关键词：电动汽车;;超声波;;充电口;;定位方法
摘 要：随着对电动汽车的需求日益增加,人们对电动汽车及其配套设施提出了智能化的要求。利用机器人充电是目前电动汽车智能充电的一种重要解决方案,该方案最重要最基本的要求是能实现充电口的定位。目前的充电口定位的方法存在环境适应性差、成本较高的缺点,研究一种环境适应性好、定位精度高、成本低的定位方法对推动电动汽车的智能化具有重大意义。超声波定位作为一种非接触式的定位方式,具有纵向分辨率高、环境适应性好、方向性好等优势,能够实现较高精度的定位并且成本较低,在医疗、无损检测、机器人导航、无人驾驶、仓储等领域应用广泛。本文针对充电口三维位置坐标的确定,提出了基于TDOA的改进三边测定的算法,并对算法进行了仿真验证。同时,分析建立了姿态确定中涉及的5个坐标系,并提出了一种基于单位方向矢量求解齐次变换矩阵的算法,对算法进行了仿真,证明了该算法的可行性。本文提出了“一发三收”的充电口定位总体方案,并对超声波发射和接收探头的安装位置进行了确定,超声波发射探头安装在机械臂末端的顶部,超声波接收探头安装在充电口的指定位置,呈三角形排列。依据定位的总体方案,首先对重要的硬件进行了选型,然后对硬件电路进行了设计,包含超声波发射电路、超声波接收电路、温度测定电路、电源电路等,给出了电路原理图并进行了仿真验证;最后编写了定位相关程序,包括无线通信程序、A/D转换程序、RS485串口通信程序,给出了程序的流程图。对本文设计的超声波充电口定位方法进行了相关实验验证,着重对重要的单一性能指标和充电口定位进行了实验验证,结果表明:该方法的定位检测盲区不大于50mm,作用空间可达1000mm×1000mm×500mm,并且充电口的定位精度可达5mm,充电口的角度精度<±0.1rad。证明了该方法的可行性。
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