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微型寻线小车

时间:2011-07-08 10:54来源:热心网友 作者:menqi 点击:

 

  寻线(Line Following)小车比赛就是众多机器比赛中的一种。这种比赛是以小车在线上的运行速度大小来决出胜负的。笔者自己制作了一个很小的(体积还不到一般寻线小车的五分之一)能够在桌面上运行的寻线小车。如图一所示:

 

  

  图一:寻线小车

  关于寻线小车

  寻线小车是沿着桌面上的线运行,且具有自我操控的功能。其基本的操作有:

  (1)利用小车前端的图像传感器来捕捉线的位置。大多数参赛者都会使用几个图像反射器来进行图像处理,而少数具有领导能力的参赛者使用的是图像传感器来进行图像处理。另外,对线的感应过程还需要高分辨率和高鲁棒性(即系统的健壮性)。

  (2)利用操控机制来控制小车追踪线。这仅仅是一个伺服操作(以机械位置或角度作为控制对象的自动控制)。在运用数字PID过滤器或者任何其他的伺服算法来稳定跟踪运动时,任何相位的补偿都是必须的。

  (3)通过车道的状况来控制车速。在通过一条曲线时,由于轮胎和路面的摩擦,小车的速度是要有一定限制的。

  小车寻的线有两种,分别是:黑底白线和白底黑线。大部分竞赛都是采用第一种线,且线的宽度介于15和25毫米之间。下面是白底黑线的示意图:

 

  

 

  图二:小车在白底黑线上运行

  寻线小车的硬件部分

  下图三显示了寻线小车的底面和侧面。所有的机械部件和电线都是在一块原始的板子上进行安装的,这块板子同时也构成了小车的底盘。寻线小车有两个驱动车轮和一个自由车轮。驱动车轮由一个7毫米直径的球轴承和一个橡胶轮胎构成。自由车轮是一个5毫米的球轴承。要让驱动车轮动起来,还需要两个微小的用于蜂窝电话,寻呼机或者任何移动设备的振动马达。小车的主轴用一个弹簧板压在轮胎上,其输出力矩就移转给车轮了。

  驾驶装置的实现有很多不同的方法。但主要是通过小车左右轮之间不同的旋转速度来驾驶小车的。这样驾驶就不需要任何额外的致动器,只需要控制车轮的速度就可以了。

  

 

  图三:寻线小车的底部图和侧面图

 

  

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