带视觉导航功能的智能车机械结构优化设计

王 英

（河北省廊坊技师学院，河北 廊坊 065000）

智能车视觉导航系统通过图像传感器获取预瞄区域内道路的车道线，进而可得到中心引导线；以图像传感器中心线为参考，可通过中心引导线计算出偏差，亦可通过相关算法完成路径识别；再通过决策规划，根据不同的偏差和道路类型（直道、弯道等），设定不同的目标速度和行驶路径；进而以目标速度和行驶路径分别作为速度和方向控制器的输入量。速度和方向控制器输出PWM信号分别控制电机和舵机的转动，同时通过光电旋转编码器形成速度反馈，进行智能车的速度和方向控制，实现智能车通过视觉自主驾驶的功能。本设计选择全国大学生智能车竞赛官方指定的C型车模作为主体，该车模采用两个直流电机驱动后轮，舵机驱动梯形转向机构完成前轮转向，文中采用阿克曼转向原理对转向结构进行了设计，建立了后置双梯形转向结构的数学模型，用MATLAB优化其结构参数，对摄像头安装结构、后悬架等其它部分都进行了优化，最后在此理论基础上制作了实车模型，进行了实验验证。

1 转向结构优化

在机械结构设计的前期，为方便进行结构参数的直接修改和优化，缩短设计周期，同时也为避免因多次结构改动而造成原模型车的损坏，减少资源浪费。采用SolidWorks制作1：1三维模型来仿真并优化，在优化过程中采用阿克曼转向原理。

1.1 阿克曼转向原理

阿克曼转向原理，是指轮胎在不打滑时，忽略左右侧轮胎因转弯时受力不均匀所造成的形变，车辆转弯时需满足转向原理，即后左右轮轴线与前左右轮轴向这三条线汇交与一点，如图1所示。……