第三章 机械结构的设计及调整
3.1 车模转向舵机机械结构的设计
车模采用了双舵机，一前一后固定在车体的前半部分，如图3.1.1所示：
图3.1.1 车模的双舵机结构
其中，一号舵机为舵机A，控制车模前轮的转向，二号舵机为舵机B，控制前排传感器的转向，两者的转动同步，使小车传感器和前轮的转向一致且遵循一定的规律，这样能够提高小车的过弯速度，具体原因和控制策略见第七章。
3.2 部分模块的安装
3.2.1 前排传感器的安装
前排15对光电传感器等间距一字横排，相邻两对传感器间距大约为17毫米，其分布如图3.2.1所示：
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 图3.2.1 前排传感器的分布
将传感器支架固定在2号舵机的转轴处，使传感器电路板能够左右转动，如图3.2.2所示：
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图3.2.2 前排传感器的固定
传感器支架为一厚度为1毫米，宽8厘米的铝合金板，使用螺丝固定在舵机的转轴上，这样不仅能够保证传感器电路板的固定，还能减小车模运行过程中不平稳而引起的传感器板抖动的现象模型车的底板上，从而，智能车可以获得同步稳定的路径信息。
传感器的视野范围与传感器的安装高度有关,在相同的俯仰角情况下传感器安装高度增大,传感器的视野范围也随之增大,小车的预瞄距离也会相应的增加。从扩大视场角方面考虑，安装时可以适当增加传感器的安装高度。但是，随着传感器的升高，检测出现的失误也会增大，所以，传感器也不能安装太高。
传感器的俯仰角越大，则采集到的路面信息距小车越接近，俯仰角越小，则传感器采集到的信息距离小车越远。但是，当传感器采集到的路面信息距离模型车太近时，不能体现传感器的前瞻性；当传感器采集的路面信息距离模型车太远时，无法检测到路面信息。
因此，最终将传感器支架与地面成15度角，从而传感器俯仰角与地面成75度角，既能保证检测精度，又能实现一定的前瞻。 3.2.2 测速反馈模块的安装
测速传感器使用的是透射式红外传感器对模型车进行测速，在模型车的后转轴上固定了一个均匀分布了35齿槽的塑料圆盘，可用旧式电脑鼠标的光栅改造，通过透射式红外传感器的导通和截止来实现后轮转动频率的检测，通过频——压转换芯片将测得的后轮转动频率转换成相应的电压值反馈给控制器。透射式红外传感器通过一个电路板固定在金属圆盘的前方。图3.2.3为测速反馈
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第三章 机械结构的设计及调整
模块的实物图：
图3.2.3 测速反馈模块的固定
3.3 车模上的总体结构
车模的总体结构如
主控制器（上） 7.2V电源（下） 测速反馈模块 电机驱动模块（上） 电机（下） 图3.2.4 车模的总体结构 电源管理模块 3.3.1所示：
传感器 支架 舵机B 舵机A 小车采用后轮驱动，前轮转向。使用15对光电传感器进行导航，15度倾角向上偏起，前瞻能够达到25厘米左右。双舵机分别控制前轮和传感器转向。电路板分散放置于小车左腹部和后部。整个小车重心在中部偏后，底盘降低。
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这种结构能够较为合理的利用空间，将重心降低，提高行驶稳定性，减小侧滑现象。
3.4 总结
实验证明，对智能车的机械改造极大地影响智能车的性能。稳定可靠合理的机械基础是智能车性能优良的必要条件。同时，我们也意识到由于缺乏机械零件的加工的工具和优秀的机械设计基础，使得我们在车体机械方面的改进受到极大的限制。车体的机械零件的设计加工都是我们亲手完成，虽然简陋，但基本符合我们的要求，同时也锻炼了我们的动手能力。
我们的创新点在于：在增长舵机臂长时，我们设计了Z字形机构。一方面，这样能方便调节臂长以达到最佳性能；另一方面，舵机也因此变得容易固定，给合理布局车体创造了条件。
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第四章 光电传感器系统及信息处理
4.1 光电传感器工作原理
光电传感器由红外发射管和光敏三极管组成,是指能够将可见光转换成某种电量的传感器。光敏三极管的外型与一般三极管相差不大，一般只引出两个极——发射极和集电极，基极不引出，管壳开窗口，以便光线射入为增加受光面积，PN结的面积做得较大，光敏三极管工作在反向偏置的工作状态下，并与负载电阻相串联，当无光照时，它的反向电流很小，称为暗电流；当有光照时，载流子被激发，产生电子-空穴，称为光电载流子。在外电场的作用下，光电载流子参与导电，形成比暗电流大得多的反向电流，该反向电流称为亮电流。光电流的大小与光照强度成正比，于是在负载电阻上就能得到随光照强度变化而变化的电信号。光敏三极管还有对电信号放大的功能，为增大光照，基区面积做得很大，发射区较小，入射光主要被基区吸收。工作时集电结反偏，发射结正偏。在无光照时管子流过的电流为暗电流比一般三极管的穿透电流还小；当有光照时，激发大量的电子-空穴对，使得基极产生的电流增大，此刻流过管子的电流称为光电流。光电二极管要比最常见的光电三极管具有更高的灵敏度。
由于白色背景与黑色牵引线对红外光的反射强度不同，红外接收管产生的光电流也存在差异，通过选择合适的采样电阻将光电流转化为电压信号，然后送入单片机的AD口进行处理。
4.2 光电传感器信号的采集
使用S12单片机自身集成的AD口可以使传感器的硬件电路大大简化，系统采用15对光电传感器采集路面信息，每对传感器由红外发射管和接收管组成，均匀布置在智能车前部，并具有一定仰角，每对传感器间距17.5mm。由于白色背景与黑色牵引线对红外光的反射强度不同，红外接收管产生的光电流也存在差异，通过选择合适的采样电阻将光电流转化为电压信号，然后送入单片机的AD口进行处理。
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