沒有車手的“Ｆ１方程式”賽車

你想象過沒有車手的“F1方程式”賽車大賽嗎?恐怕你馬上就會問：沒有車手怎么開車呢?本文就給你介紹一種由南京航空航天大學學生制作的自主式尋跡競速智能賽車。該車在去年曾獲得有“智能F1方程式”之稱的全國大學生“飛思卡爾杯”智能汽車競賽一等獎。

沒有車手的智能車怎樣自動駕駛呢?原來，自主式尋跡智能車(又稱為AGV Auto Guided Vehicle)能不依靠人為的控制自動地按照給定的軌跡前進或者后退。它具有自己的“眼睛”——紅外傳感器，“大腦”——主控計算機，“雙手”——驅(qū)動電機和舵機，還有自己能量的來源和“身軀”——電源和車體(如圖l所示)。

智能車的“眼睛”是安裝在車體前面的“一”字形的14對紅外傳感器，每對傳感器包括一個可以發(fā)射紅外光的固態(tài)發(fā)光二極管和一個用作接收器的固態(tài)光敏二極管(或光敏三極管)。大家都知道，不同的顏色對光的反射率不一樣，黑色的反射面反射最少，白色的反射面反射最多。如果在白色的賽道上畫上黑色的線條(如圖2所示)，這樣，智能車就可以根據(jù)紅外傳感器的信號得到黑線相對智能車的位置，從而循著黑線前進了。

智能車最核心的部分是一臺計算機，當然它不是我們平時見到的計算機，而是一種微型的處理器芯片(我們稱之為單片機)，大小約4平方厘米，它就像車手的大腦一樣，將智能車的數(shù)據(jù)信息進行快速的運算處理，控制智能車安全快速地行駛。

驅(qū)動電機和舵機是智能車的動作執(zhí)行者，由主控計算機告訴它們該怎么運行。驅(qū)動電機相當于現(xiàn)實汽車的發(fā)動機，為智能車提供動力。為了使智能車能夠像普通汽車一樣進行加速和減速，設計者專門為它設計了一套驅(qū)動電路，這樣我們就可以像踩油門一樣改變智能車的速度；舵機就類似于汽車的方向盤，它能根據(jù)主控計算機的要求輸出不同的轉(zhuǎn)角，再通過傳動機構，就能驅(qū)動車輪左右轉(zhuǎn)動了。容量2000mAh的鎳鎘電池是整個智能車能量的來源，優(yōu)秀的車體機械結(jié)構則是提高賽車運行效率的關鍵。

在現(xiàn)實的F1大賽中。比賽的成績?nèi)Q于賽車的性能以及賽車手的駕駛技術。同樣，在智能汽車大賽中，比賽成績的好壞取決于智能車自身的性能(包括電源的供給、車身的重量、機械結(jié)構的優(yōu)化等)和控制策略的好壞。控制策略是由微型計算機來實現(xiàn)的，涉及到很多高深的控制理論知識。誰的控制策略做得好，那么誰就是智能汽車大賽中的“舒馬赫”。

這款智能車在比賽中表現(xiàn)得非常出色，平均速度達到2.4m／s。最高速度達到5m/s。你也許覺得這個速度不快，但要知道這款賽車與實際賽車的大小之比是1:10，也就是說，它至少相當于實際賽車平均速度80km／h；如果它是一款現(xiàn)實的車，那么它的最高速度可達180km／h。

值得一提的是，該智能車涉及到的技術可以應用于無人駕駛機動車、無人工廠、倉庫、服務機器人等領域。隨著科技的不斷進步，各式各樣的智能汽車必將朝著智能化、信息化、大眾化的方向發(fā)展。