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目录 ●总体结构 ●研究内容 ●技术路线 ▲太阳能系统 ▲行进方案 ▲电路部分 ▲机械部分 ●样车性能指标及视频展示 ●特色与创新点 ●改进方向 总体结构 分 为 四 个 模 块 研究内容 1.选择高效合理的太阳能供电系统 2.设计稳定有效的电路控制部分 3.根据太阳能电池特性，选择匹配度最好的驱动电机 4.选择合适的导航方式、设计最佳的行进路线 5.设计能承受大负重、自重较小的车体结构 技术路线 ●太阳能电池 采用转换效率15%左右的多晶硅 电池，在厂家定制层压封装。 模块化组合： 模块一：Vp-p=18V, Pmax=20W；1块； 固定给电机供电 模块二：Vp-p=9V, Pmax=3.5W； 1块； 固定给控制系统供电 模块三：Vp-p=9V, Pmax=1.7W； 4块； 根据天气情况，机动供电 太阳能系统 太阳能系统 优势：根据不同光强对动力系统、控制系统和导航系统进行不同供电分配，多档可调，有效利用能量。 解决问题：起步时电机转速低，太阳能电池对外分压低，无法满足单片机工作电压要求。可优先保证控制系统的正常工作，避免小车失控。在控制系统正常工作的情况下，使电机的输出功率尽可能大。 太阳能系统 ●聚光装置 太阳能电池板面积有限，考虑采用聚光系统。 光照不足的情况下，可大大提高电池的输出功率； 光强足够的情况下，受电池转换效率有限，由此增加的输出功率有限，不足以抵消聚光组件增加重量带来的阻力。 采用可拆卸式的平面镜聚光系统。 导航方案 ●导航方式 三个漫反射红外传感器结合 高逆反射膜组合成的导引装置实 现准确避障和导航。 逆反射膜 红外传感器 导航方案 ●导航原理 传感器：发射端自主发射红外线，经反射膜逆反射回传感器 的接收端。传感器前有障碍时输出高电平。 反射膜：反光膜表面由数百万个高逆反射的微棱镜组成，玻璃微珠在微光学系统中起球形厚透镜作用, 微型球状透镜使入射光聚焦于球体的后表面, 使反射光按与入射光平行而相反的方向返回。 导航方案 ●路线设计 设计说明 ●三个漫反射型光电传感器，中间传感器感应距离为5m，两侧的传感器感应距离为1m。如此组合在不同距离上均可对障碍进行有效识别。 ●障碍区和终点放置高逆反射反光带，高效逆反射传感器发射的红外线。 ●通过单片机的控制，使小车结合先前状态和当前接受的信号来确定之后的前进方向。 注： 绿色部分为反射膜 导航方案 ●导航系统可靠性 为检验所采用导航方案的可靠性，在一系列实验的基础上得到如下结果: 1.在无光、顺光、逆光等多种光照条件下，在反射膜辅助下红外传感器的最大探测距离在5.4m～6.4m之间，在不同环境中均达到设计要求。上下探测角约为11度，左右探测角约为12度，在跑动过程中能保证探测的灵敏性。 2.单片机程序进行分段嵌套，每一段程序都根据上一段执行程序结合当时的传感器状态再做出判断，根据大量实际测试中出现的以及可能存在的错误信号优化程序，大大降低出现误判的可能性。 电路部分 ●稳压电路 太阳能电池模块化之后，经DC-DC稳压芯片后分别输出给单片机、舵机和传感器 ●控制及驱动电路 主控芯片：AT89S52单片机 电机驱动电路：MC33886 舵机驱动电路 ●电机速度控制 当小车接近障碍时通过芯片控制电机转速，避免车速过快与障碍相撞 ●电机的选择 根据太阳能电池性能，选择与其匹配度 最好的电机。电机工作电压为12V，输出 功率20W，转速120r/min，扭矩1.72Nm。 ●舵机的选择 根据计算及实际测试情况，选择扭力在 10kg/cm左右的舵机。能耗适中，足够提 供小车转向所需的扭力。 电路部分 驱动电机 ●车体设计 a）底座材料：高强度、低密度的铝合金材料 b）底座结构：铝合金条和角铝组合的支架 c）轮胎：后轮用硬质橡胶轮，大负重下摩擦小； 前轮用软橡胶轮，抓地力大，助于转向 d）转向装置：转向杯装置结合灵活的连杆 机械部分 ●太阳能板支撑结构 为使太阳能板能够灵活 调节以适应不同高度角 机械部分 样车性能指标 ●太阳能电池最大功率：30W ●传感器正常探测距离：5.5m ●赛车行进速度：0.55m/s ●正常负重：7~8kg/趟 ●6分钟能运重物：约45kg 特色与创新点 ●导航方式新颖