智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

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 550003）

智能小車的發(fā)展現(xiàn)狀與趨勢

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 550003）

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

智能小車；科技競賽；發(fā)展現(xiàn)狀；趨勢

1 智能小車概念

智能小車是一種具有環(huán)境識別、自主決策及主動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

智能小車的控制器通過各類傳感器接收傳外部信號，根據(jù)編入系統(tǒng)的控制程序?qū)邮盏男盘栠M(jìn)行數(shù)據(jù)處理，最終處理結(jié)果以控制信號的形式傳遞給執(zhí)行器來執(zhí)行相應(yīng)的動作。

1.2 執(zhí)行器

智能小車最基本的執(zhí)行器是車輪。執(zhí)行器根據(jù)控制信號驅(qū)動智能小車完成相應(yīng)動作，并且調(diào)整智能小車自身狀態(tài)。

1.3 傳感器

智能小車的傳感器可以識別各種外部信號，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，智能小車在軍事領(lǐng)域逐漸顯現(xiàn)出重要的應(yīng)用價值。智能小車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)開展軍事偵察、污染物采集及危爆物品處理等危險工作，從而避免人員傷亡。此外，智能小車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)時性的同時，擴(kuò)大偵察范圍［1］。

2.2 安全檢測與受損評估

在石油化工領(lǐng)域，智能小車可用于檢測工業(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，還能檢測有害化學(xué)物質(zhì)泄漏（包括核泄漏檢測）；在道路橋梁領(lǐng)域，智能小車能開展高速公路自動巡跡、道路質(zhì)量和損壞檢測分析等工作；在水利領(lǐng)域，智能小車能夠完成河堤、海岸護(hù)堤及水庫堤壩等重要基礎(chǔ)設(shè)施的質(zhì)量和安全性檢測等工作；此外，智能小車還能完成高空滅火、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

智能小車在自動倉庫、碼頭等物流部門也起著關(guān)鍵作用，適用于人類無法或不宜勞動的工作環(huán)境。比如，在基于智能技術(shù)建立的倉庫中，運(yùn)用智能車輛物流運(yùn)輸平臺進(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)對人體可能造成的傷害。

3 智能小車的國內(nèi)外現(xiàn)狀

3.1 國外研究現(xiàn)狀

第一臺智能小車是由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年代開始，美國等發(fā)達(dá)國家開始進(jìn)行無人駕駛汽車的研究，主要方向是軍事、高速公路和城市環(huán)境［3］。在80年代初，美國國防部對自主陸地車輛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)行前車距控制、視覺增強(qiáng)、道路環(huán)境的感知、駕駛員監(jiān)測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)”提升汽車整體安全性，輔以道路標(biāo)識、衛(wèi)星定位、車載地圖等綜合信息的方式完成車輛導(dǎo)航和自動控制車輛時速的功能［4］。

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

3.2 國內(nèi)研究現(xiàn)狀

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

1992年，國防科技大學(xué)研制成功了國內(nèi)第一輛無人駕駛汽車。清華大學(xué)研制的清華V型智能汽車是當(dāng)時我國科技含量最高的無人駕駛汽車，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，在甘肅敦煌舉辦的“新絲綢之路”活動中成功表演。同濟(jì)大學(xué)研制了一款時速高達(dá)50km/h的基于無人駕駛技術(shù)的清潔能源電動游覽車［6］。

4 智能小車比賽現(xiàn)狀

4.1 國外智能小車競賽現(xiàn)狀

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

在韓國，漢陽大學(xué)汽車控制實(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)生智能汽車模型競賽，該比賽中的參賽汽車以HCS12單片機(jī)為控制核心。比賽中組委會為各參賽隊(duì)伍提供必須的汽車配件，如標(biāo)準(zhǔn)汽車模型、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路線識別功能的智能小車，并讓該小車在專用跑道上完成道路自動識別行駛?cè)蝿?wù)。

4.2 國內(nèi)智能小車競賽現(xiàn)狀

智能車輛競賽與數(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)等多所國內(nèi)高校長期參加該競賽，并取得了良好的成績。該賽事包含綜合類競賽（A類）3種，分別為智能汽車、機(jī)器人、挑戰(zhàn)杯［7］。

5 結(jié)論與展望

智能小車的研究和應(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、危險搜索等領(lǐng)域。目前，國內(nèi)科研院所雖然在小車的研發(fā)上取得了較大進(jìn)步，但仍存在較大不足，今后對智能小車的研究還應(yīng)從以下方向著手：在小車上裝攝像頭進(jìn)行實(shí)時視頻監(jiān)控采集，通過無線傳給遠(yuǎn)端的主機(jī)，主機(jī)發(fā)送命令給小車執(zhí)行相應(yīng)的動作等。

［1］趙海蘭.基于單片機(jī)的紅外遙控智能小車的設(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”Proc1994 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.智能車輛的研究及前景［J］.上海汽車 ，2002（4）：40-42.

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

［7］吳文平.基于視覺反饋的智能小車控制系統(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：制造與測試技術(shù)。