基于電磁場(chǎng)檢測(cè)的尋線智能車設(shè)計(jì)

　　引言

　　以往的智能車競(jìng)賽分為光電組和攝像頭組，其中光電組主要是使用光電傳感器如紅外傳感器采集路徑信息，攝像頭組主要通過(guò)采集圖像信息識(shí)別路徑。本文則采用通電導(dǎo)線產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)智能車進(jìn)行引導(dǎo)。使用磁場(chǎng)信號(hào)引導(dǎo)車沿一定軌跡行走的優(yōu)點(diǎn)主要體現(xiàn)在磁場(chǎng)信號(hào)具有很好的環(huán)境適應(yīng)性，不受光線、溫度、濕度等環(huán)境因素的影響。本文對(duì)采用通電導(dǎo)線引導(dǎo)小車行進(jìn)這一設(shè)計(jì)從物理原理上進(jìn)行了描述，介紹了小車循跡行走的控制策略，并且具體制作了智能車，對(duì)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。

　　設(shè)計(jì)原理

　　根據(jù)電磁學(xué)，我們知道在導(dǎo)線中通入變化的電流(如按正弦規(guī)律變化的電流)，則導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生變化的磁場(chǎng)，且磁場(chǎng)與電流的變化規(guī)律具有一致性。如果在此磁場(chǎng)中置一由線圈組成的電感，則該電感上會(huì)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，且該感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的大小和通過(guò)線圈回路的磁通量的變化率成正比。由于在導(dǎo)線周圍不同位置，磁感應(yīng)強(qiáng)度的大小和方向不同，所以不同位置上的電感產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)也應(yīng)該是不同。據(jù)此，則可以確定電感的大致位置。

　　首先，由畢奧-薩伐爾定律知：通有穩(wěn)恒電流I長(zhǎng)度為L(zhǎng)的直導(dǎo)線周圍會(huì)產(chǎn)生磁場(chǎng)，距離導(dǎo)線距離為r處P點(diǎn)的磁感應(yīng)強(qiáng)度為： 

　　且磁感應(yīng)強(qiáng)度方向?yàn)榇怪奔埫嫦蚶?。于是，它的磁力線是在垂直于導(dǎo)線的平面內(nèi)以導(dǎo)線為軸的一系列同心圓，圓上的磁感應(yīng)強(qiáng)度大小相同。