基于arduino的避障物料小车设计

基于arduino的避障物料小车设计

随着工程技术、计算机科学等科学技术的进步，智能设备不断出现，大大提高了劳动生产效率，解雇了更多的工人，降低了生产成本。除了制造领域，在军事、餐饮、胶卷胶片、矿山、食品、医药等领域都具有非常广阔的应用场景，因此，避障物料搬运小车的设计是具有一定的现实意义的。1强控制板单元的选择Arduino开发板为嵌入式应用控制系统提供灵活、有效的解决方案，能够通过传感器来检测感知周围环境，并通过控制灯光、电机及其他硬件装置来反馈、影响周围的环境，因此，采用Arduino开发板作为控制单元。经过分析，该物料搬运小车主要包含上位机手机APP和以下8个硬件模块。1.1ratmega328概述主控单元由Basra主控板和Bigfish扩展板组成的。主控板以AVRATmega328为处理器，具有14路I/O端口，锂电池供电，支持红外、灰度、超声波等多种传感器，可与无线、蓝牙、OLED等扩展模块直插连接，与扩展板一起，可以最多支持2个直流电机，10个舵机，10个传感器。1.2扩展板单元接口与控制单元循迹避障模块主要是由超声波传感器模块和光电传感器两部分组成，通过扩展板的外围接口与控制单元。超声波传感器利用超声波信号来探测障碍物，障碍物将发射的声波部分地反射回传感器的接收器，从而使传感器检测到障碍物，最终转换为数字信号传递给控制核心。1.3控制单元的控制电机驱动模块包含两个直流电机和一个伺服电机，电机通过扩展板的外围借口与控制单元。小车地盘装有一个伺服电机，用来控制小车的转向，通过编程可以控制伺服电机的转向角度;小车有四个福来轮作为车轮，两个直流电机驱动小车水平方向和垂直方向前进，通过编程可以控制小车前进还是后退，以及小车的行驶速度。1.4维码图像传播扫码模块主要由摄像头和上位机手机APP端组成。当小车停在二维码区域后，摄像头拍摄二维码图像，并将图像经蓝牙模块传输到APP;APP将二维码识别结果经蓝牙发送给主控单元。1.5物料图像的拍摄颜色识别模块和扫码模块的组成相同。当小车行驶到物料区域后，摄像头拍摄待检测的物料图像，并将图像经蓝牙模块传输到APP;APP将颜色识别结果经蓝牙传送到主控单元。1.6照固定程序为了实现物料的抓取，机械臂设计成三自由度的机械臂，能够按照固定程序抓取、搬运物件。机械臂的运动由XY两个相互垂直方向的直线运动与一个摆动运动组合而成，主要由三个舵机完成，底部舵机、中间舵机和机械爪舵机分别连接到开发板的舵机口。1.7led灯小可使m采用HC-06蓝牙串口通信模块实现蓝牙通过。尺寸小可以方便地嵌入到各类应用上，自带的LED指示灯有助于判断蓝牙状态。用户还可以根据实际需要灵活地对主、从工作模式、串口波特率及设备名称等参数进行设置。1.8氧化甲基显示模块显示模块主要是由一个OLED显示组成。OLED显示屏是一款无需背光源、自发光的显示模块，为了节省显示模块与控制器的连接线数量，通过Bigfish扩展板的I2硬件控制部分硬件系统设计完成后，最重要的工作就是软件程序的设计。只有软硬件相互结合，各个元器件才能够正确无误地完成避障循迹物料搬运工作。基于Arduino的控制系统接受传感器等设备部件传输的数据，根据一定的算法进行处理，进而控制相关的硬件设备完成相关的操作。整个软件设计分为以下两个部分:(1)硬件控制部分，采用模块化的方法来设计，分别完成避障循迹、电机驱动、显示、机械臂、蓝牙通信等模块的编程、调试工作。(2)上位机手机APP端，主要完成扫描二维码和颜色识别。(1)利用条形码工具包Zbar实现二维码扫描:从相册中获取待识别的二维码图像;预处理图像，裁剪条形码区域、去噪声和二值化;由Zbar图像阅读器，从图像中识别条形码数据，并完成格式的转换。(2)利用OpenCV实现颜色识别，主要流程为:从相册选取待识别的颜色图像，将图像的颜色空间由RGB转换为HSV，图像去噪声处理，检测颜色。3动态调整增加按照上述设计思路，完成了Arduino控制的智能物料小车的制作和测试工作。小车能够正常运行，可以动态调整小车的运行速度，实现了按照指定的搬运顺序将物料搬运到指定的目的地。这样的物料搬运小车的实现还是具