基于農業智能車的雙車會車研究

錢娟 王棧倚 胡友康

摘 要：農業智能車是目前應用較廣泛的農業智慧系統，但存在靈活性和機動性不足的缺陷，在農業生產中的監測管理精度有待提高。基于農業智能車的特點，對光電四輪智能車的機械結構進行深入研究分析和改進，提高了車模高速行駛狀態下的靈活性和跑道適應性。

關鍵詞：智能車;農業;機械;前輪定位

文章編號：1004-7026（2019）13-0123-01 ? ? ? ? 中國圖書分類號：TP242 ? ? ? ?文獻標志碼：A

近年來，隨著智慧農業快速發展，作為新興領域的農業機器人受到極大關注。農業機器人能夠降低人力投入，提高生產質量，從而提高生產效率。

農業智能車是目前應用較廣泛的農業機器人。近年來，智能車競賽的規模和影響力越來越大，對提高參賽學生的創新實踐能力有著積極的作用。

C1型車模作為雙車會車組限定車模，是一種相對靈活的四輪車模。C1型車模的整車性能由機械結構決定。控制算法要想發揮出較好效果，需要具備較好的機械結構，使智能車在高速行駛狀態下仍然具有較高的機械強度與靈活度。這也是現有農業智能車系統急需改進的地方。深入研究并優化改裝車模機械結構，以運用于智慧農業智能車系統，提高其在農業生產中的監測管理精度。

1 ?前輪定位調整

C1型車模出現直線走偏、轉彎費力、輪胎磨損快等問題，大多與輪胎安裝角度有關。前輪定位是指和轉向輪位置角度定位相關的問題，由主銷后傾、主銷內傾、前輪外傾和前輪前束等4個方面構成。前輪定位應保證智能車在直線運行時的穩定性。

1.1 ?主銷后傾角

主銷后傾角指側面看車輪，轉向主銷向后傾倒。在設置主銷后傾角前，車輪中心的地面投影點之間和主銷中心線的接地點之間很難產生距離。設置的目的是使車輪接地點位于轉向主銷延長線的后端，從而行駛中的滾動阻力使車輪向后拉。

1.2 ?主銷內傾角

主銷內傾角指從汽車的正前方看，主銷的上端略向內傾斜一個角度。一般情況下，當汽車處于橫向垂直平面內，將垂線和主銷軸線間構成的夾角稱為主銷內傾角[1]。

1.3 ?前輪外傾

外傾分為負外傾和內外傾。負外傾指從前后方向看車輪時，輪胎稍微傾倒呈現“八”字形張開，并非完全垂直。使傾指從反方向張開。

1.4 ?前輪前束

前輪前束指四輪定位前，束值腳尖向內，即“內八字腳”。在滾動中，由于慣性，前輪輪胎會自然向內偏斜。輪胎滾動時的偏斜方向，在前束適當的條件下會抵消，使胎內外側磨損的現象減少[2]。

2 ?舵機安裝調整

由T=F·L得出，反應的靈敏度和轉向速度隨著舵機擺桿作用力F的增大而提高。在轉矩T一定時，擺桿L越長，輸出的作用力越小，但擺桿太長會拉不動輪胎轉向，這就造成矛盾。

團隊選用長度30 mm的舵機擺桿。考慮到阿克曼轉向理論，4個輪子路徑的圓心大致上交會于后軸延長線上瞬時轉向中心，可使車輛在過彎轉向輪處于純滾動狀態。

3 ?攝像頭安裝調整

雙車采用CMOS攝像頭采集賽道信息。作為核心傳感器，攝像頭安裝方式是否穩固合理，是能否采集到優質圖像的關鍵。經過多次嘗試，最終使用碳素桿搭架攝像頭的方式，以減輕可能產生的不必要重量。使用防松螺母將攝像頭支撐桿底部固定在車模轉向的軸線上，保證桿子與車身垂直。

4 ?車模重心調整

加減速性能、穩定性能和轉向性能是C1型車模的重要指標，而車模重心位置是這些指標的重要影響因素。由物理學知識容可知，車身重心前移，轉向增加，但轉向靈敏度和后輪的抓地力都會降低，加減速性能受到影響;車身重心后移，轉向靈敏度和后輪抓地力會增加，提高加減速性能，但轉向減少。因此，為了讓車模更加適應農業路況，必須選擇合適的車體重心。

參考文獻：

[1]陶西保.汽車四輪定位的探討[C]//重慶汽車工程學會.“現代汽車電子開發技術及能力突破”高級研修班論文集.重慶：重慶汽車工程學會，2014：177-188.

[2]閆琪，王江，熊小龍，等.智能車設計：“飛思卡爾杯”從入門到精通[M].北京：北京航空航天大學出版社，2014.