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这篇文章后,不要再问怎么做一台智能车了
Original
张巧龙
大鱼机器人
2021-01-31
最近有一些朋友在问我,说想做一辆智能车,该从哪里下手?
每每听到诸如此类的问题,我实在有点难受,但又不得已回答之。
总是不愿意打击其积极性,但我还是想说,这种问题,太大了,大到我真的无法下手...
俗称:
送命题
基于上,在此总结下关于智能车的一些技术方案。
我更愿意这些技术方案称为:
智能移动平台的方案。
从宏观上可以将移动平台分为四大部分,以AGV四驱移动底盘为例:
一、机械车体:
想要设计一款移动平台,首先要根据自己的应用场景去设计车架,做几轮车,做多大多高的?
用啥软件设计图纸,用什么材料进行制作?
这都是需要考量的。
关于设计软件:
最常用的当然是AUTO CAD 软件,淘宝上很多进行材料切割的商家基本上都是接收CAD文件进行切割。
关于材料:
现在用的较多材料一般有三种,亚克力、波纤板、铝合金。
如果负重较多,可以选用铝合金。
在图纸上,应该涉及板子各个电路板、电机支架、车体支架的孔位设计。
二、移动单元:
当车架做好了之后,当然需要装载移动单元也就是电机部分,涉及到电机和电机驱动。
电机选型和电机驱动电路的设计,和前文的车体单元思路相同,和负载多少相关,需要载重较多,就需要较大功率的电机,扭矩也会相应的变大,相应的电机驱动功率也会变大。
关于电机驱动是用IC还是自己搭建驱动电路,没有一个明显的界定,我个人的认知,对于直流有刷减速电机,不超过20w的情况下,一般我会选用IC驱动,A4950、TB6612等IC。
超过20w,都会选用晶体管自己搭建相应的驱动电路。
考量电机驱动的最关键的指标是其功率,如何确定电机驱动功率的大小,和电机息息相关:
功率=电机电压*电机运行电流。
电机电压和电流其实都很容易确定,有参数可以查询,可以根据对应的功率进行电机驱动的选型或者电路设计,但是电机驱动是否能正常稳定驱动电机,这个需要进行实验测试。
测试两点:
1. 当电机处于堵转时,对于电机驱动IC是种考验,一定时间内,电机堵转,电机驱动IC无烧毁情况。
2. 其次,关于电机驱动还应考虑频繁正反转的问题,使用前也应该进行实验,正反转稍许发烫但无烧毁情况。
通过这两种测试后,此电机驱动满足设计需求。
在小型移动平台上,一般常用的电机有两种:
直流无刷减速电机、直流有刷减速电机。
我经常用的有两种电机,GM25-370、GM37-520电机,因为我很少做一些大负载的移动平台。
基本上这两种电机都能满足(15kg以内)。
属于直流有刷减速电机的范畴。
三、控制单元:
在车体和电机电驱都搭建好之后,如何控制其电机转动从而控制车体的行走。
牵扯到我们的控制器,常用的莫过于单片机相关的一些微处理器。
选用自己常用的一些芯片,STC、ST、AVR等,我们可以通过一些PCB设计软件对芯片进行电路设计。
图中的控制PCB,其主控芯片是STM32F103RCT6,板载了A4950电机驱动IC、MPU6050姿态传感器等。
打样焊接测试:
四、电源单元:
完成这些电源部分主要是为了给所有电路供电,这里需要考虑的有两点:
1. 电源电压
是否满足系统中所有传感器的工作电压范围,不同的电路其工作电压不同,需要从总电源中升降压得到不同的电压,来对系统中的电路进行供电。
2. 电源功率
不但要考虑到系统工作的总电源功率,还需要考虑到各个电源升降压电路的功率是否满足。
功率是否满足,用通俗的话表达,我们设计的这些电源供电电路,给某个器件供电,是否能让其正常工作,是否能带的动。
举个例子:电路A需要的电压是7.4V,工作电流为1A。
我们设计的电路其工作电压为5V,最大供电电流为0.5A。
这种情况,显而易见,首先是电压不符合,供电电流不够,电路A无法正常工作。
当工作电压无法匹配供电电压时,供电电压高于电路工作电压,烧毁电路。低于电路工作电压,电路工作不正常。
在本文的车体系统供电电源中,由于电机高速转动,会导致其系统电压出现波动,或多或少会对系统供电造成干扰,可以选择隔离电机电源和控制板电源,或者分立其供电电源,不使用同一电源。
在完成这些设计之后,一套完整的移动底盘硬件方案就介绍完了,后续如何控制其行走移动。
这个就牵扯到上层决策感知部分。
由于篇幅原因,牵扯到上层感知决策部分的技术较为复杂,在此不再叙述,后面将补充一篇关于控制移动的文章。
值得一提的是,关于其行走控制,最简单的一种控制方式,红外或蓝牙遥控、循迹,这个直接可以搭载在主控制器上,无需外搭其他控制器。
说到底也就是关于IO、串口等控制,并不难,没有基础的朋友可以复习下单片机相关的知识。
最后,放上一段关于agv四驱移动底盘的视频。
-END-
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由于个人水平有限,文中或多或少会存在一些错误,请各位批评指正。
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