駱第含 趙子豪 岳有山

（貴州理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003）

智能小車(chē)的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢(shì)

駱第含 趙子豪 岳有山

（貴州理工學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院，貴州 貴陽(yáng) 550003）

智能小車(chē)可以按照預(yù)先設(shè)定的模式在特定環(huán)境中完成相應(yīng)動(dòng)作，具備良好的自動(dòng)尋跡尋光、避障功能及較強(qiáng)的穩(wěn)定性、實(shí)時(shí)性等優(yōu)點(diǎn)，在物流運(yùn)輸、科學(xué)勘探、跟蹤識(shí)別、抗震救災(zāi)等方面具有廣闊的應(yīng)用前景，國(guó)內(nèi)外科研院所和企業(yè)對(duì)智能小車(chē)的應(yīng)用開(kāi)展了大量研究。本文基于智能小車(chē)目前的研究現(xiàn)狀介紹智能小車(chē)的應(yīng)用、國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀、科技競(jìng)賽及未來(lái)趨勢(shì)與展望。

智能小車(chē)；科技競(jìng)賽；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢(shì)

1 智能小車(chē)概念

智能小車(chē)是一種具有環(huán)境識(shí)別、自主決策及主動(dòng)駕駛等多種功能的智能設(shè)備，涉及機(jī)械結(jié)構(gòu)、信息技術(shù)及人工智能等技術(shù)領(lǐng)域。智能小車(chē)主要由控制器、執(zhí)行器及傳感器三部分組成。

1.1 控制器

智能小車(chē)的控制器通過(guò)各類(lèi)傳感器接收傳外部信號(hào)，根據(jù)編入系統(tǒng)的控制程序?qū)邮盏男盘?hào)進(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終處理結(jié)果以控制信號(hào)的形式傳遞給執(zhí)行器來(lái)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作。

1.2 執(zhí)行器

智能小車(chē)最基本的執(zhí)行器是車(chē)輪。執(zhí)行器根據(jù)控制信號(hào)驅(qū)動(dòng)智能小車(chē)完成相應(yīng)動(dòng)作，并且調(diào)整智能小車(chē)自身狀態(tài)。

1.3 傳感器

智能小車(chē)的傳感器可以識(shí)別各種外部信號(hào)，并傳遞給控制器，主要包括超聲波傳感器、紅外避障傳感器及尋跡傳感器等多種傳感器。

2 智能小車(chē)的應(yīng)用

2.1 在軍事領(lǐng)域的應(yīng)用

隨著軍事技術(shù)逐漸向信息化、智能化方向快速發(fā)展，智能小車(chē)在軍事領(lǐng)域逐漸顯現(xiàn)出重要的應(yīng)用價(jià)值。智能小車(chē)能更有效地代替士兵在核污染、生化污染等嚴(yán)重污染區(qū)開(kāi)展軍事偵察、污染物采集及危爆物品處理等危險(xiǎn)工作，從而避免人員傷亡。此外，智能小車(chē)還能較隱蔽地完成監(jiān)視、安全巡邏等軍事任務(wù)，在提升獲取信息的精準(zhǔn)性和實(shí)時(shí)性的同時(shí)，擴(kuò)大偵察范圍［1］。

2.2 安全檢測(cè)與受損評(píng)估

在石油化工領(lǐng)域，智能小車(chē)可用于檢測(cè)工業(yè)管道中存在的損傷、裂紋等缺陷，在工業(yè)管道泄漏和破損點(diǎn)的定位查找方面發(fā)揮著重要作用，還能檢測(cè)有害化學(xué)物質(zhì)泄漏（包括核泄漏檢測(cè)）；在道路橋梁領(lǐng)域，智能小車(chē)能開(kāi)展高速公路自動(dòng)巡跡、道路質(zhì)量和損壞檢測(cè)分析等工作；在水利領(lǐng)域，智能小車(chē)能夠完成河堤、海岸護(hù)堤及水庫(kù)堤壩等重要基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量和安全性檢測(cè)等工作；此外，智能小車(chē)還能完成高空滅火、地鐵滅火、地震廢墟生命探索和救援等工作［2］。

2.3 在物流運(yùn)輸方面的應(yīng)用

智能小車(chē)在自動(dòng)倉(cāng)庫(kù)、碼頭等物流部門(mén)也起著關(guān)鍵作用，適用于人類(lèi)無(wú)法或不宜勞動(dòng)的工作環(huán)境。比如，在基于智能技術(shù)建立的倉(cāng)庫(kù)中，運(yùn)用智能車(chē)輛物流運(yùn)輸平臺(tái)進(jìn)行物流運(yùn)輸工作，既可以大幅提升貨物運(yùn)輸效率，又能有效避免有害物質(zhì)對(duì)人體可能造成的傷害。

3 智能小車(chē)的國(guó)內(nèi)外現(xiàn)狀

3.1 國(guó)外研究現(xiàn)狀

第一臺(tái)智能小車(chē)是由NilsNi-ssen和Charlenrosen等人在1972年研制而成的，并取名為Shakey。

從20世紀(jì)70年代開(kāi)始，美國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家開(kāi)始進(jìn)行無(wú)人駕駛汽車(chē)的研究，主要方向是軍事、高速公路和城市環(huán)境［3］。在80年代初，美國(guó)國(guó)防部對(duì)自主陸地車(chē)輛ALV（AutonomousLandVehicle）的研究投入了大量資金，并在該領(lǐng)域取得了極大進(jìn)步。

歐洲在進(jìn)行前車(chē)距控制、視覺(jué)增強(qiáng)、道路環(huán)境的感知、駕駛員監(jiān)測(cè)及傳感器融合等方面的研究也取得了較大進(jìn)步。例如，用“智能速度適應(yīng)(IntelligentSpeedAdapta?tion，ISA)”提升汽車(chē)整體安全性，輔以道路標(biāo)識(shí)、衛(wèi)星定位、車(chē)載地圖等綜合信息的方式完成車(chē)輛導(dǎo)航和自動(dòng)控制車(chē)輛時(shí)速的功能［4］。

日本三菱和日產(chǎn)汽車(chē)公司近期發(fā)布了一款防撞裝置，基本實(shí)現(xiàn)了前方防撞和車(chē)道偏離功能。在先進(jìn)安全性車(chē)輛計(jì)劃中，本田、日產(chǎn)和豐田公司也大力發(fā)展基于行車(chē)安全的相關(guān)系統(tǒng)，如自動(dòng)控制系統(tǒng)、前車(chē)距離控制系統(tǒng)、障礙物報(bào)警系統(tǒng)、車(chē)道定位系統(tǒng)及夜間行人報(bào)警系統(tǒng)等智能控制系統(tǒng)［5］。

3.2 國(guó)內(nèi)研究現(xiàn)狀

20世紀(jì)80年代末，我國(guó)才開(kāi)始智能小車(chē)的研究，經(jīng)過(guò)幾十年的不斷發(fā)展，取得了若干階段性成果。

1992年，國(guó)防科技大學(xué)研制成功了國(guó)內(nèi)第一輛無(wú)人駕駛汽車(chē)。清華大學(xué)研制的清華V型智能汽車(chē)是當(dāng)時(shí)我國(guó)科技含量最高的無(wú)人駕駛汽車(chē)，其能在各種復(fù)雜的道路上運(yùn)行。西安交通大學(xué)研發(fā)了Spingrobot智能試驗(yàn)平臺(tái)，在甘肅敦煌舉辦的“新絲綢之路”活動(dòng)中成功表演。同濟(jì)大學(xué)研制了一款時(shí)速高達(dá)50km/h的基于無(wú)人駕駛技術(shù)的清潔能源電動(dòng)游覽車(chē)［6］。

4 智能小車(chē)比賽現(xiàn)狀

4.1 國(guó)外智能小車(chē)競(jìng)賽現(xiàn)狀

在美國(guó)，國(guó)防部常期與高校、科研院所及企業(yè)聯(lián)合舉辦智能汽車(chē)競(jìng)賽。美國(guó)第三屆智能汽車(chē)大賽于2007年11月在加州維克托維爾舉行，其目的是激勵(lì)更多群體投入到智能汽車(chē)的研發(fā)中。其中，部分參賽車(chē)輛安裝了旋轉(zhuǎn)激光器，并輔以轉(zhuǎn)動(dòng)照相機(jī)，汽車(chē)由電腦自動(dòng)控制，依靠人工智能辨別汽車(chē)方位和行駛方向。

在韓國(guó)，漢陽(yáng)大學(xué)汽車(chē)控制實(shí)驗(yàn)室和飛思卡爾半導(dǎo)體公司常期聯(lián)合舉辦大學(xué)生智能汽車(chē)模型競(jìng)賽，該比賽中的參賽汽車(chē)以HCS12單片機(jī)為控制核心。比賽中組委會(huì)為各參賽隊(duì)伍提供必須的汽車(chē)配件，如標(biāo)準(zhǔn)汽車(chē)模型、直流電機(jī)及可充電式電池等。要求各比賽隊(duì)伍制造出一輛具有自動(dòng)路線識(shí)別功能的智能小車(chē)，并讓該小車(chē)在專(zhuān)用跑道上完成道路自動(dòng)識(shí)別行駛?cè)蝿?wù)。

4.2 國(guó)內(nèi)智能小車(chē)競(jìng)賽現(xiàn)狀

智能車(chē)輛競(jìng)賽與數(shù)學(xué)建模大賽、機(jī)械設(shè)計(jì)大賽、電子設(shè)計(jì)大賽及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽一起被指定為教育部承認(rèn)的五大大學(xué)生競(jìng)賽項(xiàng)目。清華大學(xué)、上海交通大學(xué)、電子科技大學(xué)等多所國(guó)內(nèi)高校長(zhǎng)期參加該競(jìng)賽，并取得了良好的成績(jī)。該賽事包含綜合類(lèi)競(jìng)賽（A類(lèi)）3種，分別為智能汽車(chē)、機(jī)器人、挑戰(zhàn)杯［7］。

5 結(jié)論與展望

智能小車(chē)的研究和應(yīng)用涉及傳感器技術(shù)、機(jī)械結(jié)構(gòu)、智能控制等多個(gè)學(xué)科，除軍事應(yīng)用外，還可以應(yīng)用于物流運(yùn)輸、地質(zhì)勘探、危險(xiǎn)搜索等領(lǐng)域。目前，國(guó)內(nèi)科研院所雖然在小車(chē)的研發(fā)上取得了較大進(jìn)步，但仍存在較大不足，今后對(duì)智能小車(chē)的研究還應(yīng)從以下方向著手：在小車(chē)上裝攝像頭進(jìn)行實(shí)時(shí)視頻監(jiān)控采集，通過(guò)無(wú)線傳給遠(yuǎn)端的主機(jī)，主機(jī)發(fā)送命令給小車(chē)執(zhí)行相應(yīng)的動(dòng)作等。

［1］趙海蘭.基于單片機(jī)的紅外遙控智能小車(chē)的設(shè)計(jì)［J］.電子世界，2011（8）：45-47，59.

［2］ED Dickmanns，R Behringer，D Dickmanns，et al.The Seeing Passenger Car“Vamors-P”P(pán)roc1994 IEEE Symposiaon Intelligent Vehicles［J］.IEEE Press Piscataway，1994（5）：68-73.

［3］MaurerM.VaMoRs-P:an advanced platform for visual autonomous road vehicle guidance［J］.In:SPIE Confon Mobile Robots IX.Boston，1994（3）：239-248.

［4］BroggiA，BertozziM，F(xiàn)aseioliA，et al.Automaticvehicle?guidance:the experience of the ARGO autonomousvehicle［M］.Singapore：World Scientific Publlshing Co，1998.

［5］尹念東.智能車(chē)輛的研究及前景［J］.上海汽車(chē) ，2002（4）：40-42.

［6］徐保眾.模糊神經(jīng)PID應(yīng)用于智能小車(chē)尋蹤與避障控制［D］.曲阜：曲阜師范大學(xué)，2011.

［7］吳文平.基于視覺(jué)反饋的智能小車(chē)控制系統(tǒng)研究［D］.成都：電子科技大學(xué)，2012.

Development Statusand Trend of Smart Car

Luo Dihan Zhao Zihao Yue Youshan
（College of Mechanical Engineering,Guizhou Institute of technology，Guiyang Guizhou 550003）

The smart car can complete the corresponding action in a specific environment according to the preset mode,good automatic tracing search light,obstacle avoidance function and strong stability,real-time advantages in logistics and transport,scientific exploration,tracking and recognition,earthquake relief and other aspects have wide application prospect and application at home and abroad research institutes and en?terprises to carry out a large number of smart car.Based on the current research status of smart car,this paper introduced the application of smart car,the development status quo at home and abroad,science and technology competition,and the future trends and prospects.

smartcar；scienceandtechnologycompetition；developmentstatus；trend

U463.6；U495

A

1003-5168（2017）12-0092-02

2017-11-01

駱第含（1995-），女，本科，研究方向：制造與測(cè)試技術(shù)。