光机电一体化小车”开放性实践课程

实验地点：西安电子科技大学北校区新实验楼A1112

实验联系老师：张大兴 副教授 zhangdx@xidian.edu.cn

1）实验系统介绍

“光机电一体化小车”是在电子机械工程学科重点建设项目资助下设计开发的集机械、控制、测控、光学、无线通信等多学科综合应用的开放式实践教学平台。平台主要由主控计算机和两辆“自动化小车”组成，其中一辆“自动化小车”为“主动车”，另外一辆为“目标车”。“主动车”由两轮独立驱动的运动平台、三轴跟瞄执行装置和光学瞄准装置组成，“目标车”由两轮独立驱动的运动平台和可移动目标靶组成。两轮独立驱动的运动平台由两个直流伺服电机驱动，电机由自主设计的以DSP为主控芯片的控制板控制，通过程控两个电机的运行状态，可以实现运动平台按照多种任意轨迹的路线行驶；跟瞄执行装置由方位、俯仰、横倾三轴组成，三轴均由直流伺服电机驱动，电机同样由自主设计的以DSP为主控芯片的控制板控制，主控计算机通过Zigbee无线通信模块与控制板通信，可以下达控制指令，接收各轴运行状态信息，控制板与无线通信模块通过RS232接口连接；光学瞄准装置由电视跟踪器和数据处理系统、激光瞄准系统组成，电视跟踪器实现对目标的识别、锁定和粗跟踪功能，激光瞄准系统由激光发射器和光电位置敏感探测器及数据处理系统组成，实现对目标的精跟踪；主控计算机主要实现人机接口功能，可以基于各种计算机高级语言编写人机交互软件，实现对实验平台的实时控制、运行状态监控、运行数据记录处理等功能。

2）实验内容

实验将根据各年级学生能力的不同，安排不同类型的实验内容。具体如下：

一：演示实验；

二：基本功能测试开发（电机控制、人机交互软件、控制算法、图像识别、信号处理、无线传输等）；

三：综合功能测试开发（跟瞄算法、路径规划、误差补偿等）。

3）对学生的要求

本实验要求学生有电机拖动、微机原理、自动控制、C语言、C++等相关课程基础知识。进行综合功能测试开发的学生必须完成基本功能测试开发实验，或者有相关的实际设计开发经验。

“光机电一体化小车”多学科综合应用的开放式实践教学平台主要由主控计算机和两辆“自动化小车”组成，其中一辆“自动化小车”为“主动车”，另外一辆为“目标车”。“主动车”由两轮独立驱动的运动平台、三轴跟瞄执行装置和光学瞄准装置组成，“目标车”由两轮独立驱动的运动平台和可移动目标靶组成。“自动化小车”实物照片如图1所示。

两轮独立驱动的运动平台由两个直流伺服电机驱动，电机由自主设计的以DSP为主控芯片的控制板控制，通过程控两个电机的运行状态，可以实现运动平台按照多种任意轨迹的路线行驶；跟瞄执行装置由方位、俯仰、横倾三轴组成，三轴均由直流伺服电机驱动，电机同样由自主设计的以DSP为主控芯片的控制板控制，主控计算机通过Zigbee无线通信模块与控制板通信，可以下达控制指令，接收各轴运行状态信息，控制板与无线通信模块通过RS232接口连接；光学瞄准装置由电视跟踪器和数据处理系统、激光瞄准系统组成，电视跟踪器实现对目标的识别、锁定和粗跟踪功能，激光瞄准系统由激光发射器和光电位置敏感探测器及数据处理系统组成，实现对目标的精跟踪；主控计算机主要实现人机接口功能，可以基于各种计算机高级语言编写人机交互软件，实现对实验平台的实时控制、运行状态监控、运行数据记录处理等功能。

“光机电一体化小车”涉及机械、控制、测控、光学、无线通信等多学科交叉知识，科研与教学教研结合，将科研成果直接转化为教学资源，可以同时面向本科生和研究生，既可以进行不同学科单元技术方面的实验教学，也开设各学科综合性的开放性实验课程，是一个多学科综合应用的实践教学平台。