STM32小车

一、系统总体方案的设计

根据《2014年中国第一届机器人旅游大赛》,结合上一届的经验，今年旅游车系统准备采用cortex_M3内核的stm32单片机作为核心控制器用于旅游车系统的控制。旅游车的位置信号由车前车后的颜色传感器及激光传感器采集，经stm32的I/O口接收后，用于旅游车的运动控制决策，同时内部TIM控制输出PWM波，驱动直流电机对旅游车的加速、减速、转向、急停等控制，使旅游车在赛道上自主巡线行驶，并且按照事前规划好的路线进行探险，保证又快又稳有准完成预定目标并回家。为了对旅游车的速度进行精准的控制，在旅游车电机输出轴上安装光电编码器，采集编码器转动时的脉冲信号，经stm32捕获后进行PID自动控制，完成旅游车速度的闭环控制。同时增加键盘作为输入输出设备，根据比赛现场对旅游车的速度和路径规划策略的选择。系统总体结构方框图大体如下:

 

二、stm32f103ZEt6主控板最小系统

原理图：

 

PCB：

三、电源管理模块

采用LM2596，LM2596开关电压调节器是降压型电源管理单片集成电路，能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V， 可调版本可以输出小于37V的各种电压。具体设计电路原理图如下：

 

PCB图为：

 

四、电机驱动模块

采用BTN7970电机驱动反应迅速，发热量小。具体原理图如下：

 

五、

编码器模块（今年有考虑测速，后来取消，然而比赛时强烈觉得如果有时间精力可以尝试测速，减少因电池问题而造成的一系列问题）

为了达到更加精准的速度控制，我们准备在旅游车加上编码器模块。

 

 

 

六、激光传感器模块

由发射管、接收管、调制管、大透镜等组成，今年主要用来判断路口。然而发现激光容易误判及漏判，用来判别路口并不十分准确。下一年可以尝试其他方法。

七、颜色传感器模块

准备考虑TCS230传感器，这是美国TAOS公司生产的一种可编程彩色光到频率的传感器。该传感器具有分辨率高、可编程的颜色选择与输出定标、单电源供电等特点；输出为数字量，可直接与微处理器连接。今年使用颜色传感器识别白线，输出偏差值，通过ＰＩＤ调整电机PWM，从而实现基本巡线功能。然而颜色传感器处理数据大、受环境影响大，都是应该考虑

的问题。

八、舵机

今年使用360°改装舵机作为机器人手臂传动部分。

                                                          完                                                                          2014 05 17

 

记2014第一届中国机器人旅游大赛感想及对以后的建议

                                                              郑培柱

    2013年的11月左右，我有缘加入我们学校的机电工程学院的创新团队。这是继我加入广工FSAE车队之后的另外一个团队，相对而言，这里学习资源和工具更加丰富，以比赛项目促进学习，对此我觉得非常幸运，也希望大家好好珍惜。

一段时间之后，我们便开始着手准备一年一届的中国机器人旅游大赛，在学习上一届师兄师姐的基础上，我们小组研制出两只机器人旅游车，参加了本比赛的Ｉ型重探险赛、ＩＩ型轻探险赛和ＩＩ型重探险赛。总结下来，相对于去年，今年有革新优越，然而也有部分局限和不足。

　　　　　　　　　　 一、结构≠画图

如今觉得比较遗憾的是，由于去年的结构是由前后传感器、中间电木底板、电路板及接线组成，因此小组负责结构的人认为设计结构无非就是画块底板就行了。其实这一次在比赛现场发现，相对于其他学校的机器人，我们这样的设计，使得车的结构呆板、笨重，走起来明显并不流畅。因此，结构并不只是等于画图，设计理念才是关键。

　　　　　　　　　　二、电路设计考虑稳定性

今年遇到的一个大问题是，你不知道哪一天睡醒的时候，车上的某一部分电路就出现问题。今年我们自己画了一块主控板，可能由于原理图设计或者做工问题，焊了六七块，实际上排上用场只有两三块，其他的皆是出现问题。一开始有考虑参加寻宝游比赛，画板时考虑干扰问题，然仍没有解决干扰问题，加上最后时间较赶，只能作罢。

比赛那天早上，两辆车中其中一辆车上的稳压模块出现问题，当时刚好没有备用，甚是紧张。

　　　　　　　　　　三、传感器不局限于往年

由于这个比赛的场地是绿地毯，引导线为白色。可参考的传感器有颜色传感器、激光传感器、灰度传感器和红外传感器、摄像头传感器等，各种传感器各有优点和缺点。我建议都可以尝试去做一下，并不要只局限于往年。比如我们使用的颜色传感器用来判别绿色和白色，通过PID进行巡线是可以的，然而受光线影响很大，处理数据大，实时性差；比如我们使用激光传感器判别白线从而判别路口，是可以的，然后容易受现场的垃圾零碎的东西干扰。

                                        四、软件设计

今年程序设计相对规范、模块化，适应于比赛的各种路段和障碍。一开始，写得很乱，后来调车时很不方便，后来改进整理后，算是比较规范、方便调用。因此强烈建议写程序特别是临近比赛时更要注意程序的规范有序化、模块化设计。

                                                       2014 05 17

ps:比赛照片：