智能汽车竞赛规则介绍

因本书是参考第十四届竞赛规则来组织编写的,第十四届的竞赛规则如下:竞赛分为六个组别:小白四轮组、变形金刚三轮组、断桥相会双车组、飞毛腿节能组、横冲直撞信标组、室外越野电磁组,另外还设有两个创意组,分别是室外光电组和室内对弈组。

(1)比赛器材

1)车模的种类

本届比赛指定采用八种标准车模,分别用于六个竞速组和两个创意组。六种车模中包括两种四轮车模和两种自立车模。具体车模信息如表1.1所示。

表1.1　智能汽车竞赛车模介绍

续表

D、E型两轮车模可以通过增加第三个万向轮,改装成三轮车,参加变形金刚三轮组的比赛。飞毛腿节能组可以购买任何商用车模进行改装或自制。六种车模作为比赛中的四轮组、三轮组、双车组和信标组的统一平台,对于车模的机械调整与修改有着严格的要求,车模改装要求如下:

①禁止不同型号车模之间互换电机、舵机和轮胎。

②禁止改动车底盘结构、轮距、轮径及轮胎;如有必要可以对于车模中的零部件进行适当删减。

③禁止采用其他型号的驱动电机,禁止改动驱动电机的传动比。

④禁止改造车模运动传动结构。

⑤禁止改动舵机模块本身,但对于舵机的安装方式,输出轴的连接件没有任何限制。

⑥禁止改动驱动电机以及电池,车模前进动力必须来源于车模本身直流电机及电池。

⑦禁止增加车模地面支撑装置。在车模静止、动态运行过程中,只允许车模原有四个车轮对车模起到支撑作用。对于变形金刚三轮组,在比赛过程中,车模直立行走时,只允许原有车模两个后轮对车模起到支撑作用。

⑧为了安装电路、传感器等,允许在底盘上打孔或安装辅助支架等。

⑨参赛车模的车轮需要是原车模配置的车轮和轮胎,不允许更改使用其他种类的车轮和轮胎,不允许增加车轮防滑胶套。如果车轮损坏,则需要购买原车模提供商出售的车轮轮胎。允许对于车轮轮胎做适当打磨,但要求原车轮轮胎花纹痕迹依然能够分辨。不允许对车轮胎进行花纹雕刻。

2)电子元器件

①微控制器

采用恩智浦公司的8位、16位、32位系列微控制器作为车模中唯一可编程控制器件。使用微控制器的数量没有限制。如果所选用的传感器或其他电子部件中也包含有微处理器,对此微处理器的种类和数量不作限制,但其不得参与赛道信息识别和处理、不参与车模运动决策与控制。

②传感器

传感器的种类需要根据不同竞赛组别而进行选用。传感器的种类和数量由参赛队伍自行确定,不作限制。传感器型号限制:

a.如果单独选用加速度器,则必须选择恩智浦公司的系列加速度器产品。

b.如果选用陀螺仪传感器,对于型号没有限制。

c.如果选用加速度、陀螺仪一体化的传感器,对于型号没有限制。

③伺服电机

车模上的伺服电机是指除了车模原有驱动车轮的电机之外的电机,还包括舵机、步进电机以及其他种类的电机,车模上的伺服电机如图1.1所示。

图1.1　车模上的伺服电机

对增加伺服电机有如下要求:

a.数量限制(www.xing528.com)

车模上的伺服电机数量不能超过三个,其中包括转向控制舵机。转向控制舵机只允许使用原车配的舵机型号,而且只允许使用一个舵机。

b.功能限制

车模上额外增加的伺服电机只能用于控制车模上传感器的方位,或者改变车模底盘姿态。不允许直接或间接控制车模的转向,改变车模车轮速度。

④电路板

除单片机最小系统的核心子板、加速度计和陀螺仪集成电路板、摄像头、舵机自身内置电路外,所有电路均要求自行设计制作,禁止购买现成的功能模块。购买的单片机最小核心板上,只允许带有单片机、时钟、电源以及单片机调试接口。自制的PCB板包括但不限于传感器及信号调理、电源管理、电机驱动、主控电路、调试电路等。如果自制电路采用工厂加工的PCB印制电路板,必须在铜层(Top Layer或Bottom Layer)醒目位置放置本参赛队伍所在学校名称、队伍名称、参赛年份,对于非常小的电路板可以使用名称缩写,名称在车模技术检查时直接可见。(如果电路板的面积小于1 cm2,可以不用带队伍特有信息。)

(2)赛道

1)赛道材质

室内赛道采用PVC耐磨塑胶地板制作,基本形状如图1.2所示。

图1.2　赛道基本形状

2)赛道尺寸、形状、间距

赛道宽度不小于45 cm。预赛阶段的赛场形状为约5 m×7 m长方形,决赛阶段的赛场约为预赛阶段的两倍。两条相邻赛道中心线之间的间距不小于60 cm。赛道中存在着直线、曲线、十字交叉路口等。曲线的曲率半径不小于50 cm,如图1.3所示。

3)赛道引导方式

除了信标组、室外越野组,其余的室内组别赛道上都具有边界线和电磁导引线。信标组使用信标导引,室外电磁组只有电磁导引线。

赛道边界线:赛道两侧铺设有黑色边界线用于赛道引导,边界线的宽度为(25±5)mm,如图1.4所示。

图1.3　赛道基本尺寸

图1.4　赛道基本尺寸

赛道电磁导引线:赛道铺设有中心电磁导引线。导引线为一条铺设在赛道中心线上,直径为0.1～1.0 mm的漆包线,其中通有20 kHz、100 mA的交变电流。频率范围(20±1)kHz,电流范围(100±20)mA。根据竞赛使用的20 kHz交变电流源的输出等效电路,可以使用竞赛组委会推荐的测量电路测量赛道电流。如果参赛队伍所使用的电流源输出电流的波形接近方波,则可以使用普通数字万用表的交流电流挡测量电流源输出的电流值。电磁线内嵌在赛道中心,上面使用白色胶带固定。

比赛中的电磁线信号源,参赛队伍可以使用自行制作的信号源。信号源通过单通道耳机插头直接插入现场信号源的插座中,即可替代缺省的信号源,为场地内的电磁导引线提供激励信号。参赛队伍自带信号源所使用的信号频率、波形和幅度没有任何限制,只要能够满足当前铺设的电缆和插座中允许的最大电压、电流和频率范围即可。

4)赛道元素

赛道元素如表1.2所示。

表1.2　赛道元素示意表

续表

根据以上要求,本书实例开发部分除横冲直撞信标组和室内对弈组外的其他组别都是基于如图1.5所示的赛道开发的。

图1.5　开发实例赛道图