智能兩棲車轉向系統設計

鄧昊佳，付 宇，文 雪

（黑龍江工程學院，黑龍江 哈爾濱 150026）

舵機作為智能小車的“心臟”。在智能兩棲車中也是處在特別關鍵的地位，在本實驗中舵機的主要作用就是通過輸入信號的脈沖寬度來調節舵機輸出轉軸角，通過這種方式來達到智能小車在無人操控的情況下完成轉向的目的。

1 穩壓電路

控制電路主要包括：電源部分：可以提供電能；單片機模塊：作為控制智能；直流電動機驅動：小車運動控制；按鍵：控制系統的人機接口；LED顯示部分等。因為舵機的運行需要+6V的穩壓電源，所以本實驗需要設計一個輸出為+6V的穩壓電路。采用端集成穩壓器7806組成的穩壓電源電路，輸出電壓Uo穩定+6V。

2 主控芯片

該設計是以MSP430F3274單片機為核心部件。MSP430是一款16位的單片機，采用了精簡指令集（RISC）結構，具有及其豐富的尋址方式，豐富的片內資源，處理能力十分強大、系統工作狀態穩定，而且最主要是它具有多路 PWM輸出。

3 智能兩棲車的避障

避障是智能小車在運動過程中基本的功能，而避障首要是需求確定機器人自身與障礙物的距離。本次設計小車的避障模塊采用SRF08超聲波收發模塊，其接收與發射頻率為40 kHz，檢測距離范圍為 4～7 cm，控制端：SDA 和接收端：SCL，本設計一共采用4個超聲波收發模塊安裝在小車的正前方，后方和左右前方四個方位，4個模塊接在 MSP430單片機的端口上，采用 I/O觸發測試距離，能有效的測試自其人自身與障礙物之間的距離。單片機給控制器 SDA提供25μs高電平信號，模塊自動發送40 Hz方波，并且檢測信號能否返回，若有返回信號，接收端SCL管腳輸出高電平，信號從發射到返回的時間就是高電平持續的時間，從而計算出信號從發射到接收所用的時間t，常溫下信號在空氣中的傳播速度v，此時可得到是否避障的距離s，為s=vt/2。

4 基于水中轉向的外觀設計

本設計采用密封底盤的防水方式，前輪作為在陸地與水中的主要轉向裝置，前輪的轉向角度決定了兩棲車在水中與陸地的轉向狀態。而防水的密封底盤則會對前輪的轉向產生一定的限制。所以需要對底盤的前輪部分進行一定程度的改造，如圖所示為設計的仿真防水底盤，將前輪擋泥板處向內凹陷一定的距離，這個距離既要保證前輪的轉向不受影響又要保證能夠達到良好的密封性。在這個距離處做防水板既可以達到本次試驗對于轉向性能的要求，還可達到防水的目的。

圖1 基于水中轉向性能的密封底盤設計（圖左為前輪底盤，圖右為后輪底盤）