基于飛思卡爾智能車比賽中所使用的車模“京商mini777”四輪定位的調整

【摘 要】本文主要討論了基于Freescale公司的XS128芯片制作的自主巡線智能車的設計方案和原理。文章將從機械結構設計，硬件電路設計，軟件算法設計以及調試經驗等四個方面全面介紹智能車的制作及調試過程。該車主要由搖頭伺服電機和激光傳感器構成的道路檢測隨動子系統，驅動電機以及機械傳動齒輪構成的動力子系統，連桿機構以及轉向伺服電機構成的轉向子系統，速度檢測系統以及以XS128為中心的電路子系統構成。結合軟件PID控制理論完成了智能車自主巡線的功能。

【關鍵詞】智能車；四輪定位

飛思卡爾智能車比賽已在大學中風靡開來，眾多本科院校各系部的學生都在積極的準備比賽事宜，很多首次參加比賽的同學對比賽了解不夠，在很多時候就會進入誤區，把簡單問題復雜化，找不到正確的解決問題方法。我們要知道“京商mini777”是一款四驅的越野車模，他的轉向靈敏度很高，在高速制動控制中轉向的穩定性很重要。有同學會認為只要我程序寫好就可以跑快了，機械不是嚴重要的啊！事實并非如此，友好程序那只是成功的一小半。要在比賽中拿到好成績還需要我們把機械調教好而機械當中較為重要的就是四輪定位，如果四輪定位沒有調好那么就會出現小車不能跑直線，這樣一來我們的控制芯片一直都在調整前輪轉角追線那就會出現小車左右游走，從而無法加速，我們都知道小車加速是在小車方向穩定、小車姿態好時才能實現的，而如今小車都保持不了穩定狀態那就跟不用說加速了，跑偏也是很正常的。因此我們要想在比賽中拿到好成績首先就要解決小車的四輪定位的問題。在這里我就以飛思卡爾智能車比賽中所使用的模型車“京商mini777”為例講解一下車模的四輪定位的調整方法。

一、主銷后傾角

主銷向后傾斜，主銷軸線與地面垂直線在賽車縱向平面內的夾角稱為主銷后傾角。

主銷后傾角在車輪偏轉后形成一回正力矩，阻礙車輪偏轉，主銷后傾角越大，車速愈高，車輪偏轉后自動回正力越強，但回正力矩過大，將會引起前輪回正過猛，加速前輪擺振，并使轉向沉重，通常后傾角為1～3 度。

可對于本模型車，若欲使之轉向靈活，主銷后傾角可設定為0度，欲增大回正力矩，后傾角可設定為2～3度，當然也可以將其設為負值，這將減小回正力矩的作用，使轉向更為靈活，但也會使回正比原來稍慢，具體的選定方法還需要實車測試。

二、主銷內傾角

主銷在橫向平面內向內傾斜，主銷軸線與地面垂直線在賽車橫向斷面內的夾角稱為主銷內傾角。

主銷內傾角也有使輪胎自動回正的作用，當汽車轉向輪在外力作用下發生偏轉時，由于主銷內傾，則車輪連同整個汽車的前部將被抬起一定高度，在外力消失后，車輪就會在重力作用下力圖恢復到原來的中間位置。但主銷內傾角不宜過大，否則在轉彎時輪胎將與賽道間產生較大的滑動，從而會增加輪胎與路面間的摩擦阻力，使轉向變得沉重，同時會加速輪胎的磨損。

三、前輪外傾角

通過車輪中心的汽車橫向平面與車輪平面的交線與地面垂線之間的夾角，稱為前輪外傾角。

前輪外傾角是前輪的上端向外傾斜的角度，如果前面兩個輪子呈現“V”字形則稱正傾角，呈現“八”字則稱負傾角。由于前輪外傾可以抵消由于車的重力使車輪向內傾斜的趨勢，減少賽車機件的磨損與負重，所以賽車安裝了組委會配備的配件。

四、前輪前束

前輪前束是前輪前端向內傾斜的程度，當兩輪的前端距離小后端距離大時為內八字，前端距離大后端距離小為外八字。由于前輪外傾使輪子滾動時類似與圓錐滾動，從而導致兩側車輪向外滾開。但由于拉桿的作用使車輪不可能向外滾開，車輪會出現邊滾變向內劃的現象，從而增加了輪胎的磨損[5]。

前輪外八字與前輪外傾搭配，一方面可以抵消前輪外傾的負作用，另一方面由于賽車前進時車輪由于慣性自然的向內傾斜，外八字可以抵消其向內傾斜的趨勢。外八字還可以使轉向時靠近彎道內側的輪胎比靠近彎道外側的輪胎的轉向程度更大，則使內輪胎比外輪胎的轉彎半徑小，有利于轉向。

以上便是我對飛思卡爾比賽中所用的“京商mini777”四輪定位的調試心得與方法希望對給位有所幫助。

【參考文獻】

[1]張樹波.智能車專題培訓[Z].教高司函[2005]201號文.

[2]邵貝貝.學做智能車[M].北京：北京航空航天大學出版社，2004：98.