当下科技的发展迅速，智能小车发展飞快，智能小车也作为机器 人行业的典型代表，在汽车、机械生产、以及物流运输行业里起到重 要作用。木文所设计的四轮驱动智能车对以往的普通驱动轮做出了改 进，全部使用了麦克纳姆轮，可以实现在运输过程中遇到障碍物时能 够全方位地移动，从而快速有效地实现避障。包括在很多道路复朵、 障碍物多的情况下也可以凭借全方位移动来自动实现避障功能。如今 常见的智能小车分为红外线避障和超声波避障。红外线传感器有很多 局限性，如不可测量距离、容易受到灰尘和强光的干扰;而超声波传感 器可以测量距离，受温度和光线影响小，比较稳定，从而可大幅度增 强其用于社会生产的能力。 1智能小车结构的设计
麦克纳姆轮滚轮可以像传统的车轮一样前进后退，也可以实现横 行、斜行、旋转及其组合的运动方式。当在工作运输环境十分狭窄的 情况下，就能提供多种解决方案，从而实现运输工作。
本文所设计的四轮驱动小车由四个电机分别控制四个轮子，减少 了每一个驱动轮的负担，相对于传统的后轮驱动小车，四轮驱动保证 小车有足够的驱动力，同时轮子使用的是麦克纳姆轮。小车由 *****03RC为核心驱动，由电源模块、超声波感应器模块、电机驱动 模块组成。如图1所示为小车电机驱动模块的大体结构图。 2硬件模块设计
2.1智能小车的电源模块
采用12V可充电锂电池供电，电机驱动模块直接由锂电池提供 22V的电压，电源模块使用的是XL2596稳压芯片，通过XL2596芯 片稳压处理后输出5V电压提供给STM32单片机，能够输出稳定电压 以保证电源模块正常有效工作。这样即使电机驱动模块和控制系统不 分开供电，也能实现控制系统的稳定工作，减轻小车在电源上的承重 压力，为小车提供更大的驱动力。
2.2智能小车的超声波测距模块设计
超声波测距原理：由单片机接超声波探头后10 口 TRIG（控制口） 触发开始测距，能提供
不低于10us的高电平信号，再通过超声波模 块发送出8个40kHz的方波，自主检测是否存在信号返回，如果有 信号返回，通过Q 口 ECHO （接受口）输出高电平，同时定时器打 开，当10 口 ECHO再次输出低电平时，定时器关闭，记录定时时间 t,就是超声波从发射开始到返回结束的时间。
所测距离二声速（340m/s） *t/2
利用超声波测距可以大程度地避免光线、灰尘、烟雾对于信号接 收的影响，同时超声波模块周期性发送信号测距，可准确地将路而实 时数据传输给单片机处理，使小车驱动轮做出相应的反应。
2.3智能小车的电机驱动模块
本设计所述智能车要想稳定运行，不仅要在电源模块上做出改变, 在电机驱动方而也要有所不同。采用麦克纳姆轮，质量较大、行驶平 稳、可以左右平移、原地旋转，比传统小车更灵敏自由。采用直流減 速电机驱动，使用12V宽电压输入电机，通电后电机转速可达 1600r/min,小车空载时转速可达600r/min,电机减速比为1： 30, 车轮半径为30mm。
当遇到障碍物时，超声波传感检测将障碍物的数据分析处理后传 送给STM32单片机，然后由STM32单片机依据所检测到的各个数据 对比标准数据的处理结果输送给灯驱动芯片，从而来控制电机驱动 4个麦克纳姆全向轮，使小车改变方向。
2.3.1麦克纳姆轮的运动原理
驱动轮示意图如图2所示。
当四个驱动轮同时向前或向后运动时，小车可实现向前或向后运 动；
当轮2和轮3向前运动，轮2和轮4不动时，小车可实现向左前 方45。平移；
当轮2和轮3向后运动，轮2和轮4不动时，小车可实现向右后 方45。平移；
当轮2和轮4向前运动，轮1和轮3不动时，小车可实现向右前 方45。平移；
当轮2和轮4向后运动，轮1和轮3不动时，小车可实现向左后 方45。平移；
后轮驱动
当轮1和轮3向前运动，轮2和轮4向后运动时，小车向左平 移；
当轮1和轮3向后运动，轮2和轮4向前运动时，小车向右平 移；
当轮2和轮4向前运动，轮2和轮3向后运动时，小车原地逆时 针旋转；
当轮2和轮4向后运动，轮2和轮3向前运动时，小车原地顺时 针旋转。
通过单片机对四个电机的控制使得小车实现不同的操作。
2.3.2麦克纳姆轮小车在特殊情况下的使用
(1)当小车行驶至如图3情景下时，道路宽度微大于小车的长 度，传统的小车几乎不可能实现转弯，而麦克纳姆轮小车就可以凭借 自身优势直接向右平移。通过这种复杂路段。
(2)当遇到图4 (a)中情景时，传感器会先将四周的障碍距离 数据输送给单片机，如图4(b)所示，如果小车中心距侧面距离L小 于小车的对角线的一半S时，电机驱动模块会调节驱动轮使小车平行 向左移动，直到L大于S时,单片机会驱动小车原地逆时针旋转90°, 从而顺利避开障碍物。
本文所设计的小车可以顺利地解决在社会生产中所遇到的几种 特殊的运输情况，极大地提
高生产效率。因为实际环境是复杂多变的, 所以最终的运动情况取决于控制算法和实际环境。
3小车的优越性
本文所述麦克纳姆轮小车的主要改进点使在驱动轮上，完全舍弃 传统小车的驱动轮，使用四轮驱动的麦克纳姆轮。优点在于灵活的全 方位移动、驱动力大、稳定性强、操作所需环境比传统小车小。传统 小车在而对狭窄的弯道时会出现无法转弯的情况，本小车解决了这个 问题;且本小车可以使用平移的方法通过复朵路段，大大减小了对小 车长宽的要求;传统小车在遇到急转弯或者越过障碍物时车身不稳定, 木小车由于麦克纳姆四轮驱动的特点，在遇到急转弯和障碍物时比传 统小车多了很多特殊的转弯和避障方法，大大提高了小车行驶的稳定 性，保证小车的正常行驶。
本文设计的小车也可以给社会提供便利，在社会生产和运输中通 常会遇到很多复杂的路段环境，导致无法正常进行生产运输，降低效 率。而新型的麦克纳姆轮车，便可以在一些复杂路段中比传统轮车更 加灵活，更容易适应生产运输，提高社会生产力，所以在以后的社会 生产中有很广阔的应用前景。
4结论
本设计为基于STM32的以麦克纳姆轮为驱动轮的小车，小车可 实现传统小车不能实现的平移、旋转动作;采用测距精确、抗干扰性强 的超声波传感器，实现数据的精确传输;每个车轮都配备单独的12V 电机驱动，提供了较大的驱动轮。在木文列举出的几种特殊的传统小 车不容易快速实现避障功能的车道，所设计的麦克纳姆轮小车可以通 过几个模块间的配合自主实现精准避障。虽然这种麦克纳姆轮小车很 多地方依然需要改进，但其结构简单，容易实现，同时，在工业生产、 社会生活、物流运输等行业，都有很大的实用价值。
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