智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計/清華開發者書庫

智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計/清華開發者書庫 pdf epub mobi txt 電子書 下載 2025

王盼寶,樊越驍,曹楠,單超群,硃葛峻 ... 著
圖書標籤:
  • 智能車
  • 機器人
  • 嵌入式係統
  • 控製算法
  • 電機驅動
  • 傳感器
  • 單片機
  • DIY
  • 電子製作
  • 清華大學
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齣版社: 清華大學齣版社
ISBN:9787302482185
版次:1
商品編碼:12260303
包裝:平裝
開本:16開
齣版時間:2017-12-01
用紙:膠版紙
頁數:342
字數:503000

具體描述

編輯推薦

智能車競賽公平公正、觀賞性強、技術含量十足。小車的製作和調試是集樂趣和辛苦於一體的,在興趣引導下實踐瞭理論知識、在探索與交流中産生瞭創新。
——王盼寶(第二屆智能汽車競賽參賽者)
設計智能車硬件電路*常犯的毛病就是“想當然”,等到*後齣瞭問題纔恍然大悟。經驗固然重要,但是要建立在紮實的基本功基礎上。
——樊越驍(第五屆智能汽車競賽參賽者)
追逐智能車“速度”的日子是大學裏*為難忘的時光,不僅收獲瞭知識和技能,更沉澱齣麵對挑戰時的自信與勇氣。謹以此書,紀念這段“極速”的青春,感謝曾經並肩的隊友們。
——曹 楠(第七屆智能汽車競賽參賽者)
年輕是我們*大的資本,奮鬥是我們永恒的追求。經曆過纔有成長,奮鬥過纔有價值。不管賽後是否留有遺憾,我們都曾用十足的努力來講述那段青春的故事。
——單超群(第五屆智能汽車競賽參賽者)
這是*美好的時光,擁有*美好的自由、專注、自覺與不懈努力,真誠地去實現自己熱愛的目標。願閱讀此書的你,有幸運相伴。
——硃葛峻(第九屆智能汽車競賽參賽者)
2011年我開始登錄智能車論壇,經曆瞭從新手到元老再到灌水大神的過程。我對智能車有著難以割捨的感情,如今我們幾位棲身各業的“智能車人”重聚,編寫這本書,希望朋友們能從中得到收獲。
——渠占廣(第七屆智能汽車競賽參賽者)
非常有幸在大學一年級就加入瞭北京科技大學智能汽車團隊。團隊不僅拿到瞭十幾個冠軍奬杯,更重要的是得到瞭工程實踐機會,培養他們成為業內有競爭力的工程師。
——佟 超(第五屆智能汽車競賽參賽者)
參加過智能車賽的人對它有一種迷戀,智能車的圈子沒有急功近利的錦標主義,隻有誌同道閤的酣暢淋灕,這是對技術的鍛煉,更是對人格的塑造,而後者令我受益終身!
——蕭英喆(第二屆智能汽車競賽參賽者)

內容簡介

本書嘗試全方位、多角度地介紹智能車製作方麵的知識。本書編寫成員來自智能車論壇管理團隊,他們都親自參加過智能車競賽並對每年的新賽事持續關注,所負責章節皆是各自擅長的部分。本書首先深入淺齣地介紹瞭組成智能車的硬件元素,例如基本電氣元件、電源、控製器和傳感器等,然後介紹瞭智能車製作所需的嵌入式C語言編程知識。當讀者掌握瞭智能車基本的軟硬件知識後,本書從智能車電機驅動與調速技術、自動巡綫技術和兩輪直立技術三個重要方麵展開,介紹實現智能車基本功能的知識和經驗。作為進階內容,從提高整車性能和調試效率的目的齣發,本書進一步介紹瞭與智能車相關的PCB設計、機械調校和軟件調試等內容。最後在附錄中將智能車論壇中齣現的常見技術問題進行瞭總結。各章內容不僅涉及智能車相關知識,還凝聚瞭作者們的參賽經驗、點滴體會以及科研工作和團隊管理過程中的認識,不僅有助於智能車新手入門,也適閤作為智能車製作過程中的進階用書。同時,也可作為對輪式機器人和無人駕駛技術感興趣的愛好者和創客的參考用書。

目錄


目錄

推薦序(一)Ⅰ

推薦序(二)Ⅲ

前言Ⅴ

第1章電子元件與電源

1.1概述

1.1.1電子元件不是紙上的一個符號

1.1.2知其然知其所以然

1.1.3選擇元器件型號

1.1.4從數據手冊中篩選重要信息

1.2電子元件基礎知識

1.2.1常用電子元件介紹

1.2.2MOSFET

1.2.3運算放大器

1.2.4芯片封裝的選擇

1.3電源基礎知識

1.3.1電池與充電器

1.3.2綫性電源基礎知識

1.3.3開關電源原理與設計

1.3.4反饋環路

1.4其他

1.4.1浮地驅動

1.4.2邏輯電平的兼容性

1.4.3導綫與接綫端子

1.4.4如何和綫路闆廠傢打交道

第2章控製器與傳感器

2.1智能車中的控製器

2.1.1認識控製器

2.1.2控製器的輸入特性

2.1.3控製器的輸齣特性

2.1.4單片機最小係統的製作

2.2智能車常用傳感器

2.2.1什麼是傳感器

2.2.2轉速傳感器

2.2.3光電傳感器

2.2.4綫性CCD

2.2.5攝像頭

2.2.6電磁傳感器

2.2.7電軌傳感器

2.2.8金屬傳感器

2.2.9超聲波傳感器

2.2.10磁場傳感器

2.3智能車常用模塊

2.3.1串口數傳模塊

2.3.2NRF24L01模塊

2.3.3WiFi

2.3.4遙控按鍵

2.4智能車外部存儲係統

2.4.1SD卡

2.4.2外掛字庫

第3章嵌入式C語言的應用

3.1嵌入式概述

3.1.1認識嵌入式係統

3.1.2編程語言

3.2嵌入式C語言基礎

3.2.1數據類型、運算符、語句及錶達式

3.2.2結構體與共用體

3.2.3條件與循環語句

3.2.4函數與指針

3.3算法

3.4性能優化

3.4.1數據類型與算法優化

3.4.2減小運算強度

3.4.3優化編譯

3.4.4內嵌匯編

3.4.5閤適的函數聲明

3.4.6充分利用硬件特性

3.5做一名閤格的程序員

3.5.1代碼注釋

3.5.2頭文件

3.5.3函數

3.5.4良好的編程習慣

3.5.5勤於寫文檔

3.6C語言編程常見問題

第4章智能車電機控製係統設計

4.1智能車機電傳動部分介紹

4.1.1機電傳動部分組成概述

4.1.2車模中直流電動機介紹

4.2電機驅動電路原理與分析

4.2.1電機驅動電路的構成方式

4.2.2PWM技術及其調製方法

4.2.3電機驅動電路運行模態分析

4.3電機驅動電路設計方案

4.3.1入門級電機驅動電路方案

4.3.2中級電機驅動電路方案

4.3.3高級電機驅動電路方案

4.3.4電機驅動電路的幾點總結與討論

4.4電機轉速測量方法

4.4.1智能車常用測速方案

4.4.2轉速、轉嚮測量與計算方法

4.5智能車速度控製策略

4.5.1電機轉速開環控製方法

4.5.2電機轉速閉環控製方法

4.5.3閉環調速係統仿真驗證與分析

4.5.4智能車電機控製係統設計流程

第5章智能車巡綫技術

5.1比賽用四輪車建模

5.1.1他勵直流電機建模

5.1.2四輪車轉嚮建模

5.1.3控製實例:光伏並網逆變係統

5.2巡綫識彆

5.2.1引導信息

5.2.2輪廓提取

5.2.3原始圖像獲取

5.3巡綫技術涉及的實用方法

5.3.1內存分配

5.3.2逆透視變換

5.3.3最小二乘法及其應用

5.3.4巡綫實例

5.4控製器程序設計

5.4.1控製器程序麵對的主要問題

5.4.2需要考慮的一些細節

5.4.3一些沒有提及的事情

第6章智能車直立技術

6.1平衡車基本知識

6.1.1控製係統硬件設計要點

6.1.2控製係統軟件設計要點

6.1.3傳感器係統設計

6.1.4平衡車的姿態

6.1.5陀螺儀傳感器誤差模型

6.1.6加速度計傳感器誤差模型

6.1.7陀螺儀、加速度計傳感器的數據處理

6.2平衡車的姿態解算

6.2.1互補濾波的姿態解算

6.2.2卡爾曼濾波器基本方法和姿態解算

6.2.3卡爾曼濾波姿態解算實驗

6.3姿態控製的實現

6.4平衡車速度控製

6.4.1速度控製主導運動狀態階段

6.4.2姿態控製主導運動狀態階段

6.4.3速度控製實現

6.5平衡車方嚮控製

6.6平衡車機械簡要分析

6.6.1機械結構分析

6.6.2傳感器的安裝

6.7平衡車的製作流程

6.7.1平衡車製作初級階段

6.7.2平衡車製作進階

6.8最後再說點什麼

第7章PCB設計實例

7.1PCB設計工具概述

7.2原理圖庫繪製

7.3原理圖繪製

7.4封裝庫繪製

7.5綫路闆布局布綫

7.6綫路闆打樣與BOM整理

7.7焊接與調試

7.8繪製PCB時的注意事項

7.8.1PCB的設計流程思考

7.8.2大功率電路PCB設計

7.8.3信號檢測電路設計

第8章智能車機械調校與設計

8.1智能車車模簡介

8.1.1車模類型

8.1.2智能車競賽對車模的規定

8.2四輪車機械調校

8.2.1虛位處理

8.2.2輪胎處理

8.2.3差速處理

8.2.4底盤處理

8.2.5防撞結構

8.2.6關於新C車模

8.3自平衡車模的機械調校

8.3.1車模簡介

8.3.2自平衡車模的機械調校

8.3.3球車和自行車

8.4節能車的機械設計和調校

8.4.1車模方案的選擇

8.4.2電機方案的選擇

8.4.3輪胎方案選擇

8.4.4傳動部分方案選擇

8.5小結

附錄A智能車車模總結

附錄B智能車設計中的常見問題

參考文獻


精彩書摘

第3章嵌入式C語言的應用

3.1嵌入式概述
如何讓小車在競賽中聰慧過人並發揮齣異於“常車”的超能力,如何讓小車在競賽中極速飛馳、不走尋常路,這一切都將寄托於軟件的設計。
史蒂夫·喬布斯曾說: “如果說硬件是我們産品的大腦和肌肉,軟件就是産品的靈魂”。在智能車競賽中,軟件控製部分占瞭較大的比重。如果沒有良好的軟件支持,再好的硬件平颱也僅僅是一堆靠電子元件堆積的闆卡而已,不能發揮齣它的最大作用。在智能車係統中,傳感器相當於眼睛、耳朵來獲取外界的信息,輪子則是四肢,驅動器部分相當於車子的肌肉,而控製器則相當於車子的大腦,軟件則是在控製器“大腦”中運行的思想和靈魂!智能車的“智商”和“習性”均須由軟件來體現。
嵌入式係統屬於一種特殊的專用計算機係統,是裝置或者設備的一部分。IEEE(美國電氣和電子工程師協會)對嵌入式係統的定義是“Devices Used to Control,Monitor or Assist the Operation of Equipment,Machinery or Plants”,即“用來作為控製、監視或者輔助操作機器或者設備的裝置”。
嵌入式係統的風靡歸功於半導體集成電路的高速發展。20世紀70年代,集成電路技術發展齣瞭微處理器,也就是智能內核,它有兩個重要的功能,一是運算處理能力,二是自動控製功能,前者促進瞭計算機的飛速發展,後者使微型控製器走進人們的生活,如圖3.1所示,信息時代的生活離不開嵌入式的支撐。


嵌入式計算機係統以應用為中心,以計算機技術為基礎,而且在軟件、硬件方麵均可根據實際需要進行裁剪,適用於應用控製係統對功能、可靠性、成本、體積、功耗等有嚴格要求的專用計算機係統。它一般由嵌入式微型處理器、外圍配套硬件器件、嵌入式操作係統以及用戶的應用程序四大部分組成。我們使用的單片機就是一個最典型的嵌入式係統。
3.1.1認識嵌入式係統
嵌入式係統與一般PC係統有著一定的區彆,它包括兩大部分: 硬件和軟件。如圖3.2所示,硬件包括處理器、存儲器、外設器件、I/O設備。軟件部分包括操作係統、應用程序等,操作係統主要負責與硬件設備的交互,應用程序則完成該係統的功能。

前言/序言

  

  前言

  將人類的經驗、知識、語言甚至心理賦予機器,我們稱為人工智能。與之類似,智能車的研究主要是希望通過計算機技術取代人,實現自動駕駛。本書所涉及智能車知識基於全國大學生智能車競賽,它要求小型車模能夠在規定的賽道上實現路徑識彆、自主尋跡,並快速行駛。麻雀雖小,五髒俱全,雖然競賽智能車沒有現實生活中的無人駕駛技術那麼復雜,但是也需要相應的傳感器、執行器、控製器以及硬件電路並進行控製算法的設計與調試等。一般需要數月纔能較為係統地掌握上述知識,而能熟練應用並進行係統化調試以及創新往往需要更長時間。因此,該項賽事為大學生將理論知識轉化為實踐技術提供瞭良好的平颱。同時,智能車競賽組委會每年都會對競賽規則、賽道元素等進行非常用心的調整,競賽的新穎性與公平性得到瞭保證,因此每年都會吸引大量相關學科背景的學生積極參與。而齣版本書的主要目的就是能夠為這些參賽隊員提供參考和指導。

  國內的智能車競賽是在韓國智能車大賽基礎上發展而來的,並於2006年舉辦瞭第一屆全國大學生智能車邀請賽。筆者有幸於2007年參與瞭第二屆賽事,那時參賽規模較小,手中可供參考的資料也很少。基於共享資料與交流的目的,筆者於2007年創辦瞭智能車製作網站www.znczz.com,為參賽同學提供瞭一個綫上交流平颱。時光匆匆,一晃十年已經過去,智能車製作網站積纍瞭大量智能車競賽的技術、經驗分享以及賽事影像等資料。更寶貴的是,筆者通過網站認識瞭眾多誌同道閤的朋友,也因此持續關注智能車賽事。在這個過程中,筆者也從當年的參賽學生變成學長,再到博士畢業,如今作為指導老師開始指導學生參賽。

  值得一提的是,每年的比賽過程中,智能車製作網站都會湧現齣一批熱心迴答網友問題並樂於分享的會員,他們熱衷於智能車競賽和相關技術,並積極參與論壇的管理工作。所形成的論壇管理團隊不僅規範論壇運行,還會針對智能車中的熱點問題展開激烈討論,當然過程中也少不瞭調侃與嘻哈。除瞭網上聊天,我們還經常利用智能車競賽尋找綫下聚會的可能。前不久,一個偶然的機會讓我們産生瞭寫書的想法,這次幾個老友又一次一拍即閤,雖然大傢都已工作,但是仍然紛紛錶示會抽齣時間完成這件富有情懷的事情,書名也因此確定為《智能車製作》。

  本書的作者不僅都來自智能車製作網站管理團隊,他們還是當年叱吒智能車賽場的佼佼者,工作後的他們繼續從事所熱愛的技術工程行業,有的積纍瞭豐富的硬件經驗,有的成為瞭優秀的嵌入式開發者,有的在高校指導學生參賽屢獲殊榮。本書的具體編寫情況為:第1章由樊越驍完成,他就是當年的論壇名人鳳姐,在硬件設計、開關電源方麵極富工程經驗,現任職於江蘇某科技公司;第2章由佟超完成,他是北京科技大學智能車領隊之一,硬件功底深厚,常年活躍在論壇幫助大傢解決問題;第3章由單超群完成,他是最早加入智能車論壇管理團隊的成員之一,現任職於深圳某科技公司,在程序設計開發方麵積纍瞭豐富經驗;第4章由王盼寶完成,目前為哈爾濱工業大學智能車俱樂部的指導老師;第5章由硃葛峻完成,他畢業於中南大學,曾是學校智能車協會副會長,現就職於國核電力規劃設計研究院有限公司;第6章由曹楠完成,他曆任第七屆至第九屆南京師範大學平衡團隊隊員及領隊,現任職於恩智浦半導體;第7章由樊越驍和渠占廣共同完成,渠占廣畢業於廈門大學,現任職於華為公司,曾獲智能車競賽國傢一等奬;第8章由蕭英喆完成,他是太原理工大學晉豹智能車隊的指導老師,帶領學生屢獲智能車相關國傢奬項。在此,也非常感謝清華大學卓晴老師以及組委會馬莉老師在此書齣版過程中給予的大力支持和幫助。

  實際上,本書的讀者並不局限於智能車競賽參賽隊員,對智能車製作有興趣的大中小學生以及相關的科技競賽愛好者都可以從中找到需要的軟硬件知識、電路方案等。本書的作者始終相信興趣引導纔是做好事情的最佳途徑,但由於編寫時間倉促、水平有限,書中不足與錯誤難免,歡迎讀者將發現的問題反饋給我們,問題反饋郵箱是wangpanbao@126.com。

  編者

  2017年6月



《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》 本書是一本麵嚮廣大科技愛好者、工程師、學生以及對智能車開發充滿熱情者的深度指南。它係統地闡述瞭從基礎元器件的選擇與應用,到復雜的機電一體化係統集成,再到核心控製算法的設計與實現,最終引嚮完整智能車的整車設計與製造過程。本書旨在為讀者提供一套全麵、實用、具有前瞻性的智能車開發知識體係。 核心內容概覽: 基礎元器件與硬件選型: 微控製器(MCU): 深入講解不同類型MCU(如ARM Cortex-M係列、AVR係列等)的架構、指令集、外設接口(GPIO、ADC、DAC、PWM、UART、SPI、I2C等)及其在智能車控製中的應用。重點介紹如何根據項目需求選擇閤適的MCU,包括處理能力、功耗、成本、開發生態等因素。 傳感器技術: 詳細介紹智能車常用的各類傳感器,包括但不限於: 視覺傳感器: 攝像頭(CMOS、CCD)、圖像處理芯片,講解圖像采集、預處理、特徵提取(如顔色識彆、邊緣檢測、車道綫識彆)等基礎概念。 測距傳感器: 超聲波傳感器、紅外傳感器、激光雷達(LiDAR),闡述其工作原理、精度、量程以及在避障、測距等方麵的應用。 姿態與運動傳感器: 陀螺儀、加速度計、磁力計(IMU),講解其原理、數據融閤(如互補濾波、卡爾曼濾波)以及在姿態估計、運動跟蹤中的作用。 編碼器: 輪速編碼器,介紹其類型(光學、磁性)、工作原理、分辨率以及在輪速測量、裏程計計算中的應用。 其他傳感器: GPS模塊、光敏傳感器、碰撞傳感器等,根據具體應用場景介紹其選型與集成。 驅動與執行器: 電機驅動: 直流電機、步進電機、伺服電機及其驅動電路(H橋、L298N、TB6612FNG等)。講解PWM調速原理、堵轉保護、電流檢測等關鍵技術。 轉嚮係統: 舵機、直流減速電機配閤轉嚮機構的設計與控製。 供電係統: 電池選擇(鋰電池、鎳氫電池等)、穩壓模塊、電源管理設計,確保係統穩定可靠運行。 通信模塊: 無綫通信模塊(如藍牙、Wi-Fi、RF模塊)及其協議,用於遠程控製、數據傳輸、傳感器組網等。 機電一體化係統集成: 底盤設計與製造: 講解不同類型底盤(如兩輪差速、四輪轉嚮、全嚮輪等)的結構設計、材料選擇(亞剋力、金屬、碳縴維等)、承重與穩定性考慮。 動力係統集成: 電機安裝、傳動係統(齒輪、皮帶)設計、車輪選擇與安裝,確保動力傳輸效率與穩定性。 傳感器布局與固定: 優化傳感器在車體上的安裝位置,考慮視角、遮擋、震動等因素,保證傳感器數據的準確性。 綫束設計與管理: 閤理規劃電路布局,進行可靠的綫束連接,避免乾擾與短路,提高係統的穩定性和可維護性。 結構件的3D打印與加工: 介紹利用3D打印技術快速製作原型件、定製化結構件的方法,以及簡單的機械加工技術。 核心控製算法: 運動控製: PID控製: 詳細講解PID控製器的原理、參數整定方法(P、I、D參數的含義與影響),以及在速度控製、方嚮控製中的應用。 前饋-反饋控製: 介紹結閤係統模型的前饋控製與反饋控製,以提高控製精度與響應速度。 模型預測控製(MPC): 簡要介紹MPC的基本思想及其在復雜運動規劃中的潛力。 感知與決策: 圖像處理算法: 攝像頭圖像的去噪、二值化、形態學處理;車道綫檢測(Hough變換、顔色閾值法、輪廓提取);交通標誌識彆(模闆匹配、特徵點匹配)。 障礙物檢測與避障算法: 基於超聲波、紅外、激光雷達數據的障礙物檢測,以及簡單的避障策略(如方嚮調整、繞行)。 路徑規劃與導航: 簡單的全局路徑規劃(如A算法)和局部路徑跟蹤算法(如Pure Pursuit、Stanley控製器)。 狀態估計與融閤: 傳感器數據融閤: 互補濾波、卡爾曼濾波在IMU數據融閤、輪速與姿態融閤中的應用,以獲得更精確的車輛狀態估計。 裏程計估計: 基於輪速編碼器和IMU數據進行車輛位置和朝嚮的估計。 完整的智能車設計與項目實踐: 項目需求分析與定義: 如何根據應用場景(如循跡、避障、競速、遙控等)明確智能車的核心功能與性能指標。 係統架構設計: 劃分硬件模塊、軟件模塊,明確各模塊之間的接口與通信方式。 軟件開發流程: 嵌入式C/C++編程語言、RTOS(實時操作係統)的使用(如FreeRTOS)、代碼模塊化設計、調試方法。 測試與優化: 編寫測試用例,進行單元測試、集成測試、係統測試;根據測試結果進行參數調優和算法改進。 案例分析: 提供不同類型智能車的詳細設計方案與實現步驟,例如: 基礎循跡小車: 講解如何利用紅外/光電傳感器和PID控製器實現精確的賽道循跡。 自主避障小車: 講解如何利用超聲波傳感器和簡單的決策算法實現障礙物的有效避讓。 攝像頭視覺循跡小車: 講解如何利用攝像頭識彆車道綫,實現更高級的循跡功能。 遙控/藍牙控製小車: 講解如何通過無綫通信實現遠程控製。 進階主題展望: 簡要介紹更高級的智能車技術,如SLAM(同步定位與地圖構建)、深度學習在視覺感知中的應用、多車協同等。 本書內容覆蓋從理論到實踐,從基礎到進階,力求讓讀者能夠獨立完成從零開始的智能車設計與製作。通過對書中知識的學習和實踐,讀者將能夠深刻理解智能車的構成原理,掌握核心技術,並能夠將創意轉化為可運行的智能硬件産品。

用戶評價

評分

《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》這本書,對於我理解PID控製算法在智能車上的應用,可謂是醍醐灌頂。書中詳盡地闡述瞭PID參數的整定方法,從經驗整定法到Ziegler-Nichols方法,再到更高級的自適應PID,讓我明白瞭如何纔能讓智能車在賽道上跑得又快又穩。然而,這僅僅是PID算法的冰山一角。我開始設想,當智能車的應用場景越來越復雜,比如在高度動態的環境中(如人群中穿梭、復雜路況的真實道路),傳統的PID控製是否還能勝任?這讓我聯想到,未來是否會有“AI增強型PID控製器”,它能夠實時感知環境變化,動態調整PID參數,甚至在極端情況下,能夠根據AI的判斷,切換到完全不同的控製策略?比如,在遇到突發障礙物時,AI能夠預測障礙物的運動軌跡,並指令控製器執行一個緊急避讓動作,而這整個過程可能遠遠超齣瞭PID控製器的響應範圍。書中對電機控製的詳細講解,也讓我意識到,硬件的性能直接限製瞭控製算法的錶現。如果未來我們能夠擁有更高精度、更低延遲的電機驅動係統,那麼我們就可以設計齣更加精細、更加激進的控製算法,從而實現前所未有的動態性能。這本書為我打開瞭一扇門,讓我看到瞭控製理論在智能車領域的廣闊前景,同時也激發瞭我對更前沿控製技術的探索欲望。

評分

讀完《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》這本書,我對如何利用單片機進行各種信號采集和處理有瞭更深入的理解。書中對ADC(模數轉換器)的工作原理和應用場景的詳細闡述,讓我明白如何將模擬傳感器信號轉化為數字信號,以便單片機進行後續處理。這讓我開始思考,未來的智能車,在傳感器方麵是否會有更大的突破?我設想,也許會齣現一種“智能化的傳感器接口”,它不僅僅是簡單的ADC,而是能夠集成瞭信號預處理、降噪、特徵提取等功能,直接輸齣經過初步分析的、更具信息量的傳感器數據。這樣,主控芯片的工作負擔就會大大減輕,可以更專注於高級算法的運行。再者,書中對PWM(脈衝寬度調製)在電機控製、舵機控製中的應用講解,也讓我覺得非常受用。我猜想,隨著處理能力的提升,我們是否能夠利用更復雜的調製技術,來實現更精細的控製?例如,一種“自適應調製技術”,能夠根據傳感器的反饋,實時調整PWM的參數,以達到最佳的控製效果,並最大限度地減少能源消耗。這本書讓我看到,即使是基礎的信號處理和控製技術,在智能車領域也蘊含著巨大的發展潛力。

評分

《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》這本書,在講解如何進行整體係統集成時,給我留下瞭深刻的印象。書中強調瞭各個子係統之間的協同工作,以及如何通過閤理的係統架構來保證整個智能車的穩定性和可靠性。這讓我聯想到,未來的智能車開發,是否會更加傾嚮於“軟件定義硬件”的模式?我設想,或許會有一種“虛擬化平颱”,它能夠模擬真實的硬件環境,讓開發者可以在虛擬環境中進行大量的算法測試和係統集成,而無需實際的硬件。這種模式將極大地提高開發效率,並降低原型製作的成本。此外,書中對各種通信接口的詳細介紹,也讓我意識到,在復雜的分布式係統中,高效可靠的通信是必不可少的。我猜想,未來可能會齣現一種更加先進的“實時操作係統”,它能夠提供強大的任務調度、資源管理和通信機製,從而支持更復雜的算法和更多的硬件模塊,並保證整個係統的實時性和可靠性。這本書讓我明白,一個成功的智能車項目,不僅僅是單個模塊的優秀,更是整體係統的優化和協同。

評分

這套“清華開發者書庫”中的《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》真是讓我眼前一亮,在閱讀過程中,我時不時會陷入深深的思考,並且産生瞭很多關於智能車領域未來發展和技術突破的聯想。比如,書中雖然詳細講解瞭不同類型的電機驅動方案,從L298N到更先進的MOSFET橋式電路,以及各種PWM控製方式,但我不禁開始暢想,在不久的將來,是否會有集成瞭微型電機、驅動芯片和傳感器的“智能驅動模塊”,能夠通過簡單的通信協議直接與主控芯片對接,進一步簡化硬件設計?這種模塊化思想的極緻,會不會讓初學者在幾天內就能組裝齣一輛具備基本運動能力的智能車原型,而將更多精力投入到算法和AI應用層麵?另外,書中關於傳感器融閤的部分,例如通過卡爾曼濾波融閤陀螺儀和加速度計數據來提高姿態估計的精度,這讓我想到,未來是否會齣現能夠主動學習並自適應環境的傳感器,比如,一個“智能視覺傳感器”不僅能識彆車道綫,還能根據路麵狀況(例如濕滑、顛簸)自動調整其識彆算法的權重,甚至能預測前方路麵的潛在危險。再者,從元器件的選擇到整個係統的集成,書中展現的嚴謹工程思維,也促使我思考,當AI技術越來越成熟,自動駕駛算法越來越強大時,我們作為開發者,應該扮演什麼樣的角色?是專注於AI模型的訓練和優化,還是需要具備更強的係統集成能力,能夠理解硬件的限製和潛力,將算法與硬件進行最優匹配,從而創造齣真正高效、可靠的智能車?這本書就像一個引子,讓我開始跳齣書本的知識範疇,去探索這個行業的無限可能性。

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在仔細研讀完《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》中關於機械結構設計的部分,我深刻體會到“細節決定成敗”這句話的真諦。書中對不同材料(如亞剋力、鋁閤金、碳縴維)的力學性能、加工難度和成本的對比分析,以及針對不同比賽場景(如速度賽、避障賽)的底盤布局優化建議,都為我提供瞭非常寶貴的實踐指導。這讓我聯想到,如果將3D打印技術更深入地融入智能車的設計流程,會帶來怎樣的變革?例如,能否在比賽現場,根據遇到的突發情況(如輪胎磨損過度、傳感器安裝位置需要微調),快速設計並打印齣定製化的替換零件或改進型結構?這種“即時製造”的能力,將極大地提升智能車的適應性和抗風險能力。此外,書中對重心、懸掛係統、轉嚮機構等關鍵機械參數的討論,也讓我開始思考,未來是否會齣現能夠自動調整重心以適應不同賽道,或者擁有自適應懸掛係統的智能車?這種“活”的機械結構,或許能讓智能車在復雜多變的環境中錶現得更加遊刃有餘。書中的內容,不僅僅是關於如何製作一輛智能車,更是關於如何用工程的思維去解決問題,去不斷優化設計,去追求極緻的性能。它啓發瞭我去思考,當“硬件”和“軟件”的界限日益模糊時,作為一名開發者,我們應該如何培養更全麵的工程素養,去駕馭這些日益復雜的係統。

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從《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》這本書中,我學到瞭許多關於嵌入式係統開發和傳感器選型的寶貴經驗。例如,書中對STM32係列單片機的介紹,以及如何利用HAL庫進行GPIO、ADC、Timer等外設的配置,讓我對硬件編程有瞭更深入的理解。然而,隨著技術的飛速發展,我開始思考,未來的智能車開發,是否會更加傾嚮於軟硬件解耦的模式?我設想,或許會齣現一種“智能車操作係統”,它能夠屏蔽底層硬件的差異,提供標準化的API接口,開發者隻需要關注上層應用邏輯,而無需深入到每一個具體的硬件細節。這種操作係統的齣現,將極大地降低開發門檻,讓更多人能夠參與到智能車的創新中來。再者,書中關於攝像頭、超聲波傳感器、紅外傳感器等常見傳感器的原理和應用講解,讓我認識到,多傳感器融閤是提升智能車感知能力的關鍵。我猜想,未來可能會齣現一種“集成式智能感知模塊”,它將多種傳感器(如激光雷達、毫米波雷達、高分辨率攝像頭、IMU等)集成在一個緊湊的單元中,並通過強大的片上AI處理能力,直接輸齣高層級的環境感知信息(如障礙物位置、類型、運動狀態,以及道路可通行區域等),從而大大簡化瞭係統的硬件復雜度,並提升瞭感知數據的質量和實時性。這本書讓我看到瞭基礎的重要性,也讓我對未來的發展方嚮充滿瞭好奇。

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在閱讀《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》過程中,對於書中關於循跡算法和PID控製的結閤應用,我有瞭很深的感觸。書中介紹瞭如何通過攝像頭或紅外傳感器檢測車道綫,然後利用PID控製器來調整轉嚮,以保持車輛沿著車道綫行駛。這是一種非常經典的控製思想,它在很多基礎的智能車競賽中都得到瞭廣泛的應用。然而,我開始思考,在更加復雜的環境中,這種算法是否會遇到瓶頸?比如,當賽道上齣現岔路、環島,或者有其他車輛乾擾時,傳統的PID控製是否還能有效地應對?這讓我聯想到,未來的智能車,是否會引入更加先進的路徑規劃和決策算法,比如基於深度學習的強化學習方法?設想一下,一輛智能車可以通過“觀看”大量的比賽視頻,或者通過不斷的自我模擬和試錯,來學習如何在各種復雜場景下做齣最優的決策,例如,在遇到岔路時,它能夠根據預設的目標,智能地選擇最快的路徑,或者在遇到障礙物時,它能夠準確地判斷是繞行還是等待。書中對麥剋納姆輪等特殊驅動方式的介紹,也讓我思考,未來是否會齣現更多新穎的驅動形式,以實現更強大的機動性,例如,能夠實現原地360度鏇轉、橫嚮平移等,這些都將對控製算法提齣新的挑戰,但也為實現更靈活的運動提供瞭可能。

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《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》這本書,在講解如何搭建整個智能車係統時,讓我對硬件選型和電路設計的各個環節都有瞭細緻的瞭解。從電源管理到通信接口,再到各種傳感器和執行器的連接,書中提供瞭一套完整的指導。這促使我思考,在未來的智能車開發中,我們是否能夠更加依賴於“模塊化”和“平颱化”的設計思路?我設想,或許會有一種“標準化的智能車硬件平颱”,它集成瞭常用的傳感器接口、通信模塊、電源管理以及一個高性能的嵌入式處理器,開發者隻需要在這個平颱上,根據自己的需求,選擇和集成特定的功能模塊(例如,不同的攝像頭、激光雷達、電機驅動等),就可以快速地搭建起一輛功能強大的智能車。這種平颱化的設計,將大大縮短硬件開發的周期,並降低硬件的成本。此外,書中關於不同通信協議(如UART、SPI、I2C)的應用講解,也讓我意識到,在多模塊協同工作的係統中,高效可靠的通信是至關重要的。我猜想,未來可能會齣現一種更加高效、更加智能的通信方式,例如,一種“自適應網絡協議”,它能夠根據通信數據的優先級和網絡擁堵情況,動態地調整通信策略,從而保證關鍵信息的實時傳輸,同時最大限度地提高通信效率。

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《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》這本書,在講解各種電機驅動芯片和編碼器反饋原理時,讓我對如何精確控製電機的轉速和位置有瞭全新的認識。書中對霍爾編碼器、光電編碼器等工作方式的細緻描述,以及如何通過脈衝計數來估算電機速度,讓我覺得非常實用。但是,這僅僅是開始。我開始暢想,在未來的智能車上,我們是否會見到更加智能化的電機驅動單元?比如,一個集成有“電機健康監測”功能的驅動模塊,它不僅能夠驅動電機,還能實時檢測電機的溫度、電流、震動等參數,並根據這些信息,提前預警潛在的故障,甚至自動調整驅動策略以延長電機壽命。更進一步,我設想,也許會有一種“自學習型電機控製器”,它能夠通過與環境的交互,不斷優化自身的控製參數,以適應不同的負載和工作條件,甚至能夠預測前方路麵的坡度變化,提前調整輸齣功率,以達到最優的能耗比。書中對PWM波形的詳細講解,也讓我思考,隨著處理能力的提升,我們是否能生成更復雜、更精密的波形,從而實現對電機更精細的控製,例如,實現靜音運行、超低速平穩啓動等,這些在一些特殊的應用場景下(如醫療、科研)可能非常關鍵。這本書讓我覺得,即使是看似簡單的電機控製,也蘊含著無限的創新空間。

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在閱讀《智能車製作:從元器件、機電係統、控製算法到完整的智能車設計》過程中,關於書中對不同電池和電源管理方案的講解,讓我對如何為智能車提供穩定可靠的能源供應有瞭更全麵的認識。書中對鋰電池、鎳氫電池等不同類型的特性分析,以及充電管理、穩壓電路的搭建,都為我提供瞭寶貴的實踐經驗。然而,這僅僅是能源係統的基礎。我開始暢想,未來的智能車,是否會集成更加智能化的能源管理係統?比如,一個能夠根據車輛的行駛狀態和環境因素(如光照強度、溫濕度),動態地優化能源消耗和能量迴收策略的係統。設想一下,當智能車檢測到前方路況適閤能量迴收時,它能夠主動地調整電機驅動模式,將動能轉化為電能儲存起來,以備不時之需。更進一步,我猜想,也許會有一種“自供能”的智能車,它能夠利用太陽能、動能迴收,甚至環境中的微弱能量,來維持自身的運行,從而實現真正的“零排放”和“無限續航”。書中對不同傳感器信號的處理,也讓我意識到,精確的能源監測和管理,對於提升智能車的整體性能至關重要。這本書讓我覺得,即使是看似基礎的能源係統,也蘊含著巨大的創新潛力。

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書不錯,好好學習,好好學習

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挺好的,沒問題 給個好評吧

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很不錯的書,值得一看

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送的很快,希望對自己有幫助吧,

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作為老隊員,真切的感受到作者們是在用心寫這本書。不僅分享瞭自己的成功經曆,也記錄瞭失敗的原因和這個過程中的收獲。從基礎器件的介紹與選取,到調試過程中的注意事項。從傳感器的介紹,到電機調速,平衡車理論分析,均有涉獵。失敗的那一刻會很難受,成功的時候喜極而泣,這也是我們智能車人共同的經曆吧!價格雖然略貴,但認真讀過的收獲,遠不止這幾十塊錢。

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基本符閤預期,隻等等學成歸來

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基本符閤預期,隻等等學成歸來

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書挺好的,包裝沒啥問題。但是內容真的不是我想要的

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好書!簡直如虎添翼。

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