履带式智能小车的设计和开发

 2022-01-17 11:01

论文总字数:13742字

目 录

1 绪论 5

2 系统设计 7

2.1 方案选择 7

2.2 系统工作原理 8

3 硬件部分 9

3.1 单片机核心板 10

3.2 WIFI模块 15

3.3 视频采集模块 16

3.4 底座设计 16

3.5 小车外壳设计 17

4 软件部分 17

4.1 下位机软件设计 18

4.2 上位机软件设计 23

5 调试与实际效果 25

5.1 软件调试 25

5.2 硬件调试 26

5.3 实物效果 26

6 结论 28

参考文献: 29

致谢 31

履带式智能小车的设计与开发

花煌

Abstract:Smart car is a new important tool in the field of detection. It has the advantages of high flexibility, preprogramming, no control after starting, and accurate detection of data through the collection of environmental data from all kinds of sensors and real-time transmission to the upper computer system. But there are also shortcomings that can not be timely feedback and poor visualization ability. This paper introduces a design scheme of tracked smart car. The scheme uses a single chip computer as the central processor, uses a variety of sensors to collect environmental data, and uses wireless technology to communicate the upper computer, and realizes the receiving commands and data return,the crawler design has also added a certain cross-country function. Among them, the host computer software has a simple operation interface, which can control the moving of the car, and display the environment data and image around the car in real time, so that it has a certain practical value.

Key words:Smart Car;Caterpillar;detect

1 绪论

当前,随着机器人技术的发展,其中智能小车的研究也越来越受到重视。在恶劣环境中,人往往会遇到很多危险,但是又需要对这些环境进行数据采集和分析,此时,这类的智能小车就可以根据不同的需求,使用不同的设计和系统,代替人工完成作业,更进一步地,在视屏监控的功能基础上,很多小车已经有了循迹、避障功能,使得人的控制操作更进一步地减少。

传统的智能小车系统,功能单一,可控性极低,一般是按照预设编程进行作业,缺少实时数据反馈,越野性能差。

智能小车可以追溯到移动机器人的研究,其始于60年代末期斯坦福研究院(SRI)的Nils Nilssen和Charles Roesn等人,在1966年至1972年中研制出了自主移动机器人Shakey。我国的说智能小车,起步随晚,但是也完成了课题,成果显著。

国外方面,波士顿动力公司研发了BIG DOG型机器人,能够适应复杂的地形条件,其机载计算机能够控制躯体移动和过程传感器,还能处理通讯。其控制系统能保持躯体平衡,根据不同地形选择不同的运动和导航方式。

(a). 波士顿动力BIG DOG机器人

(b). 新松自动引导车

图1 智能小车

国内方面,新松机器人公司研制了AGV(自动引导车)及多种工业机器人,具备极高的识别、运输能力,在仓储、物流方面取得了很大的进展,推动着机器人产业向更好的方向发展[1]

然而,双方都存在着造价高昂、体积庞大的缺点。在此环境下,本文设计了一种履带式的智能小车。

本设计中,STM32单片机和C#语言的应用很成熟,用作控制核心十分适合,相较于51单片机、C语言编程操作更加简便、功能也更加稳定,强大,因此,主要内容为基于STM32F103设计一部履带式智能小车,小车能够实现WIFI遥控和数据传输的智能小车控制系统,采用了履带式设计使小车具有更加灵活的机动性。

相较于传统的智能小车,该设计具有数据处理返回准确、可操控性强、可视化程度高、具有一定越野能力的优点,是智能小车技术领域的延伸和改进。

2 系统设计

2.1 方案选择

方案1:矿井、隧道用履带式智能小车。由于矿井、隧道普遍较深,并且具有潮湿、灰尘多的环境特点,信号传输困难,因此采用全封闭式设计和直连控制。首先自学单片机和C#编程语言的相关知识,制定智能小车系统流程,选择所需实现的功能和相应的硬件选型、预算计算。之后编写程序,实现小车的直接控制。

方案2:利用电台通讯的履带式智能小车。该方案适用于长距离探测。首先自学单片机和C#编程语言的相关知识,制定智能小车系统流程,选择所需实现的功能和相应的硬件选型、预算计算。之后编写下位机程序,实现小车的直接控制,然后编写电脑端上位机软件程序,实现通过MDK系列10KM无线电台遥控和按键控制小车的功能。

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