图 2-2 电磁车

以下我将详细介绍各个硬件模块：

2。2。1 车模的选择

作为针对比赛的车辆设计，我们采用了官方指定的 B 车模，配套电机型号为 540，舵机型号为 S-D5。该车模采用单电机后轮驱动方案，其外观如图 2-3 所示：

图 2-3 车模模型

该车模单电机驱动动力足，通过机械结构可改变后轮差速，改善过弯性能。

2。2。2 电路板的安装

为了降低其他模块对于运放模块的信号干扰，我们首先确定了将运放模块独 立出来并且将其置于车头靠前的位置，其次，因为单电机驱动的电流较大，容易 产生干扰，便将其置于车体靠后的位置，而针对电源模块和主板模块，我们本来 打算将他们作为一块板置于车体靠前的位置，但是在第一次制板导致工作以后板 子发热的情况后，我们为了保险起见将两者分开，使主板放在车体靠前的位置， 而独立出来的电源模块则架在电池上方，形成梯式的结构。其效果如图 2-4 所示：论文网

图 2-4 电路板的安装

2。2。3 光电编码器的安装

为了实现对电磁车的闭环控制，我们决定在光电码盘和光电式旋转编码器之 间做个选择。针对光电码盘，其对安装的精度要求很高，稍微有一些碰撞或是位 移都会严重影响测量精度。最后，我们选择了欧姆龙光电式旋转编码器。为了便 于安装，使用加工件将编码器与后桥进行连接，较好的保证了两啮合齿轮轴的平 行度和传动的平顺性。其效果如图 2-5 所示：

图 2-5 光电编码器的安装

2。2。4 电感的安装

当小车处于直线赛道时，小车的循迹轨道应当是赛道的中线行进比较合适， 即两个电感应当相对导线对称，那么两个电感中感应出的电动势大小也应当相同。 当小车偏离赛道中线时，两个电感相对导线的位置也将不对称，同样的，两个电 感中感应出的电动势大小也不相同。此时，相对导线较近的那个电感感应出的电 动势相较之于另一边的电感将会比较大。根据这两个信号的差值大小即可调整小 车的方向，结合算法的设计，使其做出更好的路径规划。另外，受单个线圈感应 电动势的最大距离限制，两个线圈的检测很有限，所以我们提出了一种优化方案： 即在同一水平线上共计 5 个电感，相对于车体正中有一个水平电感，用于检测偏 离中线方向。相距正中电感 10cm 处左右分别有一个电感，水平放置，用于判断 左右方向。相距正中电感 20cm 处左右分别有一个电感，45°朝内放置，用于改 善出弯和入弯的姿态。其最后的安装位置如图 2-6 所示。

图 2-6 电感的安装

2。2。5 舵机的安装

电磁车的方向控制是通过舵机来带动左右横杆来实现的。因为赛事指定了舵 机型号，所以它的转动速率和功率都是一定的，于是我们将从舵机的安装位置和 力矩的大小来加快转向的响应速度。在经过多次的尝试后，我们采取了立式的舵 机安装方式，将之与卧式安装，这种安装方式加快了转向的响应速度。同时，我 们也延长了力矩横杆的长度，使得舵机的小角度转动能够得到更大的转向角度， 同时也使得前两轮形成了小角度的内八字，更快的适应弯道元素的转向。最后结 合算法的设计和参数的整定，得出了一套稳定高效的设计。最后效果如图 2-7 所 示：

图 2-7 舵机的安装

2。2。6 蓝牙模块的安装

为了方便调试，我们购买了蓝牙模块，通过串口连接方式即可完成数据连接。 但在本系统中，因为存在超速制止装置的模拟，所以我们将电磁车配备了两个蓝 牙模块，一个作为从机模块与超速制止装置搭载的蓝牙主机模块通信，另一个则 与上位机进行通信，更直观的显示超速状态。最后的效果如图 2-8 所示：文献综述