基于STM32的智能轮式仓储机器人-AGV吧

一、前言

机器人是为了执行不同的任务而具有可改变和可编程动作的专门系统，它是人工智能技术的综合试验场，可以全面地考察人工智能各个领域的技术，研究它们相互之间的关系。它带有多种传感器，能够将多种传感器得到的信息进行融合，从而有效的适应变化的环境，具有很强的学习能力、自治功能和自适应能力。

二、系统总体设计

智能轮式仓储机器人是由主控制器模块、电机驱动单元、搬运模块、惯导模块、WIFI通信模块、摄像头模块、上位机部分以及条码识别模块等组成，如图l所示。

机器人主体包括机器人运动部分和搬运模块。机器人运动部分是由三个步进电机、三个全向轮、电机驱动单元和主控制器模块组成，搬运模块是由机器人上方安装的三条利用舵机控制升降的机器手臂组成。惯导模块对机器人行进路线实行预先编程并在行进间实时纠正偏差。同时，机器人安装有摄像头以获取前方图像，采用WIFI通信模块实现STM32与上位机终端的通信。个人计算机作为上位机操作终端分为四个窗口：摄像头图像窗口、运动参数窗口、运动控制窗口和条形码信息窗口。条形码扫描模块获取条形码信息，上位机负责对条形码信息进行解读并将解读之后的信息通过WIFI传输给STM32进行相应的操作。

三、硬件设计

1.STM32主控模块

STM32是整个仓储机器人的控制核心，是一款高性能而又经济的单片机。本机器人采用STM32系列的STM32F103ZET6处理器，该单片机属于ST意法半导体公司生产的32位高性能、低成本、低功耗的基本型系列单片机。

2.电源模块

机器人的电源由三块l2.0V的可充电锂电池组成。两块锂电池并联为STM32主控制器、电机驱动单元、WIFI传输模块、惯导模块以及摄像头模块供电。另一块锂电池通过三个稳压芯片（7805）稳成5V的电压为搬运模块的三条机器手臂供电。

3.电机驱动单元

电机驱动单元主要由LV873l多路步进电机驱动组成。LV8731是H桥驱动，具有低导通电阻，内置输出短路保护电路，可以很好的用于驱动步进电机以及有刷DC电机。

4.条形码扫描模块

条形码扫描模块主要由Symcode扫描枪组成。扫描枪在获取到条形码信息之后将信息通过USB串口传输给上位机，上位机对接收到的信息进行解读，并将解读的控制信息通过WIFI模块传送给STM32主控制器进行相应的操作。

5.惯导模块

惯导模块由MPU6050及外围电路组成。MPU6050是一种六轴传感器，能同时检测三轴加速度、三轴角速度的运动数据以及温度数据。利用MPU6050芯片内部的DMP(Digital Motion Processor数字运动处理器），可对传感器数据进行滤波、融合处理，它直接通过IIC接口向STM32主控制器输出姿态解算后的姿态数据，为机器人运动路径纠正偏差，使得机器人能够按照预编程路径正确行驶。

6.WIFI传输模块

WIFI传输模块采用5V供电，电流功耗为1.2W，具有4M flash，64MRAM。模块为TTL电平输出，兼容3.3V与5V的IO口电压，稳定性高。

7.搬运模块

搬运模块主要由三个MG995的舵机组成。MG995舵机控制信号一般要求周期为20ms的PWM信号，电源接稳压芯片的输出电压（5V），而且和开发板共地。

8.摄像头模块

摄像头模块对机器人前方图像进行拍摄、记录，并将获取到的图像信息通过WIFI传输模块实时传送到上位机界面，使用户能够对机器人行进的路线进行实时的监控。

四、软件设计

机器人上电后依次执行各个模块的程序初始化，初始化完毕后进入循环，检测控制命令。程序在WIFI接收中断分析控制命令，机器人根据相应的控制命令执行一系列的直行和转直角弯操作直至到达取送货物点，取货或者送货后原路返回，回到起点再次循环检测控制命令直至系统关闭。期间机器人每5ms通过IIC读取一次MPU6050的姿态数据用于姿态校正，每100ms通过定时器中断控制串口用DMA方式发送64个字节的运动数据给上位机终端。流程图如图2所示。

五、结语