【正文】 rgencySTOPSmartCard_OFFMC_WLMC_VHMC_VLMC_UHMC_ULSmartCard_CMDVCCTRACE_D3TRACE_D2TRACE_D1TRACE_D0TRACE_CKJOY_LEFTJOY_RIGHTMC_WHLCD_RSAnti_TamperMicroSDCard_CSIrDA_RXIrDA_TXLED4LED3LED1MIC_INPotentiometerMC_CurrentCMC_CurrentBMC_CurrentA/BNCMC_HeatsinkTemperatureLED2PA4PA5PA6PA7PA11PA12PA9PA10PA0PA1PA15PA3PA13PA14PA2PA8PB5PB6PB7PB12PB13PB14PB15PB10PB11PB8PB9PB1PB2PB3PB0PB4PC10PC11PC12PC5PC13PC6PC7PC8PC9PC1PC2PC3PC4PC0PC14PC15PD0PD1PD3PD4PD5PD6PD8PD9PD10PD11PD12PD13PD2PD14PD7PD15PE0PE14PE15PE9PE8PE11PE10PE12PE13PE1PE2PE3PE4PE5PE6PE7PA[0..15]PA[0..15]PB[0..15]PB[0..15]PC[0..15]PC[0..15]PD[0..15]PD[0..15]PE[0..15]PE[0..15]VbatVREF+VREFC7710nFTP11VREF321JP11+3V3TP12GNDTP13GNDTP14GNDTP15GNDOSC_IN12OSC_OUT13NRST14PA0WKUP/USART2_CTS/ ADC_IN0/TIM2_CH1_ETR23PA1/USART2_RTS/ADC_IN1 / TIM2_CH224PA2/USART2_TX/ADC_IN2/ TIM2_CH325PA3/USART2_RX/ADC_IN3/ TIM2_CH426PA4/SPI1_NSS/ USART2_CK/ADC_IN429PA5/SPI1_SCK/ADC_IN530PA6/SPI1_MISO/ADC_IN6/ TIM3_CH131PA7/SPI1_MOSI/ADC_IN7/ TIM3_CH232PB0/ADC_IN8/TIM3_CH335PB1/ADC_IN9/TIM3_CH436PB2 / BOOT137PB10/I2C2_SCL/ USART3_TX47PB11/I2C2_SDA / USART3_RX48PB12/SPI2_NSS / I2C2_SMBAl/ USART3_CK / TIM1_BKIN51PB13/SPI2_SCK / USART3_CTS / TIM1_CH1N52PB14/SPI2_MISO / USART3_RTS / TIM1_CH2N53PB15/SPI2_MOSI TIM1_CH3N54PA8/USART1_CK/ TIM1_CH1/MCO67PA9/USART1_TX/ TIM1_CH268PA10/USART1_RX/ TIM1_CH369PA11 / USART1_CTS/ CANRX / USBDM (2)/ TIM1_CH470PA12 / USART1_RTS/ CANTX / USBDP (2)/ TIM1_ETR71PA13/JTMSSWDAT72Not connected73PA14/JTCKSWCLK76PA15/JTDI77PB3/JTDO89PB4/JTRST90PB5/I2C1_SMBAl91PB6/I2C1_SCL/ TIM4_CH192PB7/I2C1_SDA/ TIM4_CH293BOOT094PB8/TIM4_CH395PB9/TIM4_CH496PE21PE32PE43PE54PE65PC13ANTI_TAMP7PC14OSC32_IN8PC15OSC32_OUT9PC0/ADC_IN1015PC1/ADC_IN1116PC2/ADC_IN1217PC3/ADC_IN1318PC4/ADC_IN1433PC5/ADC_IN1534PE738PE839PE940PE1041PE1142PE1243PE1344PE1445PE1546PD855PD956PD1057PD1158PD1259PD1360PD1461PD1562PC663PC764PC865PC966PC1078PC1179PC1280PD081PD182PD2/TIM3_ETR83PD384PD485PD586PD687PD788PE0/TIM4_ETR97PE198U1ASTM32F103VBH6VSS_510VSSA19VREF20VREF+21VDDA22VSS_427VSS_149VSS_274VSS_399VBAT6VDD_511VDD_428VDD_150VDD_275VDD_3100U1BSTM32F103VBH6 圖 10 STM32 最小系統(tǒng) STM32 Minimum System 12 通信模塊 通信方式的選 擇 ：由于串行通信方式具有使用線路少，成本低，特別是在遠程傳輸時，避免了并行通信中多條線路的特性不一致，因而被廣泛的采用。因為 STM32 內(nèi)部包含 128KB 的 FLASH 以及 32KB 的 SRAM，滿足設計需要，所以不再進行存儲器擴展。 (9) 處理器狀態(tài)在進入中斷時自動保存，中斷退出時自動恢復，不需要多余的指令。分為占先中斷等級和非占先中斷等級 支持末尾連鎖（ tailchaining）和遲來（ late arrival）中斷。 (5) 自動保存和恢復處理器狀態(tài)，可以實現(xiàn) 低延遲地進入和退出中斷服務程序 (6) 支持 ARMv6 架構 BE8/LE (7) ARMv6 非對齊訪問 (8) 嵌套向量中斷控制器（ NVIC）。該處理器采用 ARMv7M 架構。 STM32 功耗 36mA，是 32 位市場上功耗最低的產(chǎn)品，相當于。 STM32 系列基于專為要求高性能、低成本、低功耗的嵌入式應用專 門設計的 ARM CortexM3 內(nèi)核。 由于 STM32 單片機具有更優(yōu)良的性能，同時分級系統(tǒng)擁有更高效的控制性能和并行處理能力，所以我們最終選擇方案三作為本設計的中央處理模塊。共同構成中央處理單元從而具有并行處理的能力。如果僅僅使用一塊 STM32 芯片執(zhí)行所有程序會造成程序編寫復雜、芯片負載過高（堆棧溢出）、響應速 度緩慢、端口配置沖突（如 TIM8和 TIM1 不能同時使用）等問題。 STM32 專門為工業(yè)控制設計擁有比 AVR 單片機更高的性能且工業(yè)控制硬件功能更加豐富（具有 DMA、硬件正交增量編碼器等），并且開發(fā)工具齊全，開發(fā)環(huán)境更優(yōu)越。 方案二：采用 ARM 公司研制的基于最新 Cortex?M3 內(nèi)核的 32 位 ARM7 微處理器STM32 開發(fā)板。其次， AVR 單片機高性能、低功耗，且其快速的存取寄存器組、單周期指令系統(tǒng)，很大程度上優(yōu)化了目標代碼所占用的存儲空間，也在一定程度下提高了程序的執(zhí)行效率，部分型號 FLASH 非常大，特別適用于使用高級語言進行開發(fā)。本設計對中央處理模塊有以下三種方案： 方案一：采用 ATMEL 公司研制的基于 AVR RISC 結構的 8 位低功耗 CMOS 微處理器 ATMEGA128 單片機作為主控板。 圖 7 系統(tǒng)方框圖 Schematic Block Diagram 9 各模塊 硬件部分設計 中央處理模塊 中央處理模塊是整個手動機器人的核心環(huán)節(jié)。從而達到對手動機器人各部分的控制。從而得到相關的最優(yōu)輸出操作，通過輸出 PWM（ Pulse Width Modulation，脈寬調(diào)制）波的方式 向單片機模塊發(fā)命令 ， 單 片機模塊再通過串口通信控制 LM629 模塊從而控制電機的運行狀態(tài)。電子方向盤模塊、電子油門模塊、 電子剎車、 按鍵模塊等傳感器輸入部分對系統(tǒng)外界信息進行采集和處理后，將數(shù)據(jù)通過電平信號、 PWM 信號等方式發(fā)送到中央處理模塊。 中央處理模塊是整個系統(tǒng)的核心。 圖 6 棘輪機構實物圖 Ratchet physical figure 8 3 機器人自控部分設計 總體方案設計 本設計是基于 STM32 單片機的 手動機器人控制系統(tǒng) 。 所以 這需要我們想辦法使升降機構抬起一 定高度時機械鎖死 并關閉電機 。 此時電機并沒有停止工作而是通過后軸編碼器反饋信息和 PID 算法調(diào)整反復運行電機鎖死在了這個位置。 圖 3 手動機器人整體三維圖 Manual machine 3D figure as a whole 方向盤的設計與討論 為了把方向盤轉動的角度傳動轉化為編碼器的 信號，我們設計方向盤時必須充分考慮如何把方向盤與編碼器連接起來 才能使方向盤的轉動與編碼器一致，其次，要在方向盤上安裝了按鍵方便操作 ，而且還要 設計方向盤具有自動回正裝置，即當操作者從方向盤松開手時，方向盤會 自動回到初始位置使編碼器轉角信號歸零 。對于升降機構，為了增強它的承載能力，我們借鑒電梯的結構，設計了一個內(nèi)滑式滑塊。這個輪系結構當中，當左右后輪電機轉速不同時，帶 動不同的左右后兩輪的轉速，而前輪只是起支撐作用，從而實現(xiàn)校手動機器人的轉彎，電機與驅(qū)動輪之間我們采用鏈條傳動方式。 機械結構設計 整個手動機器人的主要框架結構由壁厚為 、 25 25mm 的不銹鋼方管焊接而成。指自動機器人 、手控機器人的配合要好，因為比賽不是比拼單臺機器人的功能 ,小組特別強調(diào)機器人團隊之間的協(xié)同作戰(zhàn)。如果機器人的智能水平 能夠有所提高，能夠正確的處理瞬息萬變的賽場信提高定位能力，那么就能更快更好 的完成組裝和搬運。 4)機器人應具有高智能。速度只有與機動性、靈巧性和準確性結合才能相 得益彰。 3)機器人 必須穩(wěn)、準。 1)機器人必須與大賽的主題相吻合，創(chuàng)意獨到， 在遵循規(guī)則的前提下能巧妙地合理地利用規(guī)則。 本次機器人設計原則 對于此次比賽的機器人來說，主要考驗的是機 器人的行走路線、機器人運行的穩(wěn)定性、快速性、準確性以及可操作性。一種是集中式控制，即機器人的全部控制由一臺 微型計算機 完成。 檢測裝置的作用是實時檢測機器人的運動及工作 情況 ，根據(jù)需要反饋給控制系統(tǒng)，與設定信息進行比較后，對執(zhí)行機構進行調(diào)整，以保證機器人的動作符合預定的要求。它輸入的是 電信號 ，輸出的是線、角位移量。根據(jù)關節(jié)配置型式和運動坐標形式的不同，機器人執(zhí)行機構可分為直角坐標式、圓柱坐標式、 極坐標式和關節(jié)坐標式等類型。 圖 2 手動機器人行動路線示意圖 schematic diagram of Manual robot walking route 2 機器人創(chuàng)意設計與方案 機器人一般組成 機器人一般由執(zhí)行機構、 驅(qū)動裝置 、檢測裝置和控制系統(tǒng)和復雜機械等組成。 圖 1 比賽場地規(guī)格 Specifications of Game Field 手動機器人的主要任務簡介 手動機器人的主要任務有： 一、 手動機器人啟動后需要從硬幣架拿起硬幣并放入硬幣箱； 二、 在沒犯規(guī)的前提下，手動機器人必須穿越隧道，到達搜集機器人所在區(qū)域并搬運搜集機器人至自動機器人 A（ 5 區(qū)）區(qū)域（見圖 2）； 三、 手動機器人搬運放在手動區(qū)的籃子（ 4 區(qū)）按照圖中所示路線回到啟動區(qū)（ 6區(qū)）， 并將籃子放置在小島上的放籃區(qū)； 四、 手動機器人托起 搜集機器人夾取包山最頂層包子，手動機器人和搜集機器人之間通過非射頻方式通信； 五、 在比賽規(guī)定時間（三分鐘）的最后一分鐘內(nèi)，手動機器人可以直接從底層開始夾取包子； 六、 當搜集機器人完成每層至少一個包子的夾取和投放，比賽立即宣布結束，完 4 成規(guī)定任務并耗時最短的獲勝，未完成