掃地機器人設(shè)計方案(完整版)
【正文】 地機器人領(lǐng)域有所應(yīng)用，在油漆噴涂、操場除草、路面鋪瀝青、智能犁地甚至戰(zhàn)場排雷、海底探測諸多涉及“全覆蓋”概念的軍民技術(shù)都有重要意義。因此慣性傳感器不適于長時間的精確定位。2. 掃地機器人的技術(shù)指標(biāo)綜合考慮經(jīng)濟型和先進性的原則，參考淘寶網(wǎng)在售產(chǎn)品，我選擇了一款掃地機器人以作對比。目前對機器人的研究已經(jīng)呈現(xiàn)出專業(yè)化和系統(tǒng)化，一些信息學(xué)、電子學(xué)方面的先進技術(shù)正越來越多地應(yīng)用于機器人領(lǐng)域。收入水平的不斷提高使得人們對生活質(zhì)量的要求越來越高，高品質(zhì)的生活首先要保證居住環(huán)境的干凈衛(wèi)生，因此大家渴望找到一種機器人，能夠智能的打掃房間衛(wèi)生。從自動化生產(chǎn)線到海洋資源的探索，乃至太空作業(yè)等領(lǐng)域，機器人可謂無所不在。一般采用刷掃和真空方式，將地面雜物先吸納進入自身的垃圾收納盒，從而完成地面清理的功能。陀螺儀和加速度傳感器是常用的測量角速度和加速度的工具，對加速度和角速度進行二重積分，即可解出機器人移動的距離以及轉(zhuǎn)過的角度，再根據(jù)航跡推算的基本算法，與初始位置進行相對計算，求得移動機器人的位坐標(biāo)，這就是基于慣性器件的航跡推算定位法。與其他方案相比其優(yōu)勢在于以下幾點：定位功能實現(xiàn)不需要借助外部傳感器，定位穩(wěn)定性不引入外界因素；理論上不存在定位盲區(qū)，適合清掃任務(wù)的復(fù)雜地形；累進誤差是在時間上的累加，清掃任務(wù)每次時間不會超過45分鐘，誤差控制在可以接受的范圍內(nèi)；節(jié)省硬件成本，有利于控制產(chǎn)品價格或者增厚利潤。這是由于智能掃地機器人的應(yīng)用環(huán)境特點決定的:環(huán)境的不確定性，即大部分區(qū)域為靜態(tài)，局部地區(qū)為動態(tài)。單元域分割法顧名思義，即是將整個作業(yè)區(qū)根據(jù)尺寸和障礙物位置等地形特征分割為若干不重合的單元域，在每個單元域內(nèi)單獨執(zhí)行覆蓋規(guī)劃，最后按照最優(yōu)邏輯順序鏈接各個區(qū)塊的方法。(2)不會對硬件和軟件上增加額外的負(fù)擔(dān)。柵格地圖作為本機器人的地圖建立方案，主要原因有如下諸點：(1)柵格適合數(shù)字化，便于與規(guī)劃算法程序結(jié)合；(2)柵格地圖存儲的地形信息全面，為路徑規(guī)劃提供足夠數(shù)據(jù)；(3)柵格化地圖便于局部更新修改。摒棄傳統(tǒng)滾刷設(shè)計，采用滾筒吸取器。邏輯輸入部分加入TLP5214光電隔離IC，更好的保護控制器；模塊最大輸入電壓為40V，單路峰值電流為3A，持續(xù)2A，最大功率25W，直插式IC背貼散熱片，有效避免了芯片過熱；邏輯端輸入端采用標(biāo)準(zhǔn)TTL電平控制，并設(shè)有兩個使能端ENA\ENB，用來允許、禁止器件工作。 MM2:電機線接口。輸出的這個脈沖的邊沿陡峭和電平高低可能不滿足后端電路的需要，一般還要進行整形電路整形。激光、紅外接收管的基本原理是光伏效應(yīng)和逆光伏效應(yīng)。紅外接近開關(guān)安裝在機體的前端外緣側(cè)，當(dāng)障礙物接近機體距離小于15cm，紅色指示燈燈亮起，檢測端輸出5V電平。(3)超低功耗:}， uA，活動模式耗電250 uA, IO輸入端口的最大漏電流SonAo MSP430有獨特的時鐘系統(tǒng)設(shè)計，由時鐘系統(tǒng)產(chǎn)生CPU和各功能模塊所需的時鐘，通過控制指令可以關(guān)閉相應(yīng)的時鐘，從而關(guān)閉指定功能模塊。為了方便總控制對模塊進行操作，單片機內(nèi)有一段程序用于檢測超聲波啟動發(fā)射命令和返回超聲波測距結(jié)果。整個設(shè)計過程中不乏有困難，每一個模塊都會遇到或大或小的問題，好在養(yǎng)成了積極解決問題的好習(xí)慣，那么我主要是通過查閱論文文獻資料、去圖書館尋找相關(guān)書籍、和教研室小伙伴們討論以及利用網(wǎng)絡(luò)資源搜索等方式來排除障礙的，我很感謝這段寶貴的經(jīng)歷，因為它不僅讓我對學(xué)術(shù)研究方面所必須的工具有所了解，而且再一次鍛煉了解決實際問題的能力。參考文獻[1] 柴劍. 智能掃地機器人技術(shù)的研究和實現(xiàn). 西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文. [2] 周天. 基于嵌入式系統(tǒng)的輪式機器人自主導(dǎo)航技術(shù)的研究與實現(xiàn). 西安電子科技大學(xué)碩士學(xué)位論文. [3] 王鴻鵬. 復(fù)雜環(huán)境下輪式自主移動機器人定位與運動控制研究. [4] 王惠南. GPS導(dǎo)航原理與應(yīng)用. 北京:科學(xué)出版社. 2003[5] 冉昕. 室外自主移動機器人導(dǎo)航系統(tǒng)及其仿真軟件的設(shè)計與實現(xiàn). [6] 周華. 多傳感器融合技術(shù)在移動機器人定位中的應(yīng)用研究
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