第十三届恩智浦杯全国大学生智能汽车竞赛广东工业大学创意组Old.pdf

第十三届 “恩智浦”杯全国大学生 智能汽车竞赛 广东工业大学创意组 Old Thirteen技 术 报 告 学 校： 广东工业大学 队伍名称： Old Thirteen 参赛队员：方文田，谭俭辉，林哲昊，田野 严子健 带队教师：王哲男，吴元清 目录 1,系统框架2 1.1需求分析2 1.2运动平台选取2 1.2传感器选取2 1.3 核心处理器选取2 1.4运动控制处理器选取2 1.5 物品拾取机构选取3 2实现功能3 3机械结构设计3 3.1整体结构3 3.2车辆底盘4 3.3车辆运动控制硬件组成5 3.3.1电机5 3.3.2车轮6 3.3.3驱动电路板6 3.3.4运动主控板7 3.3.5电源7 3.4摄像与图像分析硬件组成7 3.4.1树莓派7 3.4.2摄像头8 3.5机械臂9 3.5.1 机械机构9 3.5.2 运动控制9 4.电路设计10 4.1电磁铁驱动电路10 4.2机械臂，电磁铁供电电路11 4.3运动控制器供电电路12 4.4运动控制器12 4.5人机交互电路12 5.算法设计13 5.1 总体程序流程设计13 5.2 双主控通信程序设计14 5.3 车模运动控制模型的建立15 5.4 车模定距离移动及速度控制 （步进电机方案）16 5.5 车模定距离移动及速度控制 （直流电机方案）17 6八皇后阶段设计18 6.1 坐标表示方法18 6.2 问题求解方法18 7步步为营地设计19 7.1 摆放障碍设计20 7.2 下棋策略设计20 8特色21 1,系统框架 1.1需求分析 第三届创意组比赛分成两个阶段，第一个阶段需要由平台完成八皇后棋子的 摆放，第二个阶段需要平台执行步步为营游戏棋子，障碍的摆放。 1.2运动平台选取 首先由于不同于竞速组，创意组的比赛场地是一个8*8 网格，平台运动的 准确性直接影响棋子的摆放，所以平台运动的准确性是需要重点保障的。为此， 我们最初选择了带步进电机的麦克纳姆轮作为车模运动的核心部件，步进电机 与麦克纳姆轮的结合可以实现车模的定距离全向移动。我们购买了成品的带步 进电机驱动的四轮麦克纳姆轮车模。然而步进电机的方案存在着缺陷，首先四 个步进电机全向移动需要四路独立的PWM信号，但是K60智能产生三路独立的 PWM信号，所以再不影响车模运动性能的情况下需要两个K60的配合，这样一来 造成了系统硬件资源的浪费。所以为了尽量优化系统性能，我们采用直流电机 加麦克纳姆轮的方案，同样四个直流电机的测速反馈需要四个独立的FTM模块， 一个K60 同样满足不了要求。为了使在使用一个K60 的前提下，直流电机也难 达到步进电机的控制精度，我们使用了白光灰度传感器作为辅助校正装置，白 光灰度传感器的使用使得直流电机也可以实现定距离移动以及车模运动信息的 反馈，配合摄像头的位置校正，使得车模可以在棋盘里精确运动。 1.2传感器选取 由于机械结构难免受到各种问题的限制，导致车模运动精度不能够很理想 化，由于车模需要再场地内自主完成复杂的路线移动，完全开环运行难以达到 准确控制的想法。由于规则里8*8个格子里面有1-64个编号，规则要求识别格 子里面的编号。故，我们选择USB摄像头传感器配合白光灰度传感器实现分析 当前车的位置，以及车模的位置校正。 1.3 核心处理器选取 由于图像处理需要高速处理器支持，另外八皇后阶段以及步步为营阶段涉 及到最优路径的判断选取，在组委会建议下我们采用树莓派担任平台核心处理 器，负责对图像的分析，车模位置的判断，位置的校