智能搬运车控制系统设计.doc

智能搬运车控制系统设计.doc智能搬运车控制系统设计
摘要:针对智能搬运车的控制问题,提出了采用STM32F103控制器构建控制系统的方法,应用于智能搬运车的寻迹及运动控制。首先进行了智能搬运车的总体控制方案设计;然后设计了STM32最小系统、机械手控制、舵机控制和驱动电机的速度控制算法;最后进行了系统整体调试。实验表明,该控制系统实现了智能搬运车的全向运动、精确定位和智能避障。
中台;智能控制;STM32F103
1 概述
1980年代初期,为了提升公司生产的效率,美国一家生产公司从其他地方学习了智能搬运车的关键技术,在此技术上又做进一步的改进,整体提升了智能搬运车的实用性及稳定性[1]。此后,许多的公司都进行了研究与创新,智能搬运车技术有了长足发展。比较典型的例子包括:瑞典的一家制造企�I开发了激光智能寻线车,利用激光引导小车寻线;荷兰发明了以磁体技术导引的智能寻线车[2]。随着网络技术和信息技术的高速发展,智能搬运车充分利用了网络资源、电子技术、传感技术等一系列新技术的优势,大大提高了运动控制、智能寻迹和精确定位的性能,使得智能搬运车的应用越来越广泛,比如汽车、餐饮、航天、医院、工厂、农业等[3]。随着智能搬运车应用领域越来越广泛,推进了该技术不断地完善与发展。本文提出了采用STM32F103控制器构建控制系统的方法,采用白光传感器实现自动寻迹,超声波传感器对移动方向的障碍进行检测,对障碍的位置进行判断从而选择最优的路线移动;设计了STM32F103主控电路、超声波处理电路、电机驱动电路、舵机控制电路和机械手控制电路,实现了搬运车全向运动、精确定位和智能避障。
2 总体方案设计
智能搬运车共有STM32F103微控处理器、电机驱动、机械手、寻迹模块、避障模块、电源模块和稳压模块等七个部分组成。智能搬运车控制系统以微控制器为核心,接收外围传感器的信号,经过相关算法的分析、判断,输出控制信号到电机驱动模块,实现智能搬运车的运动控制;输出控制信号到机械手控制模块,实现抓取物体和放下的操作。在运动控制中,一方面要实现智能车的精确定位,另一方面要实现智能避障控制。在抓取与放下控制中,要实现精确定位和机械手的柔性控制。
搬运车寻线方案
智能搬运车有多种寻线方式,比如红外传感器寻迹、白光传感器寻迹、电磁感应寻迹和激光导引等,电磁感应需要庞大的运行轨道,激光导引需要大量的计算和严格位置要求,根据用户需要,本设计选择白光传感器寻线[4]。
该传感器把发射装置和接收装置作为一体,这样减少了安装时不必要的误差。接收装置检测被反射回来的光强的大小,传感器上面的转换芯片把模拟量转换为数字量上传到主控芯片。提前预设好的轨道为白线轨道,把白光传感器安装在智能搬运车的前端,从左到右分别标记为1-15号传感器。若7号传感器感应到白线,智能搬运车将会跟着白线直走;若1-6号传感器感应到白线,说明智能搬运车发生偏离并且是左边车轮靠近白线。此时控制器会接收到白光传感器微控芯片传来的八位二进制信号,将会立即调整左右电机的速度使其产生速度偏差,让右电机速度大于左电机速度,从而使智能搬运车发生左转弯,实现智能搬运车对其行驶方向的矫正。同理,若此时8-15号传感器感应到白线,智能搬运车放生偏离并且车身发生右偏,控制器会调整左右电机速度,让左电