疫情期间,科学防控显得尤为重要。同学们在防控期间不妨丰富自己的科创知识,充实自我。为此,给大家奉上第三篇“宅在家中学科创”。
智能汽车竞赛
智能车竞赛同电子设计竞赛以及Robomaster等竞赛都是需要软硬件技术结合,考察参赛队员间分工配合以及创新、综合能力的重要赛事。智能车比赛分为甲类智能车和乙类智能车,虽然各个比赛有所不同,但在基本的准备方面无本质区别。
智能车成品展示
实践出真知,智能车属于实践类竞赛,那么动手毫无疑问是成功的一大关键。只有亲手去做,才能把理论知识应用至实践中,并在实践中加深理解。
这里我们请到了轨道级-01班的庞博文学长在以下四个方面为我们讲解智能车入门的一些事项:
硬件准备篇
(1)熟悉AltiumDesigner软件,掌握原理图的设计以及PCB的绘制。这一方面是一个难点,我们通常是通过模仿进行学习,积累经验进而达到熟练的地步。虽然有很多相关的软件使用方面的书籍,但其缺点在于不够形象且内容繁杂,所以通过视频学习是很好的方法。大家可以在B站搜索相关内容进行学习。
(2)学习单片机。单片机虽小,内容却相当丰富,型号虽多,但学习的方法是基本一致的。往届的优秀队伍多选择NXP公司的K60/K66作为智能车的主控芯片。当然未接触过单片机的新手可能对这些不太了解,我们通常是选择先学习一些简单的单片机如51单片机等进行入门以及过渡,了解时钟、IO口、各类外设及IIC等通信方式的概念及使用,进而通过芯片手册及逐飞、龙邱(智能车器件商家)提供的开源库进行学习。
(3)电源芯片、各类传感器等的了解。智能车的运行稳定及速度不单是程序决定的,各类元件的选择也同样重要,比如电源芯片输出功率是否足够大、纹波是否足够小,AD芯片的分辨率及转换速率是否足够等,都是我们需要考虑的。这点我们可以通过芯片厂家的手册及设计指南等学习。
软件准备篇
(1)各个模块的学习及调试。准备OLED、姿态传感器及摄像头等模块的驱动程序,并进行调试,验证显示及采集的正确与否。
(2)控制算法等的学习。控制是智能车的关键,我们常用的控制算法是PID算法,PID也有很多类型,比如位置式PID、增量式PID、模糊PID等等。图像处理也是近年来比较热的领域,这一点在智能车竞赛中也有很好的体现,我们可以去学习边缘提取、特征提取相关的算法及其C语言的实现。
经验篇
(1)坚持,俗话说坚持就是胜利,这一点在智能车制作的过程中显得尤为重要。
(2)团队配合。队员间应做好配合,有较明确的分工,比如程序编写、硬件制作、机械设计等,同时队员间也应对智能车的各个部分比较熟悉,方便沟通合作。
(3)学会自己查找资料。虽然准备或制作过程中存在很多疑惑或者问题,但很多迷惑前人已经帮我们找到答案,可以到智能车论坛、各类博客中去寻找解决办法。
(4)积累经验,注重总结。比如根据实际情况、现象总结PID如何快速准确的调节,比如电路工作不正常时检查电源线的宽度是否合适或器件分布是否合理等都是需要我们去总结观察的。
(5)可以使用MATLAB等软件对PID、图像处理的相关算法进行仿真、验证。
资料篇
智能车的制作涉及的内容较为广泛,很难通过一两本书或者几个视频完全了解,所以以下学习途径仅供参考:
(1)《智能车制作——从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》。王盼宝等编著,清华大学出版社,。(ps:对智能车的各个部分有较详细的介绍及解读)
(2)智能车论坛: