第十三届规则浅谈及三轮车简析 By【逐飞科技】

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第十三届规则浅谈及三轮车简析 By【逐飞科技】

3月25日组委会召开了第十三届智能车竞赛的网络培训会，相信不少人都看了，也引起了不小的讨论，没看的不要紧，卓老师的微信公众号推文已经有视频了，没看的建议去看看，方便更准确的理解规则，下面说一说我个人对某些规则的理解。

关于会车组：现在基本确定会车组会在赛道出发点和赛道的中间位置（比如赛道长40m，那么赛道的20m处就叫做中间位置），各留出2m的会车区不贴路肩，但是会车区域没有标识，也不保证是直道，但是会尽量在赛道设计的时候将赛道的中间位置放一段直道，但不会有2m那么长，这个做法呢其实是对难度的降低，尽量将两辆车做得一致，保证两辆车在比赛的时候能同时到达赛道的中间路段，能利用上这段无路肩的赛道，但是有可能出现如果前半段赛道和后半段赛道的难易程度相差太大，那么两辆车同时到达中间路段所需时间会有较大的差别，这点呢就只能不设想得那么极端了，并且2m的路段没路肩也算是比较长了，当然你也可以选择在其他路段会车，比如十字交叉较宽的地方等，并且已经有同学做到了，并且即便是出现了赛道难度的极端不对称，也可以通过试车记路程的方式来自己找合适的会车点，同时会车组是允许使用类似“有来有去”测距模块等这类成品来辅助会车，所以不要被困难吓到，想办法总能克服。

关于节能组无线充电：充电区为用边长为10cm的黑色方块指示，大概会设定在起跑线前发车区中间位置，这里就出现两个选择了，因为今年不统计电量，充电时间算在比赛时间内，并且是跑两圈，是一次性充好跑两圈还是先不充那么多，跑完一圈后小车自己根据用电量来计算还需要补充充电多久，看上去第二种选择会更准确，但是实际操作会发现跑完一圈回来能不能准确的停到充电区上方，培训会上也说了可以略微倒车调整位置，这样可以用充电电流做反馈控制小车去找最佳充电点，这个过程能不能操作好就很关键了，如果能操作好，当然选择这种方式，如果操作不好，那么根据平时练习的多长赛道充多少电的经验值来一次性充好两圈比赛所需用电也不失为一种好办法。

关于车模长度：今年对电磁车限制了长度，从后轮算到传感器末端不超过40cm，很多同学在抱怨太短了，和以往的长枪大炮相比的确短了很多，但是我认为抱怨的同学都是小车速度比较快的，认为这样限制了他们的上限，相反来说，这样也能让大家的差距不那么大，但是只要是统一的规则，那就是公平的。开个玩笑：从比赛现场车模美感上来看的话今年就会看到整齐划一的40cm电磁车列队，再不是参差不齐了，强迫症患者的福音。其实对于三轮车来说，前面太长太重是不利于转弯的（后文有更详细分析），对于两轮车来说40cm已经足够了。

关于信标组：为了不过分依赖环境光线的纯净，今年增加了超声引导，这算是多了辅助一种手段，但是需要注意的是比赛作品的超声接收部分不能使用现成模块，很多不明白这部分原理的可能需要买一个类似“有来有去”测距模块去学习一下怎么制作，其实很简单，就是声光信号的时间差来算距离。

关于直立对抗组：今年引入的全新比赛模式，同时也给了平衡组同学一个作品两次比赛的机会，同时增加了观赏性，希望明年能变成四轮组的对抗，从速度上来讲可能更刺激和激烈。

关于特殊元素和轮胎：环岛必须进入，但可以多绕几圈再出来不算犯规，环岛从切点位置算，两边至少50cm直道关于切点我认为正确的理解就是环岛内环边缘与直道的切点和环岛外环边缘和直道的切点这两点连线为中心，两边各至少接50cm的直道，环岛的半径为50-100cm；颠簸路面，不允许用于支撑的导轮，导轮只能用于检测到前方路段为颠簸路面；其实颠簸路面在第四届就出现过，也不是什么新鲜事，尽量不要底盘太低卡到搓衣板吧，卓老师也说了，长度不超过1m，并且预赛不会太多，预赛可能两三个，决赛六七个，我感觉不会真做1m那么长，80cm和100cm也没有太大区别。轮胎镂空处理，其实这个处理只涉及到B车那硬邦邦的轮胎，组委会也很开明，表示可以处理，但是表面需要能通过轮胎检测，原始花纹要清晰可辨别，改造后的轮胎直径不超过原来直径，最后这一项要求，轮胎直径不能超过原来直径可能会有疑问，比如去年贝壳B车轮胎的中间凸起形状可能会超过原本直径，但是北科在B车轮胎处理上的独到之处到目前还是没人参透，导致去年B车北科的第一名和后面的队伍完全不在一个段位。还是希望车模厂家能改进这个缺陷吧，毕竟“智能磨轮胎大赛”不好听。

部分细节规则梳理：

不允许使用反光设备变相增加会车组和节能组摄像头高度（如果使用摄像头作为传感器）；

使用裁判系统的赛区依然会有路肩；

激光传感器所有组别都能使用；

会车组不限制CPU，即便是用电磁传感器也一样不限制；

黑色楔形障碍只针对光电组，会车组没有障碍；

车轮完全越过路肩或者黑线才算冲出赛道犯规；

以上仅代表个人对规则的粗浅认识，如有出入，欢迎讨论。

另外呢还是想说一下比赛的重点，重点一定是过程，这个过程中，你经历的挫折越多，你发现且解决的问题的越多，你做的尝试和事情越多，你获得的成长就越多，大学的工程实践活动才能为你未来的工程应用打下基础。

最后，还是分享一句逐飞科技的座右铭：“永远不要轻视行动的力量！”

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        今年的三轮车是个全新的车模，将在2楼做简析，后附“逐飞科技”样车视频。先上图一张，楼下见详情。

fbhsy

其实三轮车在赛场上的出现并不是首次，去年的节能车很多都是三轮车，最简单的做法就是D/E车加万向轮，很多自制的车模也采用类似的结构，于是今年就出现了类似D车+麦克纳姆轮形成的F车，麦克纳姆同样没有任何动力。并单独作为一个组别，和去年节能组自制三轮的区别是今年的三轮车不允许倒着跑，只能万向轮在前，这样如果把电池装在前面，导致后轮摩擦力严重不足，如果把电池放后面，强加速会导致前轮抬起来，同时规则又要求不能抬轮，这个规则就给三轮车出了个难题，从某种意义上讲这是增加对模型控制的难度，不一味的追求速度，同时不能和直立组雷同，不然很多同学可能会直接当直立车跑。但是三轮车也有三轮车的好处，由于三轮车可以不用站立，加减速不会像直立车那样会影响姿态，因此可以直道加速弯道减速，使得平均速度进一步提高。

三轮车和直立车一样，都是通过两个电机提供前进与转向的动力。基于前面提到的问题，在安装车模电池的时候需要注意，如果电池安装在电机与麦克纳姆轮中间的话，会导致后轮压力较小，出现的问题就是转弯甩尾。将电池安装在电机后方，这样可以增加后轮的压力，使得摩擦力尽量的做到最大，我们样车的做法也是电池放在后面，简单点说就是车模的重心能靠近后轮的轴心。

由于三轮车并不需要站立，因此对电机直接进行闭环控制就好。但是这里需要注意一个问题，由于电池安装在后面，车轴前后的重量相差不大，当加速过快的时候，导致以车轴为旋转点，车模会翘起来。也就上上文提到的会抬轮，这样就会违反规则，当然解决这个问题其实不难，但是需要牺牲一点加速时间，在闭环控制处，对速度误差进行限幅就好了，并且只需要限制加速时的误差就好。

在转向控制是也和直立车类似，三轮车和直立车转向都是通过控制两个电机的差速进行控制的，因此对于三轮车的转向控制可以沿用直立车的思想。一轮加速，一轮减速。同时为了使得车模转向更加平稳且迅速，转向闭环的方法也应该引入到三轮车的模型控制里，所以也需要陀螺仪传感器。

关于数据采集、处理和寻迹反而变得简单了，这已经是从电磁组诞生以来就有很多讨论的方案了，不明白的可以搜一下历届讨论，什么归一化之类的手段都需要去了解的，逐飞科技样车在偏差的计算上使用差比和的方法，并且就可以实现很好的寻迹了。关于特殊元素—— “环岛”，其实很好识别，硬件搭好后，在赛道上观察环岛处的数据特征，然后在对比其他的地方的数据就会发现，环岛处比其他地方的数据大很多，分析下导线的走向也不难发现，切点地方的磁场是翻倍的。切点往两边延伸这种增大也是渐变的，从车模前进过程就会发现采集到的数据类似于抛物线的变化特征，从数据特征上讲应该比去年的环岛好识别。识别到之后的处理比较关键，从渐变的过程来判断进环岛的时机，进环岛之后继续寻迹，然后出环岛的时候又会遇到数据的渐变，来解除环岛防止只一次进入，我相信在处理也不算太难，多熬一熬，想一想就会比较好的解决，好多同学上传的视频和不少校赛的举行都已经证明这个问题被克服了，逐飞的样车放赛道上连续跑十几圈可能会出错一次，并且我们并没有花太多时间去优化和提速，我们只是验证一下方案。

关于车模结构和硬件电路，楼下的图会比较直观的反应，图上可以看出传感器上有7路电感，但是逐飞科技样车程序只使用了5路，最边缘的两颗横的和两颗竖的（主要用于寻迹），最中间的一颗横的（主要用于检测环岛），驱动采用两个MOS全桥控制两个电机，驱动芯片为7843，（前方软广植入）驱动电路采用的“逐飞科技”销售的双驱模块方案，运放采用的性能比较好的4路OPA4377轨到轨运放，有低噪音、失真小、低功耗的特点，从价格上也能看出比LM358之类的运放好很多。运放模块逐飞科技也有供学习的模块销售。测速采用逐飞科技的512线迷你编码器。

以上关于三轮车模型特点和逐飞科技样车的方案介绍大致就是这样，仅仅做为抛砖引玉，我们做样车的目的仅仅是对我们理论分析得出方案的验证和对逐飞科技自主研发和销售的电路学习模块、传感器及结构的验证。对于迷茫的选手可能是一个指引、一个基础的参考。需要注意的是样车PCB，样车程序均不公开，不出售，只分享思路。虽然并不是什么高大上的资料，但是我们希望每个参赛的同学都能知其然并知其所以然，不偷懒，不走捷径，理解到了，自己做了，知识才是自己的，并且我们的样车一定不是最优方案，更好的做法、算法等都需要车友们去思考和发现，这样你才能成为大佬。所谓的工程实践活动，就是需要你去实践，才会有收获，最后，祝愿车友朋友们取得好成绩！同时希望“逐飞科技”能做出更好的产品来服务大家学习和参赛，欢迎大家提出建议和批评指正！

环岛数据特征图如下：

本文由“逐飞科技”编辑整理，欢迎交流，愿智能车世界更美好！

alexyzhov

年度总结又来了!非常精彩
美中不足：F车用的是全向轮，和麦克纳姆轮略有区别

信号心

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后起之秀

fbhsy 发表于 2018-4-3 09:26
是的

还没用过   得好好研究研究了  
如果想处理轮胎内部   是鼓点好还是瘪点好呢
谢谢指点

吃饱有力减肥

fbhsy 发表于 2018-3-30 09:40
我们用的中间横电感检测环岛，，同时左右偏差也明显，不仅知道了有环岛，还知道在哪边，剩下的就是控制往 ...

谢谢大佬解答，其实我们一直在纠结控制方法，用两个水平电感无法计算出想要的偏差，用超前电感还感觉不稳定

846160606

不知道B车轮胎不能超过原来的直径什么意思，就算是用软化剂泡一下，轮胎也会比原来的大

吃饱有力减肥

大佬能具体说一下圆环的处理么，是用朝前电感进行的控制么，在这块困惑很久了

fbhsy

刚才车友提醒我用错一名字，更正一下，F车用的全向轮，下图看两种的区别，上图麦克纳姆轮，F车为下图的全向轮

fbhsy

逐飞科技三轮电磁样车逆时针运行视频：

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逐飞科技三轮电磁样车顺时针运行视频：

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硬件特写：

fbhsy

样车全景：

fbhsy

编码器安装及电池支架传感器支架特写：

神车名为GTR

dddddd

a1183810556

可以可以，总结的很好