自動(dòng)化大卡車防碾壓與側(cè)翻裝置

堯振海 甘煜森

大卡車在轉(zhuǎn)彎過程中，由于司機(jī)操控不當(dāng)或行人誤入盲區(qū)，易導(dǎo)致側(cè)翻與碾壓等安全事故。具體原因有：一，大卡車比一般車輛高大，且掛車通常很長，司機(jī)很難觀察車身盲區(qū)的情況，如此時(shí)有行人誤入盲區(qū)，雙重因素疊加會(huì)造成側(cè)邊碾壓事故;二，大卡車載重量大，碰到特殊天氣如雨雪天等，地面濕滑，發(fā)生緊急情況急剎車時(shí)，若速度太快，瞬時(shí)離心力超出安全范圍，容易造成側(cè)翻。

為了解決這個(gè)問題。我們做了兩個(gè)努力：一是做出一個(gè)大卡車模型，直觀演示碾壓區(qū)，以此警醒行人注意避讓大卡車。我們仿照大卡車的車身結(jié)構(gòu)，模擬出轉(zhuǎn)彎內(nèi)輪差區(qū)域（車輛轉(zhuǎn)彎時(shí)內(nèi)前輪轉(zhuǎn)彎半徑與內(nèi)后輪轉(zhuǎn)彎半徑之差）。該功能模塊采用的是數(shù)字舵機(jī)加拉桿轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，模仿卡車的前輪轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，以控制車輛左右轉(zhuǎn)彎。我們采用一個(gè)大扭力可控圈速的串行總線編碼器電機(jī)驅(qū)動(dòng)后輪胎，模仿卡車的后輪驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)，以達(dá)到控制車輛的前進(jìn)、后退、左拐彎、右拐彎的效果。

二是完成了“自動(dòng)化大卡車防碾壓與側(cè)翻裝置”。本裝置運(yùn)用探測器輔助司機(jī)及時(shí)觀察盲區(qū)動(dòng)態(tài)。用紅黃燈光照射顯示碾壓區(qū)，并用語音提示行人注意安全;駕駛室內(nèi)電子屏顯示大卡車兩側(cè)碾壓區(qū)，防止碾壓事故的發(fā)生;同時(shí)利用滑動(dòng)重塊與穩(wěn)定陀螺穩(wěn)定大卡車的車身，防止側(cè)翻。

?“自動(dòng)化大卡車防碾壓與側(cè)翻裝置”技術(shù)方法與應(yīng)用原理

1.探測器裝置。在卡車側(cè)邊合理的位置，我們安裝了舵機(jī)，用來擺動(dòng)可隨向超聲波探測雷達(dá)，鏈接到ATmega2560的微控制器，將可能碾壓區(qū)域內(nèi)探測到危險(xiǎn)障礙物（行人或車輛）的距離值顯示在數(shù)碼管上，把文字提示顯示在LCD屏幕上，以此來提醒司機(jī)。

2. 聲音警告裝置。我們采用蜂鳴器發(fā)出比周圍環(huán)境尖銳得多的聲音，以提醒司機(jī)注意情況，此外，我們搭建了一個(gè)語音提示模塊，提醒車內(nèi)司機(jī)以及車外行人注意避讓。

3. 光色警告裝置。黃色和紅色在夜晚以及特殊環(huán)境下穿透力比較強(qiáng)，因此我們采用了紅黃亮色燈光投射內(nèi)輪差碾壓區(qū)：碾壓區(qū)是黃光提示，容易造成事故的危險(xiǎn)區(qū)是紅光警告。

4. 視頻圖像輔助觀察裝置。在卡車側(cè)后方安裝一個(gè)攝像頭，在駕駛室安裝顯示屏，通過攝像頭將碾壓區(qū)域展示在顯示屏。

5. 防側(cè)翻裝置。此裝置采用滑動(dòng)配重平臺以及超高速慣性動(dòng)量飛輪，在卡車的車廂下方中部，安裝一個(gè)可左右滑動(dòng)的配重塊，在卡車左轉(zhuǎn)或者右轉(zhuǎn)彎時(shí)，滑動(dòng)到相應(yīng)一側(cè)以抵消大卡車轉(zhuǎn)彎時(shí)產(chǎn)生的離心力。同時(shí)，在滑動(dòng)塊上安裝一對超高速轉(zhuǎn)動(dòng)的正反轉(zhuǎn)飛輪，按角動(dòng)量守恒定律，飛輪高速轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，角動(dòng)量很大，旋轉(zhuǎn)軸會(huì)提供一個(gè)極大的穩(wěn)定力，從而維持車身的穩(wěn)定。

?性能測試與改進(jìn)

第一代大卡車模型，采用了STM32控制板平臺+PS2遙控，可實(shí)現(xiàn)行走模擬。

第二代大卡車模型，采用Arduino mega2560主控板+ Arduino IDE語言編寫程序代碼，改進(jìn)行走，實(shí)現(xiàn)超聲波探測與“滴滴”聲音提示。

第三代大卡車模型，更換了行走模塊，提高操控性。更換聲音，增加文字、圖像裝置，優(yōu)化了Arduino程序代碼。進(jìn)一步改進(jìn)行走、超聲波探測以及中文語音提示等。

（本作品榮獲第35屆廣西青少年科技創(chuàng)新大賽中學(xué)生科技創(chuàng)新成果競賽一等獎(jiǎng) 指導(dǎo)老師：楊立農(nóng)）