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

緒論隨著生活節(jié)奏越來越快，人們越來越感到耗時和乏味地打掃房間。每天打掃房間對很多人來說是一場噩夢。他們希望有一個聰明的人。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)的自動化和智能化是實現(xiàn)高質(zhì)量、高效率清洗的有效途徑。在這個背景下，我們設(shè)計了一種家用智能掃地機(jī)，這是一種智能清洗具有實時的功能。汽車具有采集傳感器信號的實時功能，對外界環(huán)境進(jìn)行智能分析和路徑信息和自動方向控制。清掃車作為一種環(huán)保、健康、智能化的服務(wù)清掃車，具有良好的市場前景和廣闊的市場需求。它以AT89C51單片機(jī)為基礎(chǔ)，接收超聲波傳感器的信號，控制RoBO4智能避障的驅(qū)動。以L298N作為驅(qū)動控制模塊的核心，驅(qū)動機(jī)器人車輪。這個避障模塊采用轉(zhuǎn)向器和超聲波傳感器作為距離測量，避開障礙物模塊，檢測精度可達(dá)0.15m。2總體設(shè)計采用AT89C51單片機(jī)作為整個機(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)硬件更加簡單，各種功能易于實現(xiàn)，降低了成本，滿足了課題的要求。轉(zhuǎn)向單元：智能車由前輪驅(qū)動，后輪配備與腳輪。車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、兩個從動輪、兩個驅(qū)動輪和驅(qū)動電機(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。紅外傳感器安裝在塑料底盤的前部，用作碰撞檢測傳感器；電池倉置于底座上方，方便更換機(jī)器人的動力；汽車為四輪結(jié)構(gòu)，前輪為驅(qū)動輪，分別由直流電機(jī)驅(qū)動；因此，汽車可以通過車輪的前進(jìn)或后退避開障礙物。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)計清掃車的兩個前輪分別由兩個直流電動機(jī)控制的驅(qū)動輪。通過控制直流電動機(jī)的轉(zhuǎn)速或啟動和停止，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)檢測到障礙物時，主芯片將給出信號并控制向后和轉(zhuǎn)向的運動，以避開障礙物。主要控制部分的設(shè)計：選擇合適的控制器用于控制系統(tǒng)是非常重要的?？紤]到需要控制整個系統(tǒng)的設(shè)計，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)動模塊：驅(qū)動模塊采用L298N驅(qū)動芯片。L298N芯片可驅(qū)動兩個兩相電機(jī)或四相電機(jī)，輸出電壓高達(dá)50V，通過電源直接調(diào)節(jié)輸出電壓，可直接使用單片機(jī)I/0端口的信號，電路簡單，使用方便。超聲波模塊：我們設(shè)計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15度；檢測距離0.02m~5m；檢測精度3mm。蜂鳴器電路：在設(shè)計中，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，蜂鳴器會發(fā)出一個“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，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)簡單。該設(shè)計采用超聲波傳感器進(jìn)行測量，并利用單片機(jī)控制避障掃除等動作。由于使用的傳感器數(shù)量少，無法對各種障礙物進(jìn)行測量，因此其操作模式非常簡單，無法在復(fù)雜情況下完成避障和清洗工作。我們將在今后的設(shè)計中解決這個問題。該智能清掃機(jī)只在正常情況下完成避障和清掃工作，