没有车手的“F1方程式”赛车

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没有车手的“F1方程式”赛车

作者:史经奎尹亮亮郑昕昕

来源:《初中生世界(初一年级)》2009年第03期

你想象过没有车手的“F1方程式”赛车大赛吗?恐怕你马上就会问:没有车手怎么开车呢?本文就给你介绍一种由南京航空航天大学学生制作的自主式寻迹竞速智能赛车。该车在去年曾获得有“智能F1方程式”之称的全国大学生“飞思卡尔杯”智能汽车竞赛一等奖。

没有车手的智能车怎样自动驾驶呢?原来,自主式寻迹智能车(又称为AGV Auto Guided Vehicle)能不依靠人为的控制自动地按照给定的轨迹前进或者后退。它具有自己的“眼睛”——红外传感器,“大脑”——主控计算机,“双手”——驱动电机和舵机,还有自己能量的来源和“身躯”——电源和车体(如图l所示)。

智能车的“眼睛”是安装在车体前面的“一”字形的14对红外传感器,每对传感器包括一个

可以发射红外光的固态发光二极管和一个用作接收器的固态光敏二极管(或光敏三极管)。大家都知道,不同的颜色对光的反射率不一样,黑色的反射面反射最少,白色的反射面反射最多。如果在白色的赛道上画上黑色的线条(如图2所示),这样,智能车就可以根据红外传感器的信号得到黑线相对智能车的位置,从而循着黑线前进了。

智能车最核心的部分是一台计算机,当然它不是我们平时见到的计算机,而是一种微型的处理器芯片(我们称之为单片机),大小约4平方厘米,它就像车手的大脑一样,将智能车的数据信息进行快速的运算处理,控制智能车安全快速地行驶。

驱动电机和舵机是智能车的动作执行者,由主控计算机告诉它们该怎么运行。驱动电机相当于现实汽车的发动机,为智能车提供动力。为了使智能车能够像普通汽车一样进行加速和减速,设计者专门为它设计了一套驱动电路,这样我们就可以像踩油门一样改变智能车的速度;舵机就类似于汽车的方向盘,它能根据主控计算机的要求输出不同的转角,再通过传动机构,就能驱动车轮左右转动了。容量2000mAh的镍镉电池是整个智能车能量的来源,优秀的车体机械结构则是提高赛车运行效率的关键。

在现实的F1大赛中。比赛的成绩取决于赛车的性能以及赛车手的驾驶技术。同样,在智能汽车大赛中,比赛成绩的好坏取决于智能车自身的性能(包括电源的供给、车身的重量、机械结构的优化等)和控制策略的好坏。控制策略是由微型计算机来实现的,涉及到很多高深的控制理论知识。谁的控制策略做得好,那么谁就是智能汽车大赛中的“舒马赫”。

这款智能车在比赛中表现得非常出色,平均速度达到2.4m/s。最高速度达到5m/s。你也许觉得这个速度不快,但要知道这款赛车与实际赛车的大小之比是1:10,也就是说,它至少相当于实际赛车平均速度80km/h;如果它是一款现实的车,那么它的最高速度可达180km/h。

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