作者：崔胜民、俞天一、刘云宾 编著
出版社：化学工业出版社
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小创客玩转智能车试读：
前言
前 言教育部《教育信息化“十三五”规划》中明确提到要“探索STEAM教育、创客教育等新教育模式”。STEAM教育是集科学（Science）、技术（Technology）、工程（Engineering）、艺术（Art）、数学（Mathematics）于一体的综合教育；创客教育是创客文化与教育的结合，基于学生兴趣，以项目学习的方式，使用数字化工具，倡导造物，鼓励分享，培养跨学科解决问题能力、团队协作能力和创新能力的一种素质教育。STEAM教育和创客教育对创新人才培养具有重要意义。
智能车综合运用了计算机、电子、通信、传感及自动控制等技术，具有感知环境、决策规划、自主行驶等功能，是典型的高新技术综合体，广泛应用于检测、排爆、侦察、巡视等。在中小学推行智能车项目是STEAM教育和创客教育的具体体现。
全书共分四章：第一章介绍了汽车科普知识，包括汽车定义与类型、汽车基本组成、汽车先进驾驶辅助系统和智能车；第二章介绍了智能车三维模型设计，包括设计软件安装、智能车零件库设计、循迹智能车三维装配和载人智能车三维装配以及三维软件中的外观设计；第三章介绍了智能车实物制作，包括循迹智能车和载人智能车的零部件选择、组装和调试；第四章介绍了智能车7个比赛项目方案，即循迹智能车三维模型设计比赛、载人智能车三维模型设计比赛、循迹智能车实物组装比赛、载人智能车实物组装比赛、循迹智能车竞速比赛、载人智能车竞速比赛和载人智能车接力比赛。
由于水平和时间有限，书中难免存在不足之处，敬请广大读者批评指正。编著者第一章 汽车科普知识第一节 汽车的定义与类型
汽车是指由动力驱动、具有4个或4个以上车轮的非轨道承载的车辆。
汽车主要用途：载运人员或货物；牵引载运货物的车辆或特殊用途的车辆；专项作业。
汽车可按国家标准、动力装置和智能化程度进行分类。一、按国家标准分类
国标GB/T 3730.1—2001《汽车和挂车类型的术语和定义》将汽车分为乘用车和商用车。1.乘用车
乘用车是指设计和制造上主要用于载运乘客及其随身行李等的汽车，包括驾驶员座位在内最多不超过9个座位。乘用车类型如图1-1所示。图1-1 乘用车类型
普通乘用车
车身为封闭式；车顶（顶盖）为固定式硬顶，有的车顶一部分可以开启，俗称天窗；座位4个或4个以上，至少两排，后座椅可折叠或移动，以形成装载空间；车门为2个或4个侧门，可有一后开启门。绝大部分轿车属于普通乘用车，如图1-2所示。图1-2 普通乘用车
活顶乘用车
车身为具有固定侧围框架的可开启式；车顶为硬顶或软顶，至少有封闭和开启或拆除两个位置；座位4个或4个以上，至少两排；车门2个或4个侧门；车窗4个或4个以上侧窗。如图1-3所示。图1-3 活顶乘用车
高级乘用车
车身为封闭式，前后座之间可以设有隔板；车顶为固定式硬顶，有的车顶一部分可以开启；座位4个或4个以上，至少两排，后排座椅前可安装折叠式座椅；车门4个或6个侧门，也可有一个后开启门；车窗6个或6个以上侧窗。如图1-4所示。图1-4 高级乘用车
小型乘用车
车身为封闭式，通常后部空间较小；车顶为固定式硬顶，有的车顶一部分可以开启；座位2个或2个以上，至少一排；车门2个侧门；车窗2个或2个以上侧窗。如图1-5所示。图1-5 小型乘用车
敞篷车
车身为可开启式；车顶为软顶或硬顶，至少有两个位置，第一个位置遮覆车身，第二个位置车顶卷收或可拆除；座位2个或2个以上，至少一排；车门2个或2个以上侧门。如图1-6所示。图1-6 敞篷车
舱背乘用车
车身为封闭式；车顶为固定式硬顶，有的车顶一部分可以开启；座位4个或4个以上，至少两排，后座椅可折叠或移动，以形成装载空间；车门2个或4个侧门，车身后部有一个舱门。如图1-7所示。图1-7 舱背乘用车
旅行车
车身为封闭式，车尾外形按可提供较大的内部空间设计；车顶为固定式硬顶，有的车顶一部分可以开启；座位4个或4个以上，至少两排，座椅的一排或多排可拆除，或装有向前翻倒的座椅靠背，以提供装载平台；车门2个或4个侧门，并有一个后开启门；车窗4个或4个以上侧窗。如图1-8所示。图1-8 旅行车
多用途乘用车
多用途乘用车也称MPV（multi-purpose vehicles），从旅行车演变而来，它集旅行车的宽大乘员空间、轿车的舒适性和厢式货车的功能于一身，拥有良好的舒适性、较强的实用性和灵活的空间，如图1-9所示。图1-9 多用途乘用车
短头乘用车
短头乘用车俗称面包车，其一半以上的发动机长度位于车辆前风挡玻璃最前点以后，并且转向盘的中心位于车辆总长的前1/4部分内，如图1-10所示。图1-10 短头乘用车
越野乘用车
在设计上所有车轮同时驱动；其几何特性（接近角、离去角、纵向通过角、最小离地间隙）、技术特性（驱动轴数、差速锁止机构或其他型式机构）及性能（爬坡度）使其更适应在非公路上行驶。如图1-11所示。另外，市场上比较热销的是城市SUV，它的越野能力不如越野乘用车。图1-11 越野乘用车
专用乘用车
专用乘用车是指运载乘员或物品并完成特定功能的乘用车，它具备完成特定功能所需要的特殊车身和/或装备，如旅居车、防弹车、救护车、殡仪车等。图1-12所示为旅居车。图1-12 旅居车
随着汽车技术和汽车造型的发展，现代或未来汽车将呈现多种乘用车的特征。2.商用车
商用车是指在设计和技术特性上用于运送人员及其随身行李和货物的汽车，并且可以牵引挂车。商用车的类型主要包括客车、货车和半挂牵引车。
客车
指在设计和技术特性上用于载运乘客及其随身行李的商用车辆，包括驾驶员座位在内座位数超过9座；客车有单层或双层。如图1-13所示。图1-13 客车
货车
一种主要为载运货物而设计和装备的商用车辆，如图1-14所示。图1-14 货车
半挂牵引车
装备有特殊装置用于牵引半挂车的商用车辆，如图1-15所示。图1-15 半挂牵引车二、按动力装置分类
按动力装置不同，汽车可以分为内燃机汽车和新能源汽车。
新能源汽车是指采用非常规的车用燃料作为动力来源，综合车辆的动力控制和驱动方面的先进技术，形成的技术原理先进，具有新技术、新结构的汽车。非常规的车用燃料是指除汽油、柴油、天然气、液化石油气、乙醇汽油、甲醇等之外的燃料。
新能源汽车主要分为纯电动汽车、混合动力电动汽车和燃料电池电动汽车。
纯电动汽车
一种采用单一蓄电池作为储能动力源的汽车，它利用蓄电池作为储能动力源，通过蓄电池向电机提供电能，驱动电机运转，从而推动汽车行驶，如图1-16所示。图1-16 纯电动汽车
混合动力电动汽车
指驱动系统由两个或多个能同时运转的单个驱动系统联合组成的车辆，车辆的行驶功率依据实际的车辆行驶状态由单个驱动系统单独或共同提供，如图1-17所示。混合动力电动汽车一般又分为常规混合动力电动汽车和插电式混合动力电动汽车。图1-17 混合动力电动汽车
燃料电池电动汽车
指利用氢气和空气中的氧在催化剂的作用下，在燃料电池中经电化学反应产生电能，并作为主要动力源驱动的汽车，如图1-18所示。图1-18 燃料电池电动汽车三、按智能化程度分类
按智能化程度，汽车可分为传统汽车、智能汽车、智能网联汽车和无人驾驶汽车。
智能汽车
智能汽车是在传统汽车上增加雷达、摄像头等先进传感器、控制器、执行器等装置，通过车载环境感知系统和信息终端实现与车、路、人等的信息交换，使车辆具备智能环境感知能力，能够自动分析车辆行驶的安全及危险状态，并使车辆按照人的意愿到达目的地，最终实现替代人来操作的目的，如图1-19所示。图1-19 智能汽车
智能汽车的初级阶段是具有先进驾驶辅助系统的汽车，终极目标是无人驾驶汽车。
智能网联汽车
智能网联汽车是搭载先进的车载传感器、控制器、执行器等装置，并融合现代通信与网络技术，实现V2X（X指车、路、行人及应用平台等）智能信息交换共享，具备复杂的环境感知、智能决策、协同控制和执行等功能，可实现安全、舒适、节能、高效行驶，并最终可替代人来操作的新一代汽车，如图1-20所示。图1-20 智能网联汽车
智能网联汽车是通过车载网络、车载自组织网络、车载移动互联网，对车辆、道路及基础设施进行自动控制、信息共享、行为协调，保障汽车安全、有序、高效行驶。
无人驾驶汽车
无人驾驶汽车利用环境感知系统来感知车辆周围环境，并根据感知所获得的道路状况、车辆位置和障碍物信息等，控制车辆的行驶方向和速度，从而使车辆能够安全、可靠地在道路上行驶，如图1-21所示。无人驾驶汽车是汽车未来的最终发展目标。图1-21 无人驾驶汽车
无人驾驶汽车是传感器、计算机、人工智能、无线通信、导航定位、模式识别、机器视觉、智能控制等多种先进技术融合的综合体。与智能汽车和智能网联汽车相比，无人驾驶汽车需要具有更先进的环境感知系统、中央决策系统以及底层控制系统。无人驾驶汽车能够实现完全自动的控制，全程检测交通环境，能够实现所有的驾驶目标。驾驶员只需提供目的地或者输入导航信息，在任何时候均不需要对车辆进行操控。第二节 汽车先进驾驶辅助系统
汽车的发展已经越来越趋向于智能化，智能化技术能提高汽车动力性、安全性和驾驶方便性等。围绕汽车安全和驾驶方便，不断推出各种汽车先进驾驶辅助系统，如图1-22所示。图1-22 汽车先进驾驶辅助系统
随着汽车智能化程度越来越高，先进驾驶辅助系统在汽车上的应用会越来越多。
自适应巡航控制系统
汽车自适应巡航控制系统是将汽车定速巡航控制系统和车辆前向撞击报警系统有机结合起来，既有定速巡航控制系统的全部功能，还可以通过车载雷达等传感器监测汽车前方的道路交通环境，一旦发现当前行驶车道的前方有其他前行车辆，将根据本车和前车之间的相对距离及相对速度等信息，对车辆进行纵向速度控制，使本车与前车保持安全距离行驶，避免追尾事故发生，如图1-23所示。图1-23 汽车自适应巡航控制系统
车道保持辅助系统
车道保持辅助系统是指汽车行驶时借助摄像头识别车道标线将汽车保持在车道上的系统，如图1-24所示。图1-24 车道保持辅助系统
车道偏离预警系统
车道偏离预警系统是指一种通过报警的方式辅助驾驶员避免或者减少车道偏离事故的系统，有纵向和横向车道偏离警告两个主要功能，如图1-25所示。纵向车道偏离警告系统主要用于预防由于车速太快或方向失控引起的车道偏离碰撞；横向车道偏离警告系统主要用于预防由于驾驶员注意力不集中以及驾驶员放弃转向操作而引起的车道偏离碰撞。图1-25 车道偏离预警系统
汽车自动防撞系统
汽车自动防撞系统是防止汽车发生碰撞的一种智能装置，它能够自动发现可能与汽车发生碰撞的车辆、行人或其他障碍物体，发出警报或同时采取制动或规避等措施，以避免碰撞的发生，如图1-26所示。图1-26 汽车自动防撞系统
汽车夜视辅助系统
汽车夜视辅助系统主要使用的是热成像技术，也被称为红外线成像技术，其原理是，任何物体都会散发热量，不同温度的物体散发的热量不同。人类、动物和行驶的车辆与周围环境相比散发的热量要多。夜视系统就能收集这些信息，然后转变成可视的图像，把本来在夜间看不清的物体清楚地呈现在眼前，增加夜间行车的安全性。汽车夜视辅助系统如图1-27所示。图1-27 汽车夜视辅助系统
汽车自适应照明系统
汽车自适应照明系统（AFS）是一种照明装置，它能够根据天气情况、外部光线、道路状况以及行驶信息来自动改变前照明系统的工作模式，调整照射光线的光形，消除因为夜间或者能见度低时转弯或者其他特殊行驶条件下带来的视野暗区，能够为驾驶员提供更宽范围、更为可靠的照明视野，保证驾驶员和道路行人的安全。汽车AFS是未来汽车前照明系统的主要发展方向。图1-28所示为有无AFS照明效果图。可以看出，AFS系统的转向灯能够根据转向盘的角度转动，把有效的光束投射到驾驶员需要看清的前方路面上。图1-28 汽车自适应照明系统
汽车平视显示系统
汽车平视显示系统就是可以将车辆行驶速度、导航等各种信息以投影方式显示在风挡玻璃上或约2m远的前方、发动机罩尖端的上方，阅读起来非常舒适，同时还可以显示来自各个驾驶辅助系统的警告信息，如图1-29所示。图1-29 汽车平视显示系统
注意力警示辅助系统
驾驶员注意力警示辅助系统在车速达到某一区间（如80~180km/h）时将被自动激活，并持续监测、自动判断驾驶员是否处于疲劳或者走神的状态，系统一旦判定驾驶员的状态会降低行车安全，即会发出声频警示信号，并在仪表盘显示屏上闪现“请休息片刻”的提示信息。图1-30所示是奔驰公司开发的驾驶员注意力警示辅助系统，咖啡杯标识符号的出现说明驾驶员需要休息了。图1-30 驾驶员注意力警示辅助系统
车身主动控制系统
车身主动控制系统是通过位于风挡玻璃上的立体摄像机，探测到汽车前方凹凸不平的路面，然后通过调整减振器的阻尼来保持车身平衡，让车子如履平路，如图1-31所示。
试读结束[说明：试读内容隐藏了图片]