同濟(jì)方舟技術(shù)報(bào)告

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1、第五屆全國大學(xué)生“飛思卡爾"杯智能汽車競賽技術(shù)報(bào)告學(xué)校：同濟(jì)大學(xué)隊(duì)伍名稱：同濟(jì)方舟參賽隊(duì)員：謝樂寅李婕劉秋雨邵龍彪胡濤帶隊(duì)教師：羅峰曹靜關(guān)于技術(shù)報(bào)告和研究論文使用授權(quán)的說明本人完全了解第五屆全國大學(xué)生“飛思卡爾”杯智能汽車競賽關(guān)保留、使用技術(shù)報(bào)告和研究論文的規(guī)定，即：參賽作品著作權(quán)歸參賽者本人，比賽組委會(huì)和飛思卡爾半導(dǎo)體公司可以在相關(guān)主頁上收錄并公開參賽作品的設(shè)計(jì)方案、技術(shù)報(bào)告以及參賽模型車的視頻、圖像資料，并將相關(guān)內(nèi)容編纂收錄在組委會(huì)出版論文集屮。參賽隊(duì)員簽名：帶隊(duì)教師簽名：日期：目錄II第一咅弓I言I第二章機(jī)械鳥需二［二二二二二二二二二二［二二二二

2、二二二II二二二二二二二二32」架橋方案的選取32.1.1運(yùn)用滑動(dòng)模式32.1.2運(yùn)用折龕模式42.1.3運(yùn)用聯(lián)合車體的折疊模式42.2大車構(gòu)成52.3拖動(dòng)系統(tǒng)82.3.1電機(jī)一拖動(dòng)系統(tǒng)82.3.2電機(jī)二拖動(dòng)系統(tǒng)9第三章電方案概述113」光電道路識(shí)別方案113.2超聲波傳感器113.3角度傳感器133.4ZigBee133.3.1ZigBee協(xié)議簡介133.3.2ZigBee網(wǎng)絡(luò)拓?fù)湫问?5第四章電路設(shè)計(jì)184」核心控制器模塊184.1.1MC9S08QE128功能概述194丄2最小系統(tǒng)電路設(shè)計(jì)204.2電能分配模塊224.2.1LM2596-5.0開

3、關(guān)穩(wěn)壓電路224.2.2LM1117三端穩(wěn)壓電路234.2.3MC34063DC-DC升壓電路24第五章控制算法詳解275.1障礙物檢測：275.2架橋動(dòng)作規(guī)劃295.3小車自動(dòng)泊車邏輯305.4參演小車主函數(shù)邏輯325.4.1架橋大車的主函數(shù)邏輯325.4.2小車的主函數(shù)邏輯355.5ZigBee網(wǎng)絡(luò)調(diào)度邏輯39第六章結(jié)論41參考文獻(xiàn)I附錄II附錄一II附錄二III第一章引言本論文按照第五屆“飛思卡爾”杯全國大學(xué)生智能汽車競賽創(chuàng)意組比賽的要求,按照組委會(huì)確定的“抗震救災(zāi)，綠色家園”的主題，整個(gè)系統(tǒng)展示地震發(fā)生過后，兩輛救援小車通過層層障礙，最后在口動(dòng)

4、架橋車的幫助下越過天塹，成功抵達(dá)安全救援地點(diǎn)的過程。在機(jī)械方面我們采用了大賽要求的VEX套件，通過巧妙的設(shè)計(jì),搭建了伸縮自如、功能強(qiáng)大的自動(dòng)架橋車；在控制方面采用飛思卡爾公司的MC9S08QE128芯片，結(jié)合超聲波測距傳感器、光電巡線傳感器、紅外光電開關(guān)、角度傳感器等，使救援小午和架橋車-變得耳聰目明，身手矯捷。系統(tǒng)的調(diào)度采用無線傳感器網(wǎng)絡(luò)ZigBee技術(shù)，這次組建的是星型網(wǎng)絡(luò)。ZigBee的引入讓系統(tǒng)成員擁有互相交流的能力，保證系統(tǒng)靈活順暢的運(yùn)行。本隊(duì)采用飛思卡爾公司8位處理器MCS9S08QE128作為核心控制器，此芯片功能豐富，性能強(qiáng)大，可以同時(shí)

5、進(jìn)行信號(hào)處理和電機(jī)控制，在算法設(shè)計(jì)上有更大的空間和更靈活的方案。在基本的路徑識(shí)別方面，本隊(duì)采用光電傳感器，經(jīng)過創(chuàng)新設(shè)計(jì)，成功解決了傳感器探測距離和探測精度的問題，使本隊(duì)小車能夠精確識(shí)別線路,還有著極高的穩(wěn)定性和抗干擾能力。轉(zhuǎn)向機(jī)制采用差動(dòng)轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)，小車車體龐大但轉(zhuǎn)向不失靈活。結(jié)合這次創(chuàng)意賽的主題，我們制作了一個(gè)系統(tǒng)：代表救援隊(duì)伍的兩輛小車和擁有架橋絕活的工程大車。作為出沒于地震災(zāi)區(qū)的救援車，我們的小車可謂身手矯捷,耳聰冃明。胸前配置的超聲波傳感器，保證了小車能對(duì)前面隨時(shí)可能出現(xiàn)的障礙物進(jìn)行感知，并進(jìn)行避開障礙；當(dāng)小車登上高地，還可以開啟右側(cè)放配置的紅外

6、光電開關(guān)探測河谷，深溝等天險(xiǎn)；同時(shí)，小車上搭載的ZigBee節(jié)點(diǎn)還能把小車的位置信息和當(dāng)前碰到的環(huán)境狀況適時(shí)的傳遞給主節(jié)點(diǎn)，主節(jié)點(diǎn)根據(jù)需要，派遣其他工程救援車（自動(dòng)架橋車）對(duì)其進(jìn)行救援。同樣，我們的自動(dòng)架橋車也可謂是身負(fù)絕活:在結(jié)構(gòu)上，采用VEX公司的車模套件，高強(qiáng)度的機(jī)械特性保證了伸展的手臂能夠承載其他車輛的通行；鏈條齒輪的靈活使用，讓機(jī)械手臂可以做出較遠(yuǎn)的舒展；同時(shí)，角度傳感器等的采用，實(shí)現(xiàn)了對(duì)機(jī)械手臂伸展和收縮的精確控制。人車采用VEX公司提供的巡線傳感器控制行走，采用超聲波測距傳感器實(shí)現(xiàn)對(duì)溝壑的判斷。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)ZigBee網(wǎng)絡(luò)的充分利用，在表演

7、的后面部分，我們還加入了泊車指示燈一一當(dāng)救援的兩輛小車闖過障礙物，越過天險(xiǎn)，抵達(dá)安全地帶，在泊車指示燈的指示下，兩輛小車分別泊入預(yù)定的車位。本次系統(tǒng)設(shè)計(jì)中用作調(diào)度的ZigBee網(wǎng)絡(luò)是契合這次“抗震救災(zāi)”的主題所選擇的。ZigBee網(wǎng)絡(luò)作為一種移動(dòng)自組建網(wǎng)絡(luò)，可以廣泛用于抗震救災(zāi)的場合，具有很大的現(xiàn)實(shí)意義。比如破壞力非常大的地震發(fā)生后，通訊中斷，道路破壞，外界對(duì)于險(xiǎn)情依然頻發(fā)的災(zāi)區(qū)情況一無所知。這時(shí)候，可以采用空投無線傳感器節(jié)點(diǎn)到災(zāi)區(qū)，利用其自組建網(wǎng)絡(luò)的特性，實(shí)現(xiàn)一定范圍內(nèi)的通訊。如果結(jié)合一臺(tái)衛(wèi)星通訊工具，把一定范圍內(nèi)的數(shù)據(jù)情況傳遞出去，外界就可以對(duì)災(zāi)區(qū)

8、內(nèi)部一片區(qū)域的情況進(jìn)行監(jiān)控。同時(shí)，如果隨后進(jìn)入的救援人員隨身攜帶無線傳感器節(jié)點(diǎn)設(shè)備的話，先前組