上海海事大学百度智慧交通车模介绍

卓晴 2021-08-11 11:59:41 阅读数:634

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上海 大学 百度 海海 海事

简 介: 为更好的完成十六届百度组智慧交通创意组的赛题任务,且在规则要求自制车模的情况下,我们通过自行设计底板,任务结构件,下位机主控及电机驱动模块,来完成赛题要求任务。

关键词 智能车竞赛上海海事大学创意组

一、 车模机械结构

▲ 图1 车模正视图

▲ 图1 车模正视图

▲ 图2 车模侧面图

▲ 图2 车模侧面图

▲ 图3 车模底盘3D模型

▲ 图3 车模底盘3D模型

为减轻重量及方便固定结构件,车模底板使用铝板和亚克力板拼接固定。车轮由前主动轮以及一对从动全向轮,在设计时,从动的万向轮放置在车体内侧,减小轴距,这样可以有效减小转弯半径。同时由于全向轮可以全方位移动和旋转的特向,转弯阻力相较于普通橡胶轮,阻力更小,更加灵活。

▲ 图4 从动全向轮

▲ 图4 从动全向轮

上层任务结构组成了本车主要的完成任务模块和识别模块。主摄像头通过碳纤维杆来固定在底盘上。侧面摄像头通过铝合金板和舵机来固定在车模中间部位。舵机控制该摄像头看向左右两边。

▲ 图5 摄像头固定结构

▲ 图5 摄像头固定结构

比赛中需要进行马克笔打靶任务,在便于控制基础上,选用的大扭矩电机与齿条结合,构成齿轮齿条机构。从而将齿轮的转动改变为齿条的平动,实现马克笔的伸出收回动作。同时,为避免比赛中因外界干扰或车模运送中笔头方向不合适,我们设计的马克笔固定件在连接齿条的同时还可以手动调节角度。便于调试阶段调整马克笔的位置,提高精确度。

▲ 图6 齿条齿轮传送机构

▲ 图6 齿条齿轮传送机构

▲ 图7 马克笔固定结构

▲ 图7 马克笔固定结构

赛题还要求车模携带泡沫小球,并将小球放置在指定地点。这个任务我们采用舵机控制3D打印件完成放置小球任务,通过不规则的形状设计,在保证小球不掉落的情况下可以更加便捷地将小球倒入指定地点而不会被拖拽出框。同时由于我们采用的弧形设计并不是对称的,而是采用靠近车模近处弧度大,远处弧度小。在倾倒"粮草"小球时更加丝滑,控制时不需要更大的角度,减轻的控制压力。

▲ 图8 防止小球装置

▲ 图8 防止小球装置

▲ 图9 结构件3D仿真图

▲ 图9 结构件3D仿真图

▲ 图10 机械臂

▲ 图10 机械臂

赛题中需要车模抓取方块并带回车模出发地。在这里我们选择通过机械臂来实现抓方块战利品任务。为抓住方块不易掉落,在选取机械爪时,使用带有锯齿的机械爪,由于方块的材质是泡沫,这种类型的机械爪在抓取时更紧,在加上我们选用大扭矩舵机,这样抓取方块后不会掉落。

▲ 图11 举旗装置

▲ 图11 举旗装置

比赛中的举旗任务,通过一个360度舵机连接三个旗子来实现不同旗子的举旗控制。使用自制的三通件连接舵机与旗子。控制简单的同时,还能减轻车身整体质量。

▲ 图12 举旗三通连接件

▲ 图12 举旗三通连接件

二、电路设计

车模的控制主要使用edge board和自制的下位机主板,上位机采用百度公司的edge board,下位机采用恩智浦公司的K60做处理器。上位机与下位机的通讯通过有线串口实现。

在设计下位机主控时,最初版本是将多个舵机共用一个电源,之后在实际应用中,发现由于选用的舵机力矩很大,单个电源无法实现多个舵机的同时使用。于是,为获得更大力矩,以及多个舵机同时工作,在舵机电源方面分配两个舵机共用同个电源。同时,在舵机与主板连接处加以二极管防止舵机电流反冲,提高了电路板的使用寿命。

▲ 图13 下位机3D仿真图

▲ 图13 下位机3D仿真图

▲ 图14 下位机实物图

▲ 图14 下位机实物图

本次比赛组委会要求使用特定的减速电机。由于电机是设计给赞助商板子的特定接口,为方便电路设计,将电机编码器拆除,同时采用自行绘制的驱动电路来输出PWM波。驱动电路使用删极驱动芯片,一块板子可以供两个电机使用。

▲ 图15 驱动电路板仿真图

▲ 图15 驱动电路板仿真图

三、 程序设计

这次的百度组需要使用百度的算力卡进行深度学习,所以,在识别与标志物的识别中。我们就使用百度提供的模型进行深度训练,对于模型训练,我们结合传统竞速组的方式,通过铺电磁线,安装电感。用电磁寻迹获得偏差并与edge board采集的每一帧图像进行训练,这样的方式在车模正式寻迹时过弯更丝滑,没有停顿感。

上位机与下位机主控的通讯方式,我们采用串口的方式,使用简单方便。上位机发送指令,下位机接收到后执行相应任务。

四、比赛看法

非常庆幸今年能有机会参与百度智慧交通组别,并且在"鼓励探索,追求卓越"的智能车思想鼓励下。我们自主完成车模的搭建,电路设计,与程序设计。同时也在这个过程中学习到了很多知识,掌握了很多之前不曾学习的能力,实现了智能车的"立足培养,重在参与"的宗旨。虽然最终我们的线上总成绩加上线下赛成绩只排在了区赛的第九名,但我们通过自主搭建车模,自己学习画板子,学习深度学习。收获了许多,也很开心能在比赛时遇到志趣相同的同伴,相互交流,取长补短。


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