机械5

摘要 今天,随着现代科学和技术的进步与发展,现代化的科学和技术正在改变我们日常生活中的各个方方面面。因为人们生活的巨大压力，没有时间打扫家务。基于以上原因可以看出，扫地机器人在我们的生活中是一个必不可少的物品。扫地机器人的作用是可以帮助我们减少日常繁杂的劳动，从而节省出大部分的时间去做其他事情，它可以有效的提高我们的生活质量。到目前为止，扫地机器人的相关技术已经逐步成熟，并且具备广阔的市场前景。清扫机器人的自动化控制是提高其智能化程度、降低生产费用的关键,并且具备重大的研究价值。本文先简单介绍清扫工业机器人的研究发展背景、国内外的研究发展现状和价值,之后，逐步讲解了扫地机器人相关的自动化控制的技术。主控板采用Stm32f103zet6作为主控单元芯片、外置红外传感器、超声波传感器、MPU6050陀螺仪等器件。本人完成了该扫地机器人的软件和驱动程序,而且通过编写相关的程序完成了PID、PWM控制和路径规划的算法。扫地机器人的外置红外传感器、超声波传感器可以从四周的环境中探测是否需要进行清扫,而且路径规划的算法可以通过对四周环境不同的变换来给该机器人规划合适的路线,PID实时输入一个控制量来自动控制发电机的转速,保证清扫机器人运转的稳定。最后,制作好了一个机器人样机,并对PID参数做了调整。通过试验验证了自动化机器人监测系统的设计合理。 关键词：扫地机器人：PID参数：STM32单片机：红外传感器 目录 摘要........................................................ 3 1绪论........................................................ 1 1.1课题研究背景和意义...................................... 1 1.2国内外研究现状及发展趋势................................ 2 1.4扫地机器人的机械结构设计................................ 3 1.5扫地机器人的单片机控制技术............................. 4 1.6本文的主要研究内容...................................... 5 1.7本章小结................................................ 6 第2章硬件电路设计.......................................... 7 2.2电机.................................................... 7 2.3电机驱动................................................ 8 2.4编码器.................................................. 9 2.5控制核心.............................................. 11 2.6外部信息采集.......................................... 12 2.7 MPU6050............................................... 13 2.8 ATK-ESP8266 WIFI模块................................. 14 2.9程序下载电路模块...................................... 15 2.10电源管理模块......................................... 17 2.11本章小结............................................. 19 第3章软件设计............................................ 20 3.1软件系统框架.......................................... 20 3.2传感器数据读取........................................ 20 3.2.1超声波传感器数据............................... 20 3.2.3编码器数据读取.................................. 24 3.3电机控制.............................................. 25 3.3.1 PID控制器...................................... 25 3.3.2 PWM输出........................................ 27 3.4数据发送.............................................. 28 3.4.1子模式选择...................................... 28 3.4.2 WIFI模块系统参数设置........................... 29 3.5路径规划.............................................. 29 第3.5.1弓字型行走.................................... 30 3.5.2覆盖算法一...................................... 31 3.5.3覆盖算法二...................................... 32 3.5.4结束算法......................................... 33 3.6本章小结............................................... 33 第4章实验与调试............................................. 34 4.1 PID参数调试.......................................... 34 4.1.1 PID参数的作用.................................. 34 4.1.2 PID参数调试步骤................................ 35 4.2巡航算法实验.......................................... 35 4.3算法A的测试......................................... 36 4.4算法B的测试......................................... 37 4.5综合测试.............................................. 37 第5章总结与展望........................................... 39 5.1全文总结.............................................. 39 5.2研究展望.............................................. 40 致谢....................................................... 41 参考文献..................................................... 42