多功能智能小车的设计页PPT文档共28页文档
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智能小车设计文档
目录一、智能小车硬件系统设计 .................... 错误!未定义书签。
1.1智能小车的车体结构选择............................................... 错误!未定义书签。
1.2智能小车控制系统方案................................................... 错误!未定义书签。
1.3电源系统设计................................................................... 错误!未定义书签。
1.4障碍物检测模块............................................................... 错误!未定义书签。
1.4.1超声波传感器......................................................... 错误!未定义书签。
1.5电机驱动模块................................................................... 错误!未定义书签。
1.5.1驱动电机的选择..................................................... 错误!未定义书签。
1.5.2转速控制方法......................................................... 错误!未定义书签。
1.5.3电机驱动模块......................................................... 错误!未定义书签。
1.6速度检测模块................................................................... 错误!未定义书签。
智能小车设计ppt课件
导航策略
当检测到障碍物时，采用绕行、停止等策略进行避障操作。
避障策略
硬件调试
检查电路连接是否正确，电源供电是否稳定，传感器是否工作正常等。
软件调试
采用单步调试、断点调试等方法对程序进行逐步排查，找出问题所在并进行修改。
问题解决方法
针对常见问题，如传感器失灵、小车无法直行等，提供相应的解决方法。同时，也可通过查阅相关资料、请教专业人士等方式寻求帮助。
问题三
智能小车的成本控制仍需改进。建议通过优化设计方案、降低采购成本、提高生产效率等措施，降低小车的制造成本和售价。
随着人工智能、物联网、云计算等技术的不断发展，智能小车将更加智能化、自主化和网络化，实现更高级别的自动驾驶和协同作业。
技术趋势
智能小车将在更多领域得到应用，如智能交通、智慧城市、智能家居等，成为未来智能生活的重要组成部分。
精确性
提高智能小车的导航精度和搬运精度，确保准确无误地完成任务。
设计目标
设计一款具有自主导航、避障、搬运等多种功能的智能小车，实现智能化、自动化运行。
稳定性
确保智能小车在各种环境下都能稳定运行，不出现意外情况。02CHAPTER
智能小车硬件设计
选用高性能、低功耗的微控制器，如STM32系列。
主控芯片类型
主控芯片原理
主控芯片优势
通过内部CPU、存储器和外设接口等资源，实现对小车各项功能的精确控制。
具有高集成度、高可靠性和易于开发等特点，满足智能小车复杂控制需求。
03
02
01
红外传感器
超声波传感器
陀螺仪传感器
加速度传感器
01
02
03
04
用于检测障碍物，实现避障功能。
当检测到障碍物时，采用绕行、停止等策略进行避障操作。
避障策略
硬件调试
检查电路连接是否正确，电源供电是否稳定，传感器是否工作正常等。
软件调试
采用单步调试、断点调试等方法对程序进行逐步排查，找出问题所在并进行修改。
问题解决方法
针对常见问题，如传感器失灵、小车无法直行等，提供相应的解决方法。同时，也可通过查阅相关资料、请教专业人士等方式寻求帮助。
问题三
智能小车的成本控制仍需改进。建议通过优化设计方案、降低采购成本、提高生产效率等措施，降低小车的制造成本和售价。
随着人工智能、物联网、云计算等技术的不断发展，智能小车将更加智能化、自主化和网络化，实现更高级别的自动驾驶和协同作业。
技术趋势
智能小车将在更多领域得到应用，如智能交通、智慧城市、智能家居等，成为未来智能生活的重要组成部分。
精确性
提高智能小车的导航精度和搬运精度，确保准确无误地完成任务。
设计目标
设计一款具有自主导航、避障、搬运等多种功能的智能小车，实现智能化、自动化运行。
稳定性
确保智能小车在各种环境下都能稳定运行，不出现意外情况。02CHAPTER
智能小车硬件设计
选用高性能、低功耗的微控制器，如STM32系列。
主控芯片类型
主控芯片原理
主控芯片优势
通过内部CPU、存储器和外设接口等资源，实现对小车各项功能的精确控制。
具有高集成度、高可靠性和易于开发等特点，满足智能小车复杂控制需求。
03
02
01
红外传感器
超声波传感器
陀螺仪传感器
加速度传感器
01
02
03
04
用于检测障碍物，实现避障功能。
《智能小车概述》PPT课件
• 光电传感器
3.3V
• 数字摄像头
5V
• 模拟摄像头
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ12V
• 光电码盘 （测速） 5V
舵机模块
赛车中控制前轮转向；
传感器直接上车说
LASER
• 右图为北科的激光智能车
• 激光车及使用激光为其传感器 并采用其激光的控制策略的智 能小车
• 检测一行数据，快速响应 • 传感器的布局 • 算法的实时性与可靠性 • 重心 机械的稳定性
• 解剖智能车 1) Laser 2) CCD/CMOS 3) electromagnetism
• 学做智能车
总体介绍
•汽车动态分析 •车速控制系统 •方向控制系统 •赛道检测系统 •电子控制系统 •策略规划系统 •行为决策系统 •路况记忆系统 •数据传输系统
MCU
MC9S12XS128 DSC
三、方便软件的编写
机械
• 机械主要包括车体的机械架构 • 传感器的安装（e.g. CCD的安装与激光管的阵列） • 稳定与重量的选择（螺丝的重量与重心） • 机械与风向即空气阻力摩擦阻力 • 有些地方需要数学建模（舵机的架构） • 轮胎：后倾角
外倾角 前束
软件
• 智能车的大脑
• 软件包括： • 数据的采集 • 数据的压缩与存储 • 数据的提取 • 算法的处理 • 速度控制 • 角度控制 • 与上位机（PC机）的沟通 • 通讯协议等协议的处理
• 从五个方面来说
• 1）硬件 • 2）机械 • 3）控制策略 • 4）软件 • 5）打酱油
学做智能车
硬件
• 何为硬件？
• 硬件就是基于底层电路的设计与开发
硬件
2）硬件需要掌握的知识
•
多功能智能小车的设计页PPT文档共28页文档
21、要知道对好事的称颂过于夸大，也会招来人们的反感轻蔑和嫉妒。——培根 22、业精于勤，荒于嬉；行成于思，毁于随。——韩愈
23、一切节省，归根到底都归结为时间的节省。——马克思 24、意志命运往往背道而驰，决心到最后会全部推倒。——莎士比亚
25、学习是劳动，是充满思想的劳动。——乌申斯基
多功能智能小车的设计页PPT文档
1、战鼓一响，法律无声。——英国 2、任何法律的根本；不，不成文法本 身就是 讲道理 ……法 律，也 ----即 明示道 理。— —爱·科 克
3、法律是最保险的头盔。——爱·科 克 4、一个国家如果纲纪不正，其国风一 定颓败 。—— 塞内加 5、法律不能使人人平等，但是在法律 面前人 人是平 等的。 ——波 洛克
谢谢！
智能小车设计 PPT
2、1 智能小车硬件设计
2、电机及驱动模块的选择方案
方案一:选择普通直流电机。 直流电机能够通过减速齿轮 增大扭力,提高带负载能力。直流 电机的优点是:价格廉价,驱动控 制容易,但不能做到精确控制是其 一大弱点。
2、1 智能小车硬件设计
方案二:选择步进电机。 步进电机的特点是:能够精确控 制电机选择步数与角度,能良好的达 到题目要求的精确度。 考虑到题目性能要求,我们选择 了步进电机,同时采纳电机驱动芯片 BA6845FS。BA6845FS包罗两个独立 的H桥电路。直截了当给芯片上电, 即可实现电机的驱动。此芯片集成 度高,电路简单,控制方便可靠,体积 小,效率高。
智能小车设计
主要报告内容
一、题目要求及设计思路简介 二、智能小车系统设计 三、系统关键问题分析及解决方案 四、系统实现及测试 五、指导教师点评
主要报告内容
一、题目要求及设计思路简介 二、智能小车系统设计 三、系统关键问题分析及解决方案 四、系统实现及测试 五、指导教师点评
1、1 题目要求简介
题目要求两辆小车在如右图所示的赛道上 实现如下功能: 1、 基本要求
1、2 设计思路介绍
智能小车功能需求
精准寻迹 快速行进 位置同步 自主超车
完成功能需求 所需的模块
光电检测模块
电机及驱动模块 无线通讯模块
主处理模块 供电系统模块
解决方案
红外传感器 +
步进电机 +
ARM控制板 +
无线收发
主要报告内容
一、题目要求及设计思路简介 二、智能小车系统设计 三、系统关键问题分析及解决方案 四、系统实现及测试 五、指导教师点评
2、1 智能小车硬件设计
3、位置同步方案
2024版智能小车控制PPT课件
作用原理
不同类型的传感器具有不同的作用原理。例如，超声波传感器通过发射超声波 并接收其反射波来测量距离；红外线传感器则利用红外线的反射或吸收特性来 检测物体；摄像头则通过捕捉图像信息来实现视觉感知。
电机驱动方式及性能比较
电机驱动方式
智能小车的电机驱动方式主要有直流电机、步进电机、伺服电机等。这些电机具有不同的特点和适用场景，需要 根据智能小车的实际需求来选择合适的电机。
要点一
深度学习在路径规划中的应用
要点二
强化学习在路径规划中的应用
随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习技术 应用于路径规划中，通过训练神经网络模型来学习路径规划 策略，提高路径规划的智能化水平。
强化学习是一种通过与环境交互来学习策略的机器学习方法， 可以应用于路径规划中，通过不断试错来学习最优路径规划 策略。
实施效果评估
通过实际测试和数据分析，评估避障策略的实施效果，并进行优 化和改进。
06
智能小车调试与性能评估
硬件组装注意事项
选择合适的组件和配件，确保其 质量和性能符合设计要求。
按照电路图和说明书正确连接各 个模块，避免出现短路或断路现
象。
注意电源线的接线方式，确保正 负极正确连接，避免反接或虚接。
传感器数据采集与处理策略
传感器类型选择
根据智能小车功能需求，选择合适的 传感器，如超声波、红外、陀螺仪等。
数据采集与处理
设计合理的数据采集电路和信号处理 算法，提高传感器数据的准确性和稳 定性。
电机控制算法实现与优化
电机控制算法
实现基本的电机控制算法，如PID控制、 模糊控制等，确保小车能够稳定、准确地 行驶。
04
路径规划与导航技术探讨
不同类型的传感器具有不同的作用原理。例如，超声波传感器通过发射超声波 并接收其反射波来测量距离；红外线传感器则利用红外线的反射或吸收特性来 检测物体；摄像头则通过捕捉图像信息来实现视觉感知。
电机驱动方式及性能比较
电机驱动方式
智能小车的电机驱动方式主要有直流电机、步进电机、伺服电机等。这些电机具有不同的特点和适用场景，需要 根据智能小车的实际需求来选择合适的电机。
要点一
深度学习在路径规划中的应用
要点二
强化学习在路径规划中的应用
随着深度学习技术的发展，越来越多的研究将深度学习技术 应用于路径规划中，通过训练神经网络模型来学习路径规划 策略，提高路径规划的智能化水平。
强化学习是一种通过与环境交互来学习策略的机器学习方法， 可以应用于路径规划中，通过不断试错来学习最优路径规划 策略。
实施效果评估
通过实际测试和数据分析，评估避障策略的实施效果，并进行优 化和改进。
06
智能小车调试与性能评估
硬件组装注意事项
选择合适的组件和配件，确保其 质量和性能符合设计要求。
按照电路图和说明书正确连接各 个模块，避免出现短路或断路现
象。
注意电源线的接线方式，确保正 负极正确连接，避免反接或虚接。
传感器数据采集与处理策略
传感器类型选择
根据智能小车功能需求，选择合适的 传感器，如超声波、红外、陀螺仪等。
数据采集与处理
设计合理的数据采集电路和信号处理 算法，提高传感器数据的准确性和稳 定性。
电机控制算法实现与优化
电机控制算法
实现基本的电机控制算法，如PID控制、 模糊控制等，确保小车能够稳定、准确地 行驶。
04
路径规划与导航技术探讨
智能小车概述ppt教案-2024鲜版
2024/3/28
28
代码规范及可读性提升途径
使用有意义的变量名
避免使用无意义的字符或数字作为变量名。
添加必要的注释和文档
对关键函数和类添加注释和文档说明，便于 他人理解和维护代码。
2024/3/28
29
05
实验验证与性能评估
2024/3/28
30
实验环境搭建和测试方法论述
1 2
搭建智能小车实验平台
2024/3/28
可以邀请一些表现优秀的学员 进行分享，让他们谈谈自己的 学习方法和经验，以供其他学 员借鉴和学习。
鼓励学员提出自己的问题和建 议，以便更好地改进和完善课 程内容，提高教学效果。
37
行业前沿动态关注以及创新应用探索
介绍智能小车领域的最新研究成 果和前沿技术动态，如深度学习 、计算机视觉、SLAM等技术在
ZigBee技术
4G/5G通信技术
提供高速、低延时的通信服务，支持 智能小车的远程控制和实时数据传输 。
一种低功耗、低成本的无线通信技术 ，适用于智能小车之间的组网通信。
2024/3/28
10
人工智能技术在智能小车中应用
机器学习算法
通过训练数据自动提取特征并优 化模型参数，提高智能小车的自
主决策能力。
8
控制技术
PID控制
通过比例、积分、微分三 个环节对智能小车进行精 确控制，实现速度、位置 和角度的稳定控制。
2024/3/28
模糊控制
模拟人的模糊思维，对复 杂、不确定的环境进行有 效控制。
神经网络控制
利用神经网络的自学习和 自适应能力，对智能小车 进行高级别的控制。
9
通信技术
无线通信技术
(2024年)智能小车课件
、定位精度高的优点，但受信号遮挡和多径效应等因素影响。
2024/3/26
02 03
超声波定位
利用超声波传感器发射超声波并接收反射波，通过测量反射时间计算小 车与障碍物之间的距离和位置信息。具有成本低、实现简单的优点，但 受环境噪声和温度等因素影响。
视觉定位
通过摄像头捕捉图像信息并利用计算机视觉技术对图像进行处理和解析 ，提取出特征点并进行匹配和定位。具有信息丰富、精度高的优点，但 受光照、天气等环境因素影响较大。
选型建议
02
根据项目需求和预算，选择合适的硬件平台；
硬件连接与配置
03
电源、电机、传感器等设备的连接与配置方法。
28
软件编程环境与工具介绍
编程环境安装与配置
如Arduino IDE、Visual Studio Code等；
编程语言选择
C/C、Python等，根据项目需求和硬件平台选择；
调试工具与方法
2024/3/26
16
2024/3/26
04
CATALOGUE
导航与定位技术
17
导航方式分类及特点
2024/3/26
惯性导航
利用陀螺仪和加速度计等惯性传感器测量小车的加速度和角速度，通过积分计算得到小车 的位置和姿态信息。具有自主性强、不受外界干扰的优点，但存在误差累积问题。
视觉导航
通过摄像头捕捉图像信息，利用计算机视觉技术对图像进行处理和解析，提取出道路、障 碍物等特征信息，实现小车的导航。具有信息丰富、精度高的优点，但受光照、天气等环 境因素影响较大。
实现方法
开发手机APP，实现用户界面和控制逻辑；在小车上搭载无线通讯模块和控制器，接收并执行手机 APP发送的控制指令。
多功能智能小车的设计27页PPT
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寻迹子程序
循迹检测开始
PINA&0X38=0X00 N
PINA&0X38=0X08 N
PINA&0X38=0X30 N
PINA&0X38=0X20 N
PINA&0X38=0X28 N
PINA&0X38=0X30 N
PINA&0X38=0X38
返回
Y 出界，后退探测 熄灭全部LED
Y 转右点亮右边 LED
MC33886驱动电机原理
电机 供电 电源
MC33886
电 机 驱 动
保护电路
左电机
+5V直 流逻辑电平
右电机
保护电路
元件安装
前 测障红外传感器
光敏电阻
跳绚霓虹灯
蜂鸣器 后
寻迹光电开关 车体中心
转向灯
数据采集原理
A/D转换技术——A/D转换器将电位器输入的模拟电 压转换成数字量，然后送入单片机进行处理。
Y 前 进 两 个 LED 点 亮
Y 转左点亮左边 LED
Y 直行点亮两个 LED
Y 前进点亮两个 LED
Y 十字线或终点转 左探测
硬件看门狗电路
MCU监控电路，即看门狗电路，时刻监视着单片机的运行状态， 当单片机进入死寻环或死机后，复位单片机，使系统重启，从而 保证系统的正常运行。它实际上是一个定时器，这个定时器只要 上电就开始运行，当外界给它一个跳变的脉冲时，定时器就清零。 如果外界超过一定时间没有跳变脉冲输入，则该定时器一直运行 到溢出，这时就会输出复位信号。在实际的系统中，单片机的一 个引脚接到看门狗电路的输入端，并每隔一段时间改变该引脚的 输出电平，使看门狗定时器清零，这叫做运行喂狗指令。当单片 机进入死寻环或死机而无法再持续执行喂狗指令时，看门狗就复 位单片机。
寻迹子程序
循迹检测开始
PINA&0X38=0X00 N
PINA&0X38=0X08 N
PINA&0X38=0X30 N
PINA&0X38=0X20 N
PINA&0X38=0X28 N
PINA&0X38=0X30 N
PINA&0X38=0X38
返回
Y 出界，后退探测 熄灭全部LED
Y 转右点亮右边 LED
MC33886驱动电机原理
电机 供电 电源
MC33886
电 机 驱 动
保护电路
左电机
+5V直 流逻辑电平
右电机
保护电路
元件安装
前 测障红外传感器
光敏电阻
跳绚霓虹灯
蜂鸣器 后
寻迹光电开关 车体中心
转向灯
数据采集原理
A/D转换技术——A/D转换器将电位器输入的模拟电 压转换成数字量，然后送入单片机进行处理。
Y 前 进 两 个 LED 点 亮
Y 转左点亮左边 LED
Y 直行点亮两个 LED
Y 前进点亮两个 LED
Y 十字线或终点转 左探测
硬件看门狗电路
MCU监控电路，即看门狗电路，时刻监视着单片机的运行状态， 当单片机进入死寻环或死机后，复位单片机，使系统重启，从而 保证系统的正常运行。它实际上是一个定时器，这个定时器只要 上电就开始运行，当外界给它一个跳变的脉冲时，定时器就清零。 如果外界超过一定时间没有跳变脉冲输入，则该定时器一直运行 到溢出，这时就会输出复位信号。在实际的系统中，单片机的一 个引脚接到看门狗电路的输入端，并每隔一段时间改变该引脚的 输出电平，使看门狗定时器清零，这叫做运行喂狗指令。当单片 机进入死寻环或死机而无法再持续执行喂狗指令时，看门狗就复 位单片机。
智能小车控制PPT课件
• 提示：此模块不宜带电 连接，若要带电连接，则 先让模块的GND端先连接， 否则会影响模块的正常工 作。
第13页/共29页
超声波测距模块时序图 • 从模块时序图可以看出，只需要提供一个短期的10uS脉
冲触发信号，超声波即可进行距离测量工作。 • 该模块被触发后，超声波发射头将发出8个40kHz周期
电平，同时检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响 信号。 • 回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通 过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。 • 公式: uS/58=厘米；或者uS/148=英寸。 • 建议测量周期为60ms 以上，以防止发射信号对回响信号 的影响。
第14页/共29页
设计目的
•
熟练掌握单片机系统设计与调试方法；
•
掌握智能小车控制原理；
•
掌握光电开关、超声模组、循迹传感器的工作原理及使用方法；
•
掌握电路板设计与制作及电子产品组装、制作与调试技术。
第1页/共29页
设计内容
• 1．利用提供的小车套件组装一辆小车，设计循 迹线路并组装循迹传感器和避障装置；
• 2．设计小车电机驱动板、寻迹模块、避障模块 电路，绘制电路原理图并制作PCB电路板；
第5页/共29页
电机模块
• 方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。 由于其转过的角度可以精确的定位，可以实 现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采 用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力 矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转 速时会急剧下。
小车怎么转弯呢？怎么直行？
第15页/共29页
小车控制方式
• 当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不 变的90度和180度的转弯。
第13页/共29页
超声波测距模块时序图 • 从模块时序图可以看出，只需要提供一个短期的10uS脉
冲触发信号，超声波即可进行距离测量工作。 • 该模块被触发后，超声波发射头将发出8个40kHz周期
电平，同时检测回波。一旦检测到有回波信号则输出回响 信号。 • 回响信号是一个脉冲的宽度成正比的距离对象。可通 过发射信号到收到的回响信号时间间隔可以计算得到距离。 • 公式: uS/58=厘米；或者uS/148=英寸。 • 建议测量周期为60ms 以上，以防止发射信号对回响信号 的影响。
第14页/共29页
设计目的
•
熟练掌握单片机系统设计与调试方法；
•
掌握智能小车控制原理；
•
掌握光电开关、超声模组、循迹传感器的工作原理及使用方法；
•
掌握电路板设计与制作及电子产品组装、制作与调试技术。
第1页/共29页
设计内容
• 1．利用提供的小车套件组装一辆小车，设计循 迹线路并组装循迹传感器和避障装置；
• 2．设计小车电机驱动板、寻迹模块、避障模块 电路，绘制电路原理图并制作PCB电路板；
第5页/共29页
电机模块
• 方案1：采用步进电机作为该系统的驱动电机。 由于其转过的角度可以精确的定位，可以实 现小车前进路程和位置的精确定位。虽然采 用步进电机有诸多优点，步进电机的输出力 矩较低，随转速的升高而下降，且在较高转 速时会急剧下。
小车怎么转弯呢？怎么直行？
第15页/共29页
小车控制方式
• 当两个直流电机转向相反同时转速相同时就可以实现电动车的原地旋转，由此可以轻松的实现小车坐标不 变的90度和180度的转弯。
智能小车机械部分.ppt
智能小车
机械部分
机械控制原理框图
单片机
直流减速电机
小车运动
舵机 双摇杆机构
小车转向
小 车 装 配 图
后轮连接部分
电机支架
后轮支架
后 轴
滚动轴承
优点：
摩擦阻力小，功率消耗小， 外 圈
机械效率高，易起动。
尺寸标准化，具有互
滚动体
换性，便于安装拆卸， 维修方便。
内圈
结构紧凑，重量轻，
轴向尺寸更为缩小。 精度高，转速高，磨损小，
ctgβ-ctgα=M/L
能满足不同类型、不同规律运动要求和动力要求； 容易制造，并能获得较高的制造精度。
旋转编码器的连接
轴套
编码器支座
收获与总结
CAD软件的使用。 零件的设计。 装配与加工。
保持架
使用寿命长。
适用于大批量生产，质量稳定可靠，
生产效率高。具有自动调新的性能。
四连杆机构
转向原理 ---阿克曼原理
转弯时因轮距与轴距的
关系，两前轮转角不同，内 侧轮转向角比外侧转向角大， 要使车辆转向顺利，车轮在 地面纯滚动而不产生滑移， 必须一点，这是阿克曼原理。 此时，转向的内外轮转角关 系为 ：
机械部分
机械控制原理框图
单片机
直流减速电机
小车运动
舵机 双摇杆机构
小车转向
小 车 装 配 图
后轮连接部分
电机支架
后轮支架
后 轴
滚动轴承
优点：
摩擦阻力小，功率消耗小， 外 圈
机械效率高，易起动。
尺寸标准化，具有互
滚动体
换性，便于安装拆卸， 维修方便。
内圈
结构紧凑，重量轻，
轴向尺寸更为缩小。 精度高，转速高，磨损小，
ctgβ-ctgα=M/L
能满足不同类型、不同规律运动要求和动力要求； 容易制造，并能获得较高的制造精度。
旋转编码器的连接
轴套
编码器支座
收获与总结
CAD软件的使用。 零件的设计。 装配与加工。
保持架
使用寿命长。
适用于大批量生产，质量稳定可靠，
生产效率高。具有自动调新的性能。
四连杆机构
转向原理 ---阿克曼原理
转弯时因轮距与轴距的
关系，两前轮转角不同，内 侧轮转向角比外侧转向角大， 要使车辆转向顺利，车轮在 地面纯滚动而不产生滑移， 必须一点，这是阿克曼原理。 此时，转向的内外轮转角关 系为 ：
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