基于Arduino的自動(dòng)拖地機(jī)器人-結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

緒論隨著生活節(jié)奏越來(lái)越快，人們?cè)絹?lái)越感到耗時(shí)和乏味地打掃房間。每天打掃房間對(duì)很多人來(lái)說(shuō)是一場(chǎng)噩夢(mèng)。他們希望有一個(gè)聰明的人。掃除機(jī)器人代替人完成日常清理工作[L，4]。傳統(tǒng)的真空吸塵器不僅需要人們參與[5,6]，而且還有其他不便之處，效率低，效果差。因此，清洗作業(yè)的自動(dòng)化和智能化是實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量、高效率清洗的有效途徑。在這個(gè)背景下，我們?cè)O(shè)計(jì)了一種家用智能掃地機(jī)，這是一種智能清洗具有實(shí)時(shí)的功能。汽車(chē)具有采集傳感器信號(hào)的實(shí)時(shí)功能，對(duì)外界環(huán)境進(jìn)行智能分析和路徑信息和自動(dòng)方向控制。清掃車(chē)作為一種環(huán)保、健康、智能化的服務(wù)清掃車(chē)，具有良好的市場(chǎng)前景和廣闊的市場(chǎng)需求。它以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)，接收超聲波傳感器的信號(hào)，控制RoBO4智能避障的驅(qū)動(dòng)。以L(fǎng)298N作為驅(qū)動(dòng)控制模塊的核心，驅(qū)動(dòng)機(jī)器人車(chē)輪。這個(gè)避障模塊采用轉(zhuǎn)向器和超聲波傳感器作為距離測(cè)量，避開(kāi)障礙物模塊，檢測(cè)精度可達(dá)0.15m。2總體設(shè)計(jì)采用AT89C51單片機(jī)作為整個(gè)機(jī)器人的控制單元，使系統(tǒng)更加靈活。軟件取代了復(fù)雜的硬件電路部分，使系統(tǒng)硬件更加簡(jiǎn)單，各種功能易于實(shí)現(xiàn)，降低了成本，滿(mǎn)足了課題的要求。轉(zhuǎn)向單元：智能車(chē)由前輪驅(qū)動(dòng)，后輪配備與腳輪。車(chē)輪可以在縱向上向前旋轉(zhuǎn)，在水平面上反轉(zhuǎn)。其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于加工。智能清掃機(jī)的結(jié)構(gòu)由兩部分組成：第一部分包括塑料底盤(pán)、兩個(gè)從動(dòng)輪、兩個(gè)驅(qū)動(dòng)輪和驅(qū)動(dòng)電機(jī)。這部分的主要功能是確保機(jī)器人可以在平面內(nèi)移動(dòng)。紅外傳感器安裝在塑料底盤(pán)的前部，用作碰撞檢測(cè)傳感器；電池倉(cāng)置于底座上方，方便更換機(jī)器人的動(dòng)力；汽車(chē)為四輪結(jié)構(gòu)，前輪為驅(qū)動(dòng)輪，分別由直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)；因此，汽車(chē)可以通過(guò)車(chē)輪的前進(jìn)或后退避開(kāi)障礙物。第二部分是清洗裝置。清潔布安裝在塑料基材的后端，可擦除地面上的細(xì)小灰塵，恢復(fù)地面整潔。3硬件設(shè)計(jì)清掃車(chē)的兩個(gè)前輪分別由兩個(gè)直流電動(dòng)機(jī)控制的驅(qū)動(dòng)輪。通過(guò)控制直流電動(dòng)機(jī)的轉(zhuǎn)速或啟動(dòng)和停止，我們可以控制清掃機(jī)的轉(zhuǎn)向。紅外傳感器放置在清掃機(jī)前方正的中間，當(dāng)檢測(cè)到障礙物時(shí)，主芯片將給出信號(hào)并控制向后和轉(zhuǎn)向的運(yùn)動(dòng)，以避開(kāi)障礙物。主要控制部分的設(shè)計(jì)：選擇合適的控制器用于控制系統(tǒng)是非常重要的。考慮到需要控制整個(gè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以及熟悉微控制器，我們選用AT89C51單片機(jī)作為主控芯片。驅(qū)動(dòng)模塊：驅(qū)動(dòng)模塊采用L298N驅(qū)動(dòng)芯片。L298N芯片可驅(qū)動(dòng)兩個(gè)兩相電機(jī)或四相電機(jī)，輸出電壓高達(dá)50V，通過(guò)電源直接調(diào)節(jié)輸出電壓，可直接使用單片機(jī)I/0端口的信號(hào)，電路簡(jiǎn)單，使用方便。超聲波模塊：我們?cè)O(shè)計(jì)的超聲波模塊的主要技術(shù)參數(shù)為：電壓：DC-5V、靜態(tài)電流小于2mA、電平輸出高電平VCC-0.2V和小于0.2V；感應(yīng)角不超過(guò)15度；檢測(cè)距離0.02m~5m；檢測(cè)精度3mm。蜂鳴器電路：在設(shè)計(jì)中，我們還加入蜂鳴器單元，它由8550晶體管放大器構(gòu)成蜂鳴器。當(dāng)機(jī)器人返回和轉(zhuǎn)彎時(shí)，蜂鳴器會(huì)發(fā)出一個(gè)“比特”的聲音。4結(jié)論完成了清掃機(jī)器人的結(jié)構(gòu)、硬件和軟件設(shè)計(jì)，并在正常情況下完成掃除機(jī)器人的智能避障和清掃工作。清掃機(jī)器人的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。該設(shè)計(jì)采用超聲波傳感器進(jìn)行測(cè)量，并利用單片機(jī)控制避障掃除等動(dòng)作。由于使用的傳感器數(shù)量少，無(wú)法對(duì)各種障礙物進(jìn)行測(cè)量，因此其操作模式非常簡(jiǎn)單，無(wú)法在復(fù)雜情況下完成避障和清洗工作。我們將在今后的設(shè)計(jì)中解決這個(gè)問(wèn)題。該智能清掃機(jī)只在正常情況下完成避障和清掃工作，