一起来玩智能车吧（下）
上一篇我们向大家介绍了智能车的眼睛——电感和摄像头，下面我们继续来说一说智能车身上的另一种非常重要的传感器——陀螺仪，电感和摄像头主要是为了知道小车处于赛道的相对位置，是在正中抑或是偏离了中线；而陀螺仪，则是可以知道小车的姿态。多组智能车竞赛中，最离不开陀螺仪的，莫过于直立组的小车了，如下图。它跑起来的时候两轮着地，前端抬起。很多同学一定非常好奇，小车是怎么两轮直立起来的呢？这就要用到其中居功至伟的陀螺仪了。
为了达到直立的效果，我们使用了陀螺仪MPU6050，它包含了陀螺仪和加速度计模块，并且是三维传感器。我们将其安装在小车上，便可采集小车在运动过程中的角度和加速度。下图标明了传感器的参考坐标系（XYZ组成右手系）以及三个测量轴和旋转方向。
大家应该可以想象到，直立车在加速的过程中会抬头（上仰趋势），减速时会低头（下趴趋势）。当车身前倾，重心靠前，车子要保持平衡必然会加快电机转动；当车身后仰，重心靠后，车子要保持平衡必然会减慢电机转动（甚至反转）。
通过陀螺仪，我们读到小车各种角度的姿态（俯仰角、横滚角、偏航角），进而像上图这样，对小车进行控制。简单来说，就是抬头太高车轮就会反转，太低了则让车轮加速让小车抬头，这样就可以相对将小车控制在一个稳定的抬头高度上，也就达到了我们两轮直立的目的。
除了以上说的这些外，硬件电路的制作也同样有趣。下面，介绍一个紧张刺激的场景。
你肯定会好奇为什么做硬件会让人感到紧张刺激？这是因为在制作智能车硬件的过程中，需要焊接调试电路板。看到这张图，你可能想说：难道是因为在焊接的时候有耀眼的光芒和四散的火花？这里的焊接和你想象的那种焊接可能不太一样，它是一项烙铁、焊锡与助焊剂相互协调的艺术，出现的只有焊锡熔化时助焊剂挥发产生的烟雾。
实际上，烙铁的作用非常简单，就是起到加热的作用。真正帮助焊好器件管脚，靠的主要是助焊剂增强的焊锡的流动性，特别是密集的集成芯片，可使其在焊盘、器件引脚以及烙铁之间的完美的平衡。
看到这里，你肯定会好奇，为什么又是流动、又是平衡的？都没有迸溅炸裂，哪里紧张、哪里刺激了？这看似平和的过程，其实暗流涌动。
焊锡丝是由锡合金与助焊剂两部分组成的，它的熔点一般在183°C，这意味着电烙铁的温度在200°C以上，而电磁炉的爆炒模式一般设定温度为200°C-250°C，忽视这一点，往往会让人留下终生的印记，比如水泡和那若有若无烤肉的香气。而在处理一些像热缩管和热熔胶的时候，我们还会用到打火机和热风枪，可别小看了这些热缩管，或者热熔胶。它们可是我们加固引线，增强连接韧性的好帮手。据说，热缩管最初是用在航空领域。所以提醒一下女孩子们，在这个过程中，一定要将自己的长发放在身后。好几百度的电烙铁或火焰，如果点燃了你们的长发可就一点都不好玩了。
什么？你说，这还不够刺激。那么电路板焊接完之后，第一次上电的过程肯定会让你感到紧张而又期待。紧张什么呢？一般情况下，焊接没有出现问题，那么能得到你期待的功能。但是，如果出现了错误，那么迎接你的可能是烟雾、火光以及噼里啪啦的声响，这就说明焊接过程中出现了一些错误，比如电解电容的极性焊接反了、选择的晶体管的耐压不够等等。当然，如果只是烧了一些电阻、电容的情况，这也没有什么大不了，反而使得你觉得第一次上电够刺激、很神奇。可如果这个过程是伴随着电路板的集成芯片的沙哑的嘶鸣和绚烂的火光，这就意味着你的损失比较大了。此时往往你会感到胸中小兔乱撞、口渴、肝脏在颤动，但最刺激的就是看起来什么都没有发生，可电路就是莫名其妙的不工作，让你毫无头绪地检查来检查去，都没有发现到底出了什么问题。最后经过反复折腾才发现，居然因为TQFP封装、或者QFN封装的MCU焊接方向旋转了90度。
这还只是硬件制作中的一个环节，你还需要掌握大量电子设计的相关知识，比如数电、模电、电力电子、电机拖动等技术；你需要学会使用很多软件，比如Matlab、Multisim、Altium Designer等；你还需要学会使用很多仪器，比如万用表、示波器、逻辑分析仪等。硬件电路是一项严谨的工作，它和软件编程一样，哪怕只是一个微小的错误，也会使你得不到最终所期待的效果，所以硬件的稳定可靠，在智能车制作中也同样是举足轻重的一环。
介绍完了这些，你一定对智能车有了一个大概的了解。也许你还有些晕乎，懵懵懂懂，不过没关系，每一个初次走进智能车实验室的人都和你一样，但真正感兴趣的同学最终都选择留下。坚持走智能车之路的人，他们都有一个共同的特点：那就是将当初对智能车的无限好奇，转化成求知欲与钻研的动力，看到自己数个月做出来的小车，最终能够在赛道上飞驰，那份心中的骄傲和自豪感，是每一个智能车人坚持不懈的重要原因。在智能车比赛中，每组选手的成功，都会赢得全场的掌声与赞誉，因为大家都懂得这赛场上的佳绩背后，需要付出的是怎样的艰辛，并由衷地为他人的努力肃然起敬。这就是智能车竞赛，一场头脑、技巧、意志力、判断力、团队合作等等诸多因素的比拼与较量，一场互相交流、互相学习、互相点赞的峰会，一场属于每一个智能车人的，难以忘怀的回忆，希望这份回忆，也能属于每一个你。
作者： 自动化学院智能车创新实验室
编辑：刘卿卿