智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计/清华开发者书库

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王盼宝,樊越骁,曹楠,单超群,朱葛峻 ... 著
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出版社: 清华大学出版社
ISBN:9787302482185
版次:1
商品编码:12260303
包装:平装
开本:16开
出版时间:2017-12-01
用纸:胶版纸
页数:342
字数:503000

具体描述

编辑推荐

智能车竞赛公平公正、观赏性强、技术含量十足。小车的制作和调试是集乐趣和辛苦于一体的,在兴趣引导下实践了理论知识、在探索与交流中产生了创新。
——王盼宝(第二届智能汽车竞赛参赛者)
设计智能车硬件电路*常犯的毛病就是“想当然”,等到*后出了问题才恍然大悟。经验固然重要,但是要建立在扎实的基本功基础上。
——樊越骁(第五届智能汽车竞赛参赛者)
追逐智能车“速度”的日子是大学里*为难忘的时光,不仅收获了知识和技能,更沉淀出面对挑战时的自信与勇气。谨以此书,纪念这段“极速”的青春,感谢曾经并肩的队友们。
——曹 楠(第七届智能汽车竞赛参赛者)
年轻是我们*大的资本,奋斗是我们永恒的追求。经历过才有成长,奋斗过才有价值。不管赛后是否留有遗憾,我们都曾用十足的努力来讲述那段青春的故事。
——单超群(第五届智能汽车竞赛参赛者)
这是*美好的时光,拥有*美好的自由、专注、自觉与不懈努力,真诚地去实现自己热爱的目标。愿阅读此书的你,有幸运相伴。
——朱葛峻(第九届智能汽车竞赛参赛者)
2011年我开始登录智能车论坛,经历了从新手到元老再到灌水大神的过程。我对智能车有着难以割舍的感情,如今我们几位栖身各业的“智能车人”重聚,编写这本书,希望朋友们能从中得到收获。
——渠占广(第七届智能汽车竞赛参赛者)
非常有幸在大学一年级就加入了北京科技大学智能汽车团队。团队不仅拿到了十几个冠军奖杯,更重要的是得到了工程实践机会,培养他们成为业内有竞争力的工程师。
——佟 超(第五届智能汽车竞赛参赛者)
参加过智能车赛的人对它有一种迷恋,智能车的圈子没有急功近利的锦标主义,只有志同道合的酣畅淋漓,这是对技术的锻炼,更是对人格的塑造,而后者令我受益终身!
——萧英喆(第二届智能汽车竞赛参赛者)

内容简介

本书尝试全方位、多角度地介绍智能车制作方面的知识。本书编写成员来自智能车论坛管理团队,他们都亲自参加过智能车竞赛并对每年的新赛事持续关注,所负责章节皆是各自擅长的部分。本书首先深入浅出地介绍了组成智能车的硬件元素,例如基本电气元件、电源、控制器和传感器等,然后介绍了智能车制作所需的嵌入式C语言编程知识。当读者掌握了智能车基本的软硬件知识后,本书从智能车电机驱动与调速技术、自动巡线技术和两轮直立技术三个重要方面展开,介绍实现智能车基本功能的知识和经验。作为进阶内容,从提高整车性能和调试效率的目的出发,本书进一步介绍了与智能车相关的PCB设计、机械调校和软件调试等内容。最后在附录中将智能车论坛中出现的常见技术问题进行了总结。各章内容不仅涉及智能车相关知识,还凝聚了作者们的参赛经验、点滴体会以及科研工作和团队管理过程中的认识,不仅有助于智能车新手入门,也适合作为智能车制作过程中的进阶用书。同时,也可作为对轮式机器人和无人驾驶技术感兴趣的爱好者和创客的参考用书。

目录


目录

推荐序(一)Ⅰ

推荐序(二)Ⅲ

前言Ⅴ

第1章电子元件与电源

1.1概述

1.1.1电子元件不是纸上的一个符号

1.1.2知其然知其所以然

1.1.3选择元器件型号

1.1.4从数据手册中筛选重要信息

1.2电子元件基础知识

1.2.1常用电子元件介绍

1.2.2MOSFET

1.2.3运算放大器

1.2.4芯片封装的选择

1.3电源基础知识

1.3.1电池与充电器

1.3.2线性电源基础知识

1.3.3开关电源原理与设计

1.3.4反馈环路

1.4其他

1.4.1浮地驱动

1.4.2逻辑电平的兼容性

1.4.3导线与接线端子

1.4.4如何和线路板厂家打交道

第2章控制器与传感器

2.1智能车中的控制器

2.1.1认识控制器

2.1.2控制器的输入特性

2.1.3控制器的输出特性

2.1.4单片机最小系统的制作

2.2智能车常用传感器

2.2.1什么是传感器

2.2.2转速传感器

2.2.3光电传感器

2.2.4线性CCD

2.2.5摄像头

2.2.6电磁传感器

2.2.7电轨传感器

2.2.8金属传感器

2.2.9超声波传感器

2.2.10磁场传感器

2.3智能车常用模块

2.3.1串口数传模块

2.3.2NRF24L01模块

2.3.3WiFi

2.3.4遥控按键

2.4智能车外部存储系统

2.4.1SD卡

2.4.2外挂字库

第3章嵌入式C语言的应用

3.1嵌入式概述

3.1.1认识嵌入式系统

3.1.2编程语言

3.2嵌入式C语言基础

3.2.1数据类型、运算符、语句及表达式

3.2.2结构体与共用体

3.2.3条件与循环语句

3.2.4函数与指针

3.3算法

3.4性能优化

3.4.1数据类型与算法优化

3.4.2减小运算强度

3.4.3优化编译

3.4.4内嵌汇编

3.4.5合适的函数声明

3.4.6充分利用硬件特性

3.5做一名合格的程序员

3.5.1代码注释

3.5.2头文件

3.5.3函数

3.5.4良好的编程习惯

3.5.5勤于写文档

3.6C语言编程常见问题

第4章智能车电机控制系统设计

4.1智能车机电传动部分介绍

4.1.1机电传动部分组成概述

4.1.2车模中直流电动机介绍

4.2电机驱动电路原理与分析

4.2.1电机驱动电路的构成方式

4.2.2PWM技术及其调制方法

4.2.3电机驱动电路运行模态分析

4.3电机驱动电路设计方案

4.3.1入门级电机驱动电路方案

4.3.2中级电机驱动电路方案

4.3.3高级电机驱动电路方案

4.3.4电机驱动电路的几点总结与讨论

4.4电机转速测量方法

4.4.1智能车常用测速方案

4.4.2转速、转向测量与计算方法

4.5智能车速度控制策略

4.5.1电机转速开环控制方法

4.5.2电机转速闭环控制方法

4.5.3闭环调速系统仿真验证与分析

4.5.4智能车电机控制系统设计流程

第5章智能车巡线技术

5.1比赛用四轮车建模

5.1.1他励直流电机建模

5.1.2四轮车转向建模

5.1.3控制实例:光伏并网逆变系统

5.2巡线识别

5.2.1引导信息

5.2.2轮廓提取

5.2.3原始图像获取

5.3巡线技术涉及的实用方法

5.3.1内存分配

5.3.2逆透视变换

5.3.3最小二乘法及其应用

5.3.4巡线实例

5.4控制器程序设计

5.4.1控制器程序面对的主要问题

5.4.2需要考虑的一些细节

5.4.3一些没有提及的事情

第6章智能车直立技术

6.1平衡车基本知识

6.1.1控制系统硬件设计要点

6.1.2控制系统软件设计要点

6.1.3传感器系统设计

6.1.4平衡车的姿态

6.1.5陀螺仪传感器误差模型

6.1.6加速度计传感器误差模型

6.1.7陀螺仪、加速度计传感器的数据处理

6.2平衡车的姿态解算

6.2.1互补滤波的姿态解算

6.2.2卡尔曼滤波器基本方法和姿态解算

6.2.3卡尔曼滤波姿态解算实验

6.3姿态控制的实现

6.4平衡车速度控制

6.4.1速度控制主导运动状态阶段

6.4.2姿态控制主导运动状态阶段

6.4.3速度控制实现

6.5平衡车方向控制

6.6平衡车机械简要分析

6.6.1机械结构分析

6.6.2传感器的安装

6.7平衡车的制作流程

6.7.1平衡车制作初级阶段

6.7.2平衡车制作进阶

6.8最后再说点什么

第7章PCB设计实例

7.1PCB设计工具概述

7.2原理图库绘制

7.3原理图绘制

7.4封装库绘制

7.5线路板布局布线

7.6线路板打样与BOM整理

7.7焊接与调试

7.8绘制PCB时的注意事项

7.8.1PCB的设计流程思考

7.8.2大功率电路PCB设计

7.8.3信号检测电路设计

第8章智能车机械调校与设计

8.1智能车车模简介

8.1.1车模类型

8.1.2智能车竞赛对车模的规定

8.2四轮车机械调校

8.2.1虚位处理

8.2.2轮胎处理

8.2.3差速处理

8.2.4底盘处理

8.2.5防撞结构

8.2.6关于新C车模

8.3自平衡车模的机械调校

8.3.1车模简介

8.3.2自平衡车模的机械调校

8.3.3球车和自行车

8.4节能车的机械设计和调校

8.4.1车模方案的选择

8.4.2电机方案的选择

8.4.3轮胎方案选择

8.4.4传动部分方案选择

8.5小结

附录A智能车车模总结

附录B智能车设计中的常见问题

参考文献


精彩书摘

第3章嵌入式C语言的应用

3.1嵌入式概述
如何让小车在竞赛中聪慧过人并发挥出异于“常车”的超能力,如何让小车在竞赛中极速飞驰、不走寻常路,这一切都将寄托于软件的设计。
史蒂夫·乔布斯曾说: “如果说硬件是我们产品的大脑和肌肉,软件就是产品的灵魂”。在智能车竞赛中,软件控制部分占了较大的比重。如果没有良好的软件支持,再好的硬件平台也仅仅是一堆靠电子元件堆积的板卡而已,不能发挥出它的最大作用。在智能车系统中,传感器相当于眼睛、耳朵来获取外界的信息,轮子则是四肢,驱动器部分相当于车子的肌肉,而控制器则相当于车子的大脑,软件则是在控制器“大脑”中运行的思想和灵魂!智能车的“智商”和“习性”均须由软件来体现。
嵌入式系统属于一种特殊的专用计算机系统,是装置或者设备的一部分。IEEE(美国电气和电子工程师协会)对嵌入式系统的定义是“Devices Used to Control,Monitor or Assist the Operation of Equipment,Machinery or Plants”,即“用来作为控制、监视或者辅助操作机器或者设备的装置”。
嵌入式系统的风靡归功于半导体集成电路的高速发展。20世纪70年代,集成电路技术发展出了微处理器,也就是智能内核,它有两个重要的功能,一是运算处理能力,二是自动控制功能,前者促进了计算机的飞速发展,后者使微型控制器走进人们的生活,如图3.1所示,信息时代的生活离不开嵌入式的支撑。


嵌入式计算机系统以应用为中心,以计算机技术为基础,而且在软件、硬件方面均可根据实际需要进行裁剪,适用于应用控制系统对功能、可靠性、成本、体积、功耗等有严格要求的专用计算机系统。它一般由嵌入式微型处理器、外围配套硬件器件、嵌入式操作系统以及用户的应用程序四大部分组成。我们使用的单片机就是一个最典型的嵌入式系统。
3.1.1认识嵌入式系统
嵌入式系统与一般PC系统有着一定的区别,它包括两大部分: 硬件和软件。如图3.2所示,硬件包括处理器、存储器、外设器件、I/O设备。软件部分包括操作系统、应用程序等,操作系统主要负责与硬件设备的交互,应用程序则完成该系统的功能。

前言/序言

  

  前言

  将人类的经验、知识、语言甚至心理赋予机器,我们称为人工智能。与之类似,智能车的研究主要是希望通过计算机技术取代人,实现自动驾驶。本书所涉及智能车知识基于全国大学生智能车竞赛,它要求小型车模能够在规定的赛道上实现路径识别、自主寻迹,并快速行驶。麻雀虽小,五脏俱全,虽然竞赛智能车没有现实生活中的无人驾驶技术那么复杂,但是也需要相应的传感器、执行器、控制器以及硬件电路并进行控制算法的设计与调试等。一般需要数月才能较为系统地掌握上述知识,而能熟练应用并进行系统化调试以及创新往往需要更长时间。因此,该项赛事为大学生将理论知识转化为实践技术提供了良好的平台。同时,智能车竞赛组委会每年都会对竞赛规则、赛道元素等进行非常用心的调整,竞赛的新颖性与公平性得到了保证,因此每年都会吸引大量相关学科背景的学生积极参与。而出版本书的主要目的就是能够为这些参赛队员提供参考和指导。

  国内的智能车竞赛是在韩国智能车大赛基础上发展而来的,并于2006年举办了第一届全国大学生智能车邀请赛。笔者有幸于2007年参与了第二届赛事,那时参赛规模较小,手中可供参考的资料也很少。基于共享资料与交流的目的,笔者于2007年创办了智能车制作网站www.znczz.com,为参赛同学提供了一个线上交流平台。时光匆匆,一晃十年已经过去,智能车制作网站积累了大量智能车竞赛的技术、经验分享以及赛事影像等资料。更宝贵的是,笔者通过网站认识了众多志同道合的朋友,也因此持续关注智能车赛事。在这个过程中,笔者也从当年的参赛学生变成学长,再到博士毕业,如今作为指导老师开始指导学生参赛。

  值得一提的是,每年的比赛过程中,智能车制作网站都会涌现出一批热心回答网友问题并乐于分享的会员,他们热衷于智能车竞赛和相关技术,并积极参与论坛的管理工作。所形成的论坛管理团队不仅规范论坛运行,还会针对智能车中的热点问题展开激烈讨论,当然过程中也少不了调侃与嘻哈。除了网上聊天,我们还经常利用智能车竞赛寻找线下聚会的可能。前不久,一个偶然的机会让我们产生了写书的想法,这次几个老友又一次一拍即合,虽然大家都已工作,但是仍然纷纷表示会抽出时间完成这件富有情怀的事情,书名也因此确定为《智能车制作》。

  本书的作者不仅都来自智能车制作网站管理团队,他们还是当年叱咤智能车赛场的佼佼者,工作后的他们继续从事所热爱的技术工程行业,有的积累了丰富的硬件经验,有的成为了优秀的嵌入式开发者,有的在高校指导学生参赛屡获殊荣。本书的具体编写情况为:第1章由樊越骁完成,他就是当年的论坛名人凤姐,在硬件设计、开关电源方面极富工程经验,现任职于江苏某科技公司;第2章由佟超完成,他是北京科技大学智能车领队之一,硬件功底深厚,常年活跃在论坛帮助大家解决问题;第3章由单超群完成,他是最早加入智能车论坛管理团队的成员之一,现任职于深圳某科技公司,在程序设计开发方面积累了丰富经验;第4章由王盼宝完成,目前为哈尔滨工业大学智能车俱乐部的指导老师;第5章由朱葛峻完成,他毕业于中南大学,曾是学校智能车协会副会长,现就职于国核电力规划设计研究院有限公司;第6章由曹楠完成,他历任第七届至第九届南京师范大学平衡团队队员及领队,现任职于恩智浦半导体;第7章由樊越骁和渠占广共同完成,渠占广毕业于厦门大学,现任职于华为公司,曾获智能车竞赛国家一等奖;第8章由萧英喆完成,他是太原理工大学晋豹智能车队的指导老师,带领学生屡获智能车相关国家奖项。在此,也非常感谢清华大学卓晴老师以及组委会马莉老师在此书出版过程中给予的大力支持和帮助。

  实际上,本书的读者并不局限于智能车竞赛参赛队员,对智能车制作有兴趣的大中小学生以及相关的科技竞赛爱好者都可以从中找到需要的软硬件知识、电路方案等。本书的作者始终相信兴趣引导才是做好事情的最佳途径,但由于编写时间仓促、水平有限,书中不足与错误难免,欢迎读者将发现的问题反馈给我们,问题反馈邮箱是wangpanbao@126.com。

  编者

  2017年6月



《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》 本书是一本面向广大科技爱好者、工程师、学生以及对智能车开发充满热情者的深度指南。它系统地阐述了从基础元器件的选择与应用,到复杂的机电一体化系统集成,再到核心控制算法的设计与实现,最终引向完整智能车的整车设计与制造过程。本书旨在为读者提供一套全面、实用、具有前瞻性的智能车开发知识体系。 核心内容概览: 基础元器件与硬件选型: 微控制器(MCU): 深入讲解不同类型MCU(如ARM Cortex-M系列、AVR系列等)的架构、指令集、外设接口(GPIO、ADC、DAC、PWM、UART、SPI、I2C等)及其在智能车控制中的应用。重点介绍如何根据项目需求选择合适的MCU,包括处理能力、功耗、成本、开发生态等因素。 传感器技术: 详细介绍智能车常用的各类传感器,包括但不限于: 视觉传感器: 摄像头(CMOS、CCD)、图像处理芯片,讲解图像采集、预处理、特征提取(如颜色识别、边缘检测、车道线识别)等基础概念。 测距传感器: 超声波传感器、红外传感器、激光雷达(LiDAR),阐述其工作原理、精度、量程以及在避障、测距等方面的应用。 姿态与运动传感器: 陀螺仪、加速度计、磁力计(IMU),讲解其原理、数据融合(如互补滤波、卡尔曼滤波)以及在姿态估计、运动跟踪中的作用。 编码器: 轮速编码器,介绍其类型(光学、磁性)、工作原理、分辨率以及在轮速测量、里程计计算中的应用。 其他传感器: GPS模块、光敏传感器、碰撞传感器等,根据具体应用场景介绍其选型与集成。 驱动与执行器: 电机驱动: 直流电机、步进电机、伺服电机及其驱动电路(H桥、L298N、TB6612FNG等)。讲解PWM调速原理、堵转保护、电流检测等关键技术。 转向系统: 舵机、直流减速电机配合转向机构的设计与控制。 供电系统: 电池选择(锂电池、镍氢电池等)、稳压模块、电源管理设计,确保系统稳定可靠运行。 通信模块: 无线通信模块(如蓝牙、Wi-Fi、RF模块)及其协议,用于远程控制、数据传输、传感器组网等。 机电一体化系统集成: 底盘设计与制造: 讲解不同类型底盘(如两轮差速、四轮转向、全向轮等)的结构设计、材料选择(亚克力、金属、碳纤维等)、承重与稳定性考虑。 动力系统集成: 电机安装、传动系统(齿轮、皮带)设计、车轮选择与安装,确保动力传输效率与稳定性。 传感器布局与固定: 优化传感器在车体上的安装位置,考虑视角、遮挡、震动等因素,保证传感器数据的准确性。 线束设计与管理: 合理规划电路布局,进行可靠的线束连接,避免干扰与短路,提高系统的稳定性和可维护性。 结构件的3D打印与加工: 介绍利用3D打印技术快速制作原型件、定制化结构件的方法,以及简单的机械加工技术。 核心控制算法: 运动控制: PID控制: 详细讲解PID控制器的原理、参数整定方法(P、I、D参数的含义与影响),以及在速度控制、方向控制中的应用。 前馈-反馈控制: 介绍结合系统模型的前馈控制与反馈控制,以提高控制精度与响应速度。 模型预测控制(MPC): 简要介绍MPC的基本思想及其在复杂运动规划中的潜力。 感知与决策: 图像处理算法: 摄像头图像的去噪、二值化、形态学处理;车道线检测(Hough变换、颜色阈值法、轮廓提取);交通标志识别(模板匹配、特征点匹配)。 障碍物检测与避障算法: 基于超声波、红外、激光雷达数据的障碍物检测,以及简单的避障策略(如方向调整、绕行)。 路径规划与导航: 简单的全局路径规划(如A算法)和局部路径跟踪算法(如Pure Pursuit、Stanley控制器)。 状态估计与融合: 传感器数据融合: 互补滤波、卡尔曼滤波在IMU数据融合、轮速与姿态融合中的应用,以获得更精确的车辆状态估计。 里程计估计: 基于轮速编码器和IMU数据进行车辆位置和朝向的估计。 完整的智能车设计与项目实践: 项目需求分析与定义: 如何根据应用场景(如循迹、避障、竞速、遥控等)明确智能车的核心功能与性能指标。 系统架构设计: 划分硬件模块、软件模块,明确各模块之间的接口与通信方式。 软件开发流程: 嵌入式C/C++编程语言、RTOS(实时操作系统)的使用(如FreeRTOS)、代码模块化设计、调试方法。 测试与优化: 编写测试用例,进行单元测试、集成测试、系统测试;根据测试结果进行参数调优和算法改进。 案例分析: 提供不同类型智能车的详细设计方案与实现步骤,例如: 基础循迹小车: 讲解如何利用红外/光电传感器和PID控制器实现精确的赛道循迹。 自主避障小车: 讲解如何利用超声波传感器和简单的决策算法实现障碍物的有效避让。 摄像头视觉循迹小车: 讲解如何利用摄像头识别车道线,实现更高级的循迹功能。 遥控/蓝牙控制小车: 讲解如何通过无线通信实现远程控制。 进阶主题展望: 简要介绍更高级的智能车技术,如SLAM(同步定位与地图构建)、深度学习在视觉感知中的应用、多车协同等。 本书内容覆盖从理论到实践,从基础到进阶,力求让读者能够独立完成从零开始的智能车设计与制作。通过对书中知识的学习和实践,读者将能够深刻理解智能车的构成原理,掌握核心技术,并能够将创意转化为可运行的智能硬件产品。

用户评价

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在仔细研读完《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》中关于机械结构设计的部分,我深刻体会到“细节决定成败”这句话的真谛。书中对不同材料(如亚克力、铝合金、碳纤维)的力学性能、加工难度和成本的对比分析,以及针对不同比赛场景(如速度赛、避障赛)的底盘布局优化建议,都为我提供了非常宝贵的实践指导。这让我联想到,如果将3D打印技术更深入地融入智能车的设计流程,会带来怎样的变革?例如,能否在比赛现场,根据遇到的突发情况(如轮胎磨损过度、传感器安装位置需要微调),快速设计并打印出定制化的替换零件或改进型结构?这种“即时制造”的能力,将极大地提升智能车的适应性和抗风险能力。此外,书中对重心、悬挂系统、转向机构等关键机械参数的讨论,也让我开始思考,未来是否会出现能够自动调整重心以适应不同赛道,或者拥有自适应悬挂系统的智能车?这种“活”的机械结构,或许能让智能车在复杂多变的环境中表现得更加游刃有余。书中的内容,不仅仅是关于如何制作一辆智能车,更是关于如何用工程的思维去解决问题,去不断优化设计,去追求极致的性能。它启发了我去思考,当“硬件”和“软件”的界限日益模糊时,作为一名开发者,我们应该如何培养更全面的工程素养,去驾驭这些日益复杂的系统。

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这套“清华开发者书库”中的《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》真是让我眼前一亮,在阅读过程中,我时不时会陷入深深的思考,并且产生了很多关于智能车领域未来发展和技术突破的联想。比如,书中虽然详细讲解了不同类型的电机驱动方案,从L298N到更先进的MOSFET桥式电路,以及各种PWM控制方式,但我不禁开始畅想,在不久的将来,是否会有集成了微型电机、驱动芯片和传感器的“智能驱动模块”,能够通过简单的通信协议直接与主控芯片对接,进一步简化硬件设计?这种模块化思想的极致,会不会让初学者在几天内就能组装出一辆具备基本运动能力的智能车原型,而将更多精力投入到算法和AI应用层面?另外,书中关于传感器融合的部分,例如通过卡尔曼滤波融合陀螺仪和加速度计数据来提高姿态估计的精度,这让我想到,未来是否会出现能够主动学习并自适应环境的传感器,比如,一个“智能视觉传感器”不仅能识别车道线,还能根据路面状况(例如湿滑、颠簸)自动调整其识别算法的权重,甚至能预测前方路面的潜在危险。再者,从元器件的选择到整个系统的集成,书中展现的严谨工程思维,也促使我思考,当AI技术越来越成熟,自动驾驶算法越来越强大时,我们作为开发者,应该扮演什么样的角色?是专注于AI模型的训练和优化,还是需要具备更强的系统集成能力,能够理解硬件的限制和潜力,将算法与硬件进行最优匹配,从而创造出真正高效、可靠的智能车?这本书就像一个引子,让我开始跳出书本的知识范畴,去探索这个行业的无限可能性。

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《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》这本书,在讲解如何进行整体系统集成时,给我留下了深刻的印象。书中强调了各个子系统之间的协同工作,以及如何通过合理的系统架构来保证整个智能车的稳定性和可靠性。这让我联想到,未来的智能车开发,是否会更加倾向于“软件定义硬件”的模式?我设想,或许会有一种“虚拟化平台”,它能够模拟真实的硬件环境,让开发者可以在虚拟环境中进行大量的算法测试和系统集成,而无需实际的硬件。这种模式将极大地提高开发效率,并降低原型制作的成本。此外,书中对各种通信接口的详细介绍,也让我意识到,在复杂的分布式系统中,高效可靠的通信是必不可少的。我猜想,未来可能会出现一种更加先进的“实时操作系统”,它能够提供强大的任务调度、资源管理和通信机制,从而支持更复杂的算法和更多的硬件模块,并保证整个系统的实时性和可靠性。这本书让我明白,一个成功的智能车项目,不仅仅是单个模块的优秀,更是整体系统的优化和协同。

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在阅读《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》过程中,对于书中关于循迹算法和PID控制的结合应用,我有了很深的感触。书中介绍了如何通过摄像头或红外传感器检测车道线,然后利用PID控制器来调整转向,以保持车辆沿着车道线行驶。这是一种非常经典的控制思想,它在很多基础的智能车竞赛中都得到了广泛的应用。然而,我开始思考,在更加复杂的环境中,这种算法是否会遇到瓶颈?比如,当赛道上出现岔路、环岛,或者有其他车辆干扰时,传统的PID控制是否还能有效地应对?这让我联想到,未来的智能车,是否会引入更加先进的路径规划和决策算法,比如基于深度学习的强化学习方法?设想一下,一辆智能车可以通过“观看”大量的比赛视频,或者通过不断的自我模拟和试错,来学习如何在各种复杂场景下做出最优的决策,例如,在遇到岔路时,它能够根据预设的目标,智能地选择最快的路径,或者在遇到障碍物时,它能够准确地判断是绕行还是等待。书中对麦克纳姆轮等特殊驱动方式的介绍,也让我思考,未来是否会出现更多新颖的驱动形式,以实现更强大的机动性,例如,能够实现原地360度旋转、横向平移等,这些都将对控制算法提出新的挑战,但也为实现更灵活的运动提供了可能。

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《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》这本书,在讲解各种电机驱动芯片和编码器反馈原理时,让我对如何精确控制电机的转速和位置有了全新的认识。书中对霍尔编码器、光电编码器等工作方式的细致描述,以及如何通过脉冲计数来估算电机速度,让我觉得非常实用。但是,这仅仅是开始。我开始畅想,在未来的智能车上,我们是否会见到更加智能化的电机驱动单元?比如,一个集成有“电机健康监测”功能的驱动模块,它不仅能够驱动电机,还能实时检测电机的温度、电流、震动等参数,并根据这些信息,提前预警潜在的故障,甚至自动调整驱动策略以延长电机寿命。更进一步,我设想,也许会有一种“自学习型电机控制器”,它能够通过与环境的交互,不断优化自身的控制参数,以适应不同的负载和工作条件,甚至能够预测前方路面的坡度变化,提前调整输出功率,以达到最优的能耗比。书中对PWM波形的详细讲解,也让我思考,随着处理能力的提升,我们是否能生成更复杂、更精密的波形,从而实现对电机更精细的控制,例如,实现静音运行、超低速平稳启动等,这些在一些特殊的应用场景下(如医疗、科研)可能非常关键。这本书让我觉得,即使是看似简单的电机控制,也蕴含着无限的创新空间。

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《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》这本书,在讲解如何搭建整个智能车系统时,让我对硬件选型和电路设计的各个环节都有了细致的了解。从电源管理到通信接口,再到各种传感器和执行器的连接,书中提供了一套完整的指导。这促使我思考,在未来的智能车开发中,我们是否能够更加依赖于“模块化”和“平台化”的设计思路?我设想,或许会有一种“标准化的智能车硬件平台”,它集成了常用的传感器接口、通信模块、电源管理以及一个高性能的嵌入式处理器,开发者只需要在这个平台上,根据自己的需求,选择和集成特定的功能模块(例如,不同的摄像头、激光雷达、电机驱动等),就可以快速地搭建起一辆功能强大的智能车。这种平台化的设计,将大大缩短硬件开发的周期,并降低硬件的成本。此外,书中关于不同通信协议(如UART、SPI、I2C)的应用讲解,也让我意识到,在多模块协同工作的系统中,高效可靠的通信是至关重要的。我猜想,未来可能会出现一种更加高效、更加智能的通信方式,例如,一种“自适应网络协议”,它能够根据通信数据的优先级和网络拥堵情况,动态地调整通信策略,从而保证关键信息的实时传输,同时最大限度地提高通信效率。

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从《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》这本书中,我学到了许多关于嵌入式系统开发和传感器选型的宝贵经验。例如,书中对STM32系列单片机的介绍,以及如何利用HAL库进行GPIO、ADC、Timer等外设的配置,让我对硬件编程有了更深入的理解。然而,随着技术的飞速发展,我开始思考,未来的智能车开发,是否会更加倾向于软硬件解耦的模式?我设想,或许会出现一种“智能车操作系统”,它能够屏蔽底层硬件的差异,提供标准化的API接口,开发者只需要关注上层应用逻辑,而无需深入到每一个具体的硬件细节。这种操作系统的出现,将极大地降低开发门槛,让更多人能够参与到智能车的创新中来。再者,书中关于摄像头、超声波传感器、红外传感器等常见传感器的原理和应用讲解,让我认识到,多传感器融合是提升智能车感知能力的关键。我猜想,未来可能会出现一种“集成式智能感知模块”,它将多种传感器(如激光雷达、毫米波雷达、高分辨率摄像头、IMU等)集成在一个紧凑的单元中,并通过强大的片上AI处理能力,直接输出高层级的环境感知信息(如障碍物位置、类型、运动状态,以及道路可通行区域等),从而大大简化了系统的硬件复杂度,并提升了感知数据的质量和实时性。这本书让我看到了基础的重要性,也让我对未来的发展方向充满了好奇。

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读完《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》这本书,我对如何利用单片机进行各种信号采集和处理有了更深入的理解。书中对ADC(模数转换器)的工作原理和应用场景的详细阐述,让我明白如何将模拟传感器信号转化为数字信号,以便单片机进行后续处理。这让我开始思考,未来的智能车,在传感器方面是否会有更大的突破?我设想,也许会出现一种“智能化的传感器接口”,它不仅仅是简单的ADC,而是能够集成了信号预处理、降噪、特征提取等功能,直接输出经过初步分析的、更具信息量的传感器数据。这样,主控芯片的工作负担就会大大减轻,可以更专注于高级算法的运行。再者,书中对PWM(脉冲宽度调制)在电机控制、舵机控制中的应用讲解,也让我觉得非常受用。我猜想,随着处理能力的提升,我们是否能够利用更复杂的调制技术,来实现更精细的控制?例如,一种“自适应调制技术”,能够根据传感器的反馈,实时调整PWM的参数,以达到最佳的控制效果,并最大限度地减少能源消耗。这本书让我看到,即使是基础的信号处理和控制技术,在智能车领域也蕴含着巨大的发展潜力。

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在阅读《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》过程中,关于书中对不同电池和电源管理方案的讲解,让我对如何为智能车提供稳定可靠的能源供应有了更全面的认识。书中对锂电池、镍氢电池等不同类型的特性分析,以及充电管理、稳压电路的搭建,都为我提供了宝贵的实践经验。然而,这仅仅是能源系统的基础。我开始畅想,未来的智能车,是否会集成更加智能化的能源管理系统?比如,一个能够根据车辆的行驶状态和环境因素(如光照强度、温湿度),动态地优化能源消耗和能量回收策略的系统。设想一下,当智能车检测到前方路况适合能量回收时,它能够主动地调整电机驱动模式,将动能转化为电能储存起来,以备不时之需。更进一步,我猜想,也许会有一种“自供能”的智能车,它能够利用太阳能、动能回收,甚至环境中的微弱能量,来维持自身的运行,从而实现真正的“零排放”和“无限续航”。书中对不同传感器信号的处理,也让我意识到,精确的能源监测和管理,对于提升智能车的整体性能至关重要。这本书让我觉得,即使是看似基础的能源系统,也蕴含着巨大的创新潜力。

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《智能车制作:从元器件、机电系统、控制算法到完整的智能车设计》这本书,对于我理解PID控制算法在智能车上的应用,可谓是醍醐灌顶。书中详尽地阐述了PID参数的整定方法,从经验整定法到Ziegler-Nichols方法,再到更高级的自适应PID,让我明白了如何才能让智能车在赛道上跑得又快又稳。然而,这仅仅是PID算法的冰山一角。我开始设想,当智能车的应用场景越来越复杂,比如在高度动态的环境中(如人群中穿梭、复杂路况的真实道路),传统的PID控制是否还能胜任?这让我联想到,未来是否会有“AI增强型PID控制器”,它能够实时感知环境变化,动态调整PID参数,甚至在极端情况下,能够根据AI的判断,切换到完全不同的控制策略?比如,在遇到突发障碍物时,AI能够预测障碍物的运动轨迹,并指令控制器执行一个紧急避让动作,而这整个过程可能远远超出了PID控制器的响应范围。书中对电机控制的详细讲解,也让我意识到,硬件的性能直接限制了控制算法的表现。如果未来我们能够拥有更高精度、更低延迟的电机驱动系统,那么我们就可以设计出更加精细、更加激进的控制算法,从而实现前所未有的动态性能。这本书为我打开了一扇门,让我看到了控制理论在智能车领域的广阔前景,同时也激发了我对更前沿控制技术的探索欲望。

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朋友推荐买的,用了以后感觉确实很好

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很不错的书,值得一看

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红红火火恍恍惚惚红红火火过大年

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很不错的书,值得一看

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好书!简直如虎添翼。

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作为老队员,真切的感受到作者们是在用心写这本书。不仅分享了自己的成功经历,也记录了失败的原因和这个过程中的收获。从基础器件的介绍与选取,到调试过程中的注意事项。从传感器的介绍,到电机调速,平衡车理论分析,均有涉猎。失败的那一刻会很难受,成功的时候喜极而泣,这也是我们智能车人共同的经历吧!价格虽然略贵,但认真读过的收获,远不止这几十块钱。

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作为老队员,真切的感受到作者们是在用心写这本书。不仅分享了自己的成功经历,也记录了失败的原因和这个过程中的收获。从基础器件的介绍与选取,到调试过程中的注意事项。从传感器的介绍,到电机调速,平衡车理论分析,均有涉猎。失败的那一刻会很难受,成功的时候喜极而泣,这也是我们智能车人共同的经历吧!价格虽然略贵,但认真读过的收获,远不止这几十块钱。

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没有想像中的厚

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