基于STM32的示教型送餐机器人的设计

陈新欣

摘   要：本文机器人为送餐而设计，采用STM32F103RCT6为主控核心，采用蓝牙通信技术实现示教遥控，利用超声波实现避障。示教者教导机器人运输路线，然后系统通过电子罗盘记录一维平面转弯角度，再与动力车轮反馈的脉冲数据相结合，传输路径到ROM，达到断电记忆路径的目的，然后重复路径，将菜肴送到餐桌，实现多菜肴运输功能。

关键词：STM32  记忆路径  示教功能

中图分类号：TP242                                 文献标识码：A                        文章编号：1674-098X（2019）05（c）-0013-03

1  功能描述

本文为送餐而设计，采用STM32F103RCT6为主控核心进行智能控制;按照我们对相应功能的计划，首先设计出合理的送餐机器人的小车，采用特殊的塑料支架作为盛放餐点的托盘，然后在机身加上LN298电机驱动模块，采用蓝牙通信技术实现远距离控制小车运动;通过设计的微信小程序来实现手机界面操作;利用超声波模块，让小车实现前方避障功能。使用人员操作教导机器人运输路线，然后机器人通过电子罗盘记录一维平面转弯角度，再与动力车轮反馈的脉冲数据相结合，传输路径到ROM，达到断电记忆路径的目的，然后重复路径，将菜肴送到餐桌，实现多菜肴运输功能。該机器人通过设置按键设定送餐次数，OLED显示屏来进行人机交互，将餐点温度、机器运行信息、时间等传送至OLED显示，防止人员拿取菜肴时温度过高，实现良好的控制效果;系统通过A/D转换电路采集电压数据，从而判断电池电压情况。

2  系统硬件设计

系统总体结构如图1所示。

系统原理图如图2所示。

根据STM32A/D转换口，内部下拉电阻大概10K，所以我们采用最简单的串联分压电路来采集电压，然后通过A/D转换为数字量。由于核心板电压不能过高，也不能太低，我们采用MT3608升压模块，将电池的3.7V通过升压达到稳定的5V供给核心板，12V电压连接开关供给电机驱动模块L298N驱动电机运动，经过实验证明该电路能稳定输出。该系统的最终PCB板图如图3所示，考虑到系统的简洁，外部扩展电路不在该图上显示。

3  系统软件设计

在该机器人控制系统中，程序大体上可分为数据处理、过程控制两个基本类型。数据处理包括数据的采集、数字滤波、标度变换等;过程控制主要是使控制芯片按一定的方法进行计算，然后再输出，以便控制生产。

该机器人的程序运行流程为：STM32开始运行时，初始化系统，通过A/D采集数据，传输到OLED显示电源电压，通过操作者按键设置运输菜肴数目，并通过OLED显示菜肴数据，操作者开始设置运输路线，“教导”送餐机器人送一遍，当达到目的地，发送结束信号，送餐机器人开始重复刚才记忆的路线，达到重复运输菜肴的效果，如果途中有行人走过，送餐机器人会停止运输，运输菜肴达到操作者设置的值，即送餐结束，其主程序流程图如图4所示。

电子罗盘在较高磁场的环境下，会出现角度较大误差，导致复原路径出现极大的误差，导致送餐点不正确或者出现误差，开始运行时，进行电子罗盘校准来减少磁场带来的干扰。我们设计一种运输方式，停止调整角度的方法来减少角度带来的误差，送餐机器人每一次停止，都会记录停止角度，当复原路径时，达到停止点都会调整角度，修正角度带来的误差。

由于送餐机器人的速度，或突然的停止或运动，会导致菜肴摇动或机器人出现摩擦位移，从而使机器人路径出现错误，为了减少转弯摩擦力对机器人的影响，我们设计一种n形三段速度曲线，采用与电子罗盘角度相结合的减速方法，电子罗盘数据与记录下的数据相差作为控制值，将小车速度降低，使得小车实现平稳转弯与平稳启动/停止，从而达到稳定运行的效果。

4  结语

针对循迹送餐机器人在送餐循迹过程中路径偏差较大、修正时间比较长，不够智能化，成本过高，在家庭布置循迹轨道过于麻烦、添加室内定位系统价格过高、影响本来的家庭布局等问题，我们提出一种基于STM32的示教型送餐机器人，是用“记忆”路线的方式来规划路线，从而达到送餐的目的，我们的优势在于无需对环境进行改变，送餐的路线随时可以进行修改，局限性大大减小。通过较高的精度来运输菜肴，检测菜肴或环境的温湿度，较好的人机交互界面等，使其成为家庭内的好帮手，更加嵌入家庭生活，具有较好的推广价值。

参考文献

[1] 陈凯.智能送餐机器人控制系统的设计与实现[D].杭州电子科技大学，2017.

[2] 朱彦.基于感性工学的家庭服务机器人外形设计研究[J].包装工程，2015， 6（14）：50-54.

[3] 付永忠.基于STM32的控制系统硬件与软件设计[J]. 机械制造，2016（7）：82-86.