发布时间:2015-09-17 阅读量:1444 来源: 我爱方案网 作者:
一、概述
楼道清洁机器人是一种环保、健康、智能型的服务机器人,切合当今时代绿色环保的时代背景;而且,目前国内的楼道清洁机器人还有多方面(如:爬坡的稳定性,清洁的全面性等)有待完善,有研制的必要性。
楼道清洁机器人将移动机器人技术和吸尘器技术有机融合起来,实现室内环境自主清洁, 它集机械学、电子技术、传感器技术、计算机技术、控制技术、机器人技术、人工智能等诸多学科为一体。这是一种环保、健康、智能型的服务机器人, 具有良好的应用前景和广泛的市场需求。
二、需求分析
2.1 功能要求
在模拟场景下,能够完成楼梯攀爬,并且有足够的稳定性和可靠性;
能够自行识别标志物,并能及时绕障行走;
能有自动判别垃圾并对其进行清理。
2.2 性能标准
在楼梯攀爬时,不会突然停止运行,有足够的稳定性和可靠性;
识别标志物时,不会误认为垃圾进行清理;
遇到标志物时总能顺利绕障,不会出现制动现象;
能有自动判别1cm2及以下大小的垃圾并对其进行清理。
三、方案设计
3.1 系统功能实现原理
图1:硬件架构图
结构组成
●smt32
●电源
●转向电动机
●稳压模块
●碰撞传感器
●光电开关
●超声波传感器
●爬楼电动机
●上车体相对运动电动机
●下车体相对运动电动机
3.2 硬件资源配置
硬件资源配置
●碰撞传感器
●爬楼电动机
●超声波传感器
●光电传感器
●上下车体相对运动电动机
●转向电机
●齿条
●轮子
●联轴器
●车体
图2:系统硬件结构框图
3.3系统软件架构
结构组成
1.4个传感器。分别是:光电开关信号传感器、超声波测距信号传感器、碰撞开关信号传感器,摄像头信号传感器。
2.Stm32处理器有4种判断结果:是否在本台阶、是否直线行走、是否有障碍、是否有垃圾。
3.电机若干、齿轮、齿条、轮子、联轴器、车体等。
工作原理
楼道清洁机器人通过传感器把信号给送给Stm32处理器,处理器通过判断使电机做出相应反应。具体得说:光电开关信号传感器把信号传给Stm32处理器,从而决定电机是否让小车爬楼梯;超声波测距信号传感器把信号传给Stm32处理器,从而决定电机是否让小车直线行走;碰撞开关信号传感器,从而决定电机是否让小车识别是否有障碍物;摄像头信号传感器把信号传给Stm32处理器,从而决定电机让小车是被是否有垃圾。
图3:软件架构图
3.4 系统软件流程
图4:程序运行流程图
运行流程
当楼道清洁机器人撞到楼梯,碰撞传感器反馈信息给处理器。碰撞传感器产生中断,升降电动机开始工作。在竖直方向的在齿轮、齿条的传动下,下车体相对于地面静止,上车体向上运行。到达一定高度后,在水平方向的齿轮、齿条的传动下,下车体相对于地面静止。上车体向前方运行。类似地,当上车体平稳在新的一个台阶上,上车体相对于地面静止,下车体上升,然后向前方运行。
在平面移动(非爬楼阶段)时,超声波传感器把周围环境反馈信息给处理器,从而控制电机,是小车顺利运行。同时,摄像头传感器对图像进行采集并进行图像处理,进而清理垃圾。
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