机控制转向直流电机控制速度),都有机械部分来支撑。


图4.1 车模机械部分主要调整图


如图示4.1,车模机械部分主要做了以下调整和改进工作:

a) 介于新模型车的传动大齿轮与主轴有明显的打滑现象,因此对后轮传动机构做调整,微调齿轮内部定位螺母的位置。同时调整了大齿轮两侧压板对于齿轮的压紧力,适度调节了齿轮所受载荷,避免打滑现象,更避免电机的超负荷运转。

b) 前轮前束:调节舵机与前轮间拉杆的长度,使前轮中心线与车体纵向中心线成夹角,形成“内八字”,可保证小车的行驶性能,减少轮胎的磨损。并对于关键连接部位使用双螺母进行锁紧。

从组装车模开始就要考虑机械结构的合理性,提供的舵机带动前轮转动的连杆长短不一样,这样就有可能造成左右转向的不对称性,非线性明显,造成某一方向转向正常而另一方向转不过去的情况。改进中使用了等臂的连杆,将舵机固定在车体的中心部分,使得前轮转向对称,非线性得到了明显的改善。

小车在赛道上跑时还发现有时偏离黑线一侧行驶,调整舵机零位后,跑一段时间后就又会出现这种情况。舵机与连杆的衔接是使用三个模块来实现的,

与舵机相连的是使用花键固定的,产生的相对移动很小。与连杆衔接的模件是使用螺栓螺母来固定的,相对移动也很小。将前两个模件连接起来的模件是靠压紧力来实现的,非常容易产生相对移动,通过扳动前轮发现产生机械零位变化的正是这个部件的问题,使用胶把三个模件胶合起来,重新确定零位,小车在行驶中就保持骑在黑线上,达到了固定零位的目的。

4.2 传感器的固定

4.2.1 摄像头的固定


出于对车身重心位置以及探测前瞻量的考虑,摄像头最好装在车身前部,以平衡重心并获得较大的前瞻量。

实现增加前方道路的前瞻距离,可以有两种方法,首先考虑把摄像头的高度架高,其次可以考虑增大摄像头的张角。增大张角使得捕获的视场变形较为严重,而且光线容易直射入镜头,造成逆光的环境,导致采集不到赛道的信息,容易产生误判。架高摄像头,视场变形小,受光线直射入镜头的概率小。在固定探测部分的时候应该考虑采样间隔的大小,以免丢失黑线信息,另外避免过多的不必要的信息进入摄像头。采用的为架高摄像头的固定方式。

在舵机位置改变的情况下,可以将摄像头支架装在原舵机的位置。如图4.2所示。这种固定方式在安装了电池之后的情况下,车身重心基本处于前后两轮的中心位置,有较好的过弯性能。但是其缺点就是不够稳定,由于车模底盘强度有限,摄像头支架在车模加速减速时摆动非常大,甚至带动整个车身晃动,影响对黑线位置的判断以及车模行驶的平稳性。



图4.2 摄像头固定方案1


在舵机位置不变的情况下,可以将摄像头支架装在舵机与立柱之间的位置。如图4.3所示。这种固定方式比较稳定,不会产生较大的晃动,且重心位置稍微偏后,可以获得较好的加速性能和前轮舵机的灵活性,但是过急弯的性能稍差。



图4.3 摄像头固定方案2


4.2.2 测速传感器的固定

速度传感器的固定使用定位销将栅盘与车模后轮的传动轴定位固定,但是光耦的固定需要一个与栅盘的扇面平行的支架,车模没有适合的固定位置,所以必须考虑设计制作支架。结合车模的机械结构,及刚度要求,最终确定了支架设计,完成了制作,参见装配后的效果如图4.4。



图4.4 测速部分的固定

 

 

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