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首先声明:标题只是为了赶时髦,所谓“全攻略”实不敢当,所以将“全”字用引号括起。
本文是为正准备DIY一辆智能小车或已在进行中的学生、玩家们提供一些综合、客观的信息,作为其方案选择、取舍的参考。系个人所见,欢迎交流、指正!
一、 起因
之所以想写此文,一是因为笔者和智能小车打了多年交道,颇有一番心得,想与大家分享;二是目前智能小车DIY似乎很热,近日用Google搜了一下,竟然有84万余条,虽说和那些时尚、八卦无法相比,但就一个科技类的内容,能有如此数量实属不易。
要讨论智能小车DIY,首先应明确定义何谓“智能小车”?
所谓“智能小车”,按笔者的理解应该是:
具备感知环境能力,并且能对之做出相应反应的、能自动行驶的小车。
之所以称之为“智能小车”,其与遥控车模和玩具的最大差别在于:能对环境做出反应,并且能脱离人工操纵自动行驶。
至于感知环境的能力强弱、反应的准确与否只是其“智能”的高低,并不改变“智能小车”的实质。
按此判断,寻迹小车、自动避障小车算,用手机遥控的小车、通过WiFi控制的小车严格说不算,虽然看上去技术比前者先进,但就其本质而言,只能算是换了个遥控的通道和遥控器,其本质还是遥控车。除非小车执行的是“跟踪一个物体、前进到某个位置”等高级命令,而不是那种左转、右转、前进、后退之类的简单动作。
根据此定义,智能小车应该包含以下三部分:
1、传感器—— 检测环境;
2、控制器—— 根据传感器信息做出反应,发出小车控制信号或命令;
3、小车—— 根据控制器命令或控制信号行驶。
前两部分所有智能体都需要,并非智能小车专有。如智能飞机、智能轮船、机器人等,本文名为“智能小车DIY全攻略”,故先讨论智能小车特有的部分 —— 小车,其余部分另行撰文探讨。
小型汽车图片
其次要界定的是:本文讨论的是“车”,默认是以轮子为行走主体,所有其它形式不在讨论之列。
从两个角度展开:
1、从小车本身分析,汇总各类小车的驱动形式,探讨其特征,以作为DIY选择的依
据;
2、从DIY者的需求分析,结合上述各类小车的优劣,给出实施的建议,供DIY者参
考。
二、小车大观
谈到智能小车,首先应探讨轮子,其次探讨轮子的分布,最后再研究用什么驱动轮子?如何驱动?如何走好?
关于小车的轮子以及轮子分布形式,《自主移动机器人导论》(西安交大出版社,ISBN7-5605-2161-4)一书描述的非常详细,在此将直接引用(有下划线处)。
2、1 轮子的种类
前面已经说过,本文只讨论以轮子为行走基础的小车。首先探讨轮子有哪些种类?
常见的轮子类型有:
图1 轮子的类型(摘自《自主移动机器人导论》P32)为增加DIY的感性认识 将上图中所描述的几类轮子的实物图片罗列如下: 2.1.1标准轮
图2 标准轮
标准轮有两个自由度:一个是绕轮轴转动,一个是绕以接地点为中心的垂直轴转动。向不同方向运动,必须先沿垂直轴操纵轮子。
2.1.2 小脚轮
图3 小脚轮
和标准论类似,其差别在于标准轮完成操纵无副作用,因为旋转中心通过接触地面点;而小脚轮绕偏心轴旋转,在操纵期间会引起一个力,作用于小车底盘。
“球形万向轮”似乎具备了小脚轮的特点,但由于其结构原因,基本无实用价值,因为轮子很容易因杂物进入而无法顺畅转动,书中未作讨论的原因大概如此。
实际上此“球”并非为轮子设计,而是自动化传送带转弯处的支点,属于输送机械领域。(www.free-trade/free/Html/ProductList.asp?SortID=133&SortPath=0,123,133)
图4 球形万向轮
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