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1、机电系统详细设计张鑫王德斌汲星辰总体设计三轮（22*16*10）亚克力板（300g）双层结构摄像头无线路由机械臂单片机锂电池万向轮直流电机超声波及红外传感器配重抓取部分选用二自由度机械手臂，双舵机（MG955）控制工作过程为：先将货物夹住，之后机械手向上翻 起，以避免货物掉落依靠操作者控制，手动调整小车方位，使机械臂 正对货物，以节约一个自由度抓取部分舵机MG955参数：工作电压4.8-6V，工作电流 100mA，工作扭矩 13KG/cm，无负载速度0.17秒 /60度(4.8V)&0.13秒/60度(6.0V)，重量55-62g， 40mmX20mmX36.5mm机械手参数：全铝合金，重量6
2、8g（不含电机） ，长度108cm（爪子闭合），宽度（爪子张开） 98cm，张角55cm抓取过程重心将偏向车头，故在车位安放配重主控板主控板的功能：对所有传感器采集的数据进行处理，输出 控制 指令控制执行机构。需求分析：需要进行浮点运算、需要滤波基于处理需求，选择stm32F103主控板Stm32性能分析： 内核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz 存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的 SRAM存储器 电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。 低功耗：在72MHz时消耗36mA，待机时下降到2A。 I/O口多。主控板
3、stm32引脚图ADC引脚：2个12位模数转换器多达112个快速I/O端口3个16位定时器2个看门狗定时器多达9个通信接口2个I2C接口3个USART接口2个SPI接口CAN接口USB 2.0主控板stm32F103引脚：主控板各个元件的接入：超声波传感器共四组，输出是模拟量，所以接到ADC口红外循迹模块也是四组，输出量是模拟量，所接到ADC口外部电源一端接到VBAT，一端接地一个L298N可以驱动两个电机，如果驱动一个电机需要从一个EN脚，和两个IN脚接线到stm32上。直流电机型号：直流电机RK-370SD-4530尺寸：外径24mm，安装孔中心距17mm轴长：10.7mm轴径：2mm预期
4、工作电压：5V重量：80g转速：DC3v时，电机转速11000rpmDC6v时，电机转速27000rpmDC7.4v时，电机转速34000rpm直流电机驱动模块：L298N基本功能：采用ST公司的L298N双H桥驱动芯片 ，可以直接驱动两路3-30V直流电机，并提供 5V输出接口，支持3.3VMCU控制基本参数： 驱动部分：端子供电范围VMS为 +5V+35V，峰 值电流IO为2A/桥 逻辑部分：端子供电范围Vss为4.5-5.5V，工作 电流范围为036mA 控制信号输入电压范围：高电平4.5-5.5V ，低 电平0V 最大功耗：20W 驱动板尺寸:55mm*60mm*30mm 驱动板总量：
5、33g传感器漫反射式红外光电管功能：用于避障，利用红外线可被白色地面漫反射 ，而会被黑色轨迹吸收的原理来探测黑线轨迹，将 光信号转变为电信号，传给主控板，从而控制直流 电机运动状态（转弯过程）引脚： VCC 外接3.3V-5V电压（可以直接与3.3v单片机相连 ） GND 外接GND OUT 小板数字量输出接口（0和1），可以单片机IO 接口直接相连基本参数：有效距离范围230cm，工作电压为 3.3V-5V尺寸：3.2CM*1.4CM传感器HC-SR04 超声波测距模块功能：通过发射和接收超声波来判断发射器前方障碍物 距离，并将此信号转换成电信号，传给主控板，从而控 制直流电机运动状态，使小
6、车对障碍物有所反应引脚 VCC 接5V工作电压 trig（控制端）：触发信号输入 echo（接收端）：回响信号输出 GND 接地基本参数：工作电压5V，静态电流小于2mA，高电平5V，低电平0V，感应角度不大于15度，探测距离2cm-450cm，高精度可达0.2cm，盲区只有2cm供电系统电源需求：系统需要5V作为工作电压给各个 传感器，驱动板，电机供电；也需要3.3V给 主控板供电电源选择：综合考虑容量，电压需求，电压 电流稳定性等众多因素，决定选用7.4V 18650锂电池（2块）作为电源电池参数： 容量：2600mAh 尺寸：19mm*37mm*67mm 重量：92g供电系统稳压模块：由
7、于电源输出电压为7.4V，而需 求电压为3.3V与5V，故需要加入稳压模块以 满足需求型号：LM2940CT-5V输出电压：5V输出电流：1A输入电压：6.25-26V引脚：输入，输出，接地对于3.3V输出 电阻分压的使用：由于LM2940系列只能单端 输出电压，即只有一个输出电压，故可利用 电阻分压的原理来实现3.3V的输出 由于电路负载部分较复杂，故为保险起见， 同时购买了LM2576S-3.3V，可以直接得到 3.3V电压VccR1R2 Vout 控制算法-循迹循迹模块：应用4个红外传感器ST188排布： 左右各个红外线传感器 伸出黑线之外 第二级作为第一级的后备保护， 提高可靠性控制算
8、法-循迹小车传感器的真值表和程序框图传感器编号电动车 状态左X2左X1右Y2右Y1停车0000严重偏右0*11轻微偏右1011严重偏左1101轻微偏左11*1正常行驶1111控制算法-避障选型：HC-SR04超声波模块。参数：测距范围为2450cm，测距精度可达到 2传感器的排布控制算法-避障超声波测距模块的处理流程图超声波模块的时序图控制算法-避障超声波测距模块程序框图控制算法-避障算法的详细分析：1，基础控制层设计任务是寻找目标点，并确保机器人可以顺利到达指定目标位基础控制层所需的各参数：机器人的时实坐标x, y值，由专门的坐标计算层提供。机器人的速度v。周期T需要的偏转角de终止信号la
9、st值先置为0，当到达目的地时，将其置为1。基本控制层的流程图控制算法-避障2，行为控制层： 主要任务是让机器人根据超声波传感器采集的 距离信息判断是否该进行避障行为，且给出避 障的转角值，及转向。 de = me L=Lde = -de0 LR de = de0 FMmax（de表示需要转的角度 me表示按照基本控制层输出的转角 de0是自定义的避障角度 R表示与右边障碍物的迫近程度 L表示与左边障碍物的迫近程度 F表示与前方物体的迫近程度）行为控制层的程序框图控制算法-避障3，坐标计算层设计它能形象地定义机器人相对障碍物及目标点的具体位置 ，确保机器人及时避障，并顺利到达目标点。P（小车行
10、走的距离）=VT本周期的pe值为上个周期的pe值与转角de的差（pe为小车与平面坐标横坐标的夹角）X = P * cos ( pe )Y = P * sin ( pe )坐标计算层程序框图控制算法-避障轨迹规划子程序的流程图WIFI数传模块无线路由：TP-LINK WR703N 57*57*18，最大150M，100mWIFI数传模块刷入OpenWrt（Linux）安装摄像头驱动引出TTL线WIFI数传模块UVC摄像头直连路由器，不需外部电压开发环境上位机：VS，工程窗体WiFi-Robot。按键镜像开发环境下位机：KEIL MDK-ARM V5编程、烧录、调试、补码任务分工张鑫：整体设计、WiFi数传模块汲星辰：硬件部分王德斌：功能实现与算法进度规划627-7.2：文献调研与原理方案设计。7.3-7.6：详细设计，调查相关硬件模块。7.7-7.10：详细设计的修正，采购零件，学习使用编译和调试的环境。7.11-7.16：小车的组装成形与编程。7.17-7.26：程序的调试与测试。Q&A谢谢！
