#第九届立创电赛#基于STM32单片机的智能消毒机器人 - 立创电子设计大赛

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第九届立创电子设计开源大赛

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GPL 3.0

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描述

<div class="document"> 注：* 为必填项 请在报名阶段填写 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 1、项目功能介绍</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容 现在消毒大多靠人工进行，不仅消毒效率差，而且存在二次交叉感染的可能。针对环境消毒问题，设计了一款基于STM32单片机的智能消毒机器人。该机器人主要由电机驱动模块、稳压电源模块、超声波避障模块和OpenMV机器视觉模块等组成，能够实现智能识别、自动避障的自主移动式消毒功能。采用PID算法对智能消毒机器人的控制系统进行调节，可以实现移动平稳功能。通过OpenMV机器视觉模块识别数字，识别指定的消毒区域。测试结果表明，该智能消毒机器人实现了预期的设计功能，为环境消毒问题提供了更有效的解决方法，具有良好的应用前景。 注：主题不限，可以是解决生活/工作中的某个问题、为某个人群/场景设计的方案、毕业设计/课程设计/DIY项目/纯属炫酷项目等。主要讲一下自己通过什么手段解决了什么问题。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*2、项目属性</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 首次公开，原创，获2022年湖南省大学生创新创业项目立项；参加过学校答辩 注：请说明项目是否首次公开；项目是否为原创；项目是否曾经在其他比赛中获奖，若有获奖则叙述获奖详情；项目是否在学校参加过答辩。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 3、开源协议</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 注：利他即利己，请认真阅读下述内容。 <ol style="line-height: 1.8;"> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">拥抱开源，赋予项目无限价值。建议项目核心功能开源80%以上；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">2、若某一部分功能不可替代且删掉之后项目无法解决对应的问题，则这一部分实现的功能就是项目的核心功能；比如设计了一台电子负载且设计了一款上位机软件监控功率变化，则电子负载为核心功能，上位机软件为辅助功能；比如电子负载中使用了一款隔离485模块与上位机通信，则此485模块实现的通讯功能为辅助功能； </li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">项目应选择适合自己的<a href="/posts/98fdb2accd754af7b51990790db3b47a" target="_blank">开源协议</a>，若项目引用其他开源项目，应注明来源并遵循原作者的开源协议规定；原创项目推荐使用GPL3.0开源协议；</li> <li class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt pap-hanging-indent-1.6em" style="line-height: 1.8;">直接引用开源项目的原电路或原代码实现的功能不可作为自己项目的核心功能、使用市场上通用模块直接实现的功能不可作为自己项目的核心功能。</li> </ol> 请在竞赛阶段填写 ↓ <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*4、硬件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> PCB为小车的驱动板，主要是驱动电机和各种外设，比如超声波，摄像头模块，OLED等模块 注：请前往<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件，文件完成后，相关文稿将自动生成至项目详情；这里可以详细说明您的项目实现原理和机制、注意事项、调试方法、测试方法等。推荐图文并茂的形式向别人介绍您的想法。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*5、软件部分</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 本系统的主程序流程图如图3.1所示。在打开智能消毒机器人总电源后，系统各模块开始进行初始化配置，其中超声波模块、OpenMV摄像头等传感器负责获取周围环境信息，如障碍物位置、墙壁位置和目标物体位置。处理器会周期性地从传感器读取数据，并分析各个障碍物的尺寸、位置和距离等信息，以确定当前环境状态。然后，处理器根据预设的决策指令，向电机下达相应的指令，控制机器人实现关闭水阀或改变方向等动作，成功地避开障碍物并完成消毒任务 具体程序流程是：通过循环扫描OpenMV摄像头识别模块是否识别到消毒区域数字，以判断需要到达的消毒区域。一旦检测到消毒区域数字，消毒机器人就开始启动，前往指定消毒区域，同时循环检测超声波函数，一旦前方出现障碍物，就转弯避开障碍物，当OpenMV摄像头再次识别到消毒区域数字，就停车，开始执行消毒任务。此外，采用PID算法控制智能消毒机器人的速度。PID速度调节函数以机器人当前的速度作为输入值，输出值为使机器人达到所设定的速度所需的数值，然后乘以速度与PWM之间的相关系数K，以确定控制电机的PWM占空比，从而实现机器人速度的调节。 图3.1 主程序流程图 <h2>3.2 各硬件模块驱动程序流程及相关说明</h2> <h3>3.2.1 超声波避障模块</h3> 图3.2 避障流程图 当机器人接收到消毒任务后，开始前往消毒区域，同时消毒模块开始工作，如果检测到前方有障碍物就执行避障程序。避障程序又分为避让程序和优先让人程序。当前方遇到障碍物时，就左转弯；如果前面有人移动接近机器人，就执行停止程序，等待人通过。同时循环检测OpenMV视觉模块是否检测到已经到达消毒任务地点，如果已经到达，避障模块就停止工作。下图3.2为避障流程图。 <h3>3.2.2 OpenMV摄像头识别模块</h3> 当系统初始化之后，进入等待给定消毒区域指令，OpenMV视觉模块循环检测是否给定消毒指令，一旦给定消毒指令，则开始前往指定消毒区域。如果再次 检测到相同的消毒指令，则说明已经到达消毒区域，则开始执行消毒任务。图3.3为OpenMV流程图。 图3. 3 OpenMV流程图 <h3>3.2.3 水泵消毒模块</h3> 图3. 4 水泵消毒流程图 系统初始化后，循环等待OpenMV模块是否发送到达指定消毒区域指令，一旦接受到指令，就执行停车程序，同时开始执行消毒任务，开启水泵，开始喷洒消毒液。下图3. 4为水泵消毒流程图。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*6、BOM清单</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请输入内容… 注：项目涉及的BOM清单。在<a href="https://lceda.cn/editor" target="_blank">嘉立创EDA</a> 生成/上传设计文件后，BOM将自动生成至项目详情；建议包括型号、品牌、名称、封装、采购渠道、用途等内容。具体内容和形式应以表达清楚项目构成为准。 <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">*7、大赛LOGO验证</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 请上传包含大赛logo的项目图片，logo以丝印形式印刷在PCB上面。 点击zip下载大赛logo标识！ <a href="https://image.lceda.cn/easyedaResource/images/d1bbfd69f9404f56901a0e7b849b7245.rar" target="_blank">（大赛标识）.zip</a> <h3 class="paragraph text-align-type-left pap-line-1.3 pap-line-rule-auto pap-spacing-before-3pt pap-spacing-after-3pt" style="line-height: 1.8;">* 8、演示您的项目并录制成视频上传</h3> <hr class="horizontal-splitline normal-bold-2"> 视频要求：请横屏拍摄，分辨率不低于1280×720，格式Mp4/Mov，单个视频大小限100M内； 视频标题：立创电赛：{项目名称}-{视频模块名称}；如立创电赛：《自动驾驶》-团队介绍。 <a href="/posts/de460543d4cf4dacb5f0326612455578" target="_blank">前往查看更多详情＞</a> </div>

文档

Sheet_1

PCB_#第九届立创电赛#基于STM32单片机的智能消毒机器人

BOM

ID	Name	Designator	Footprint	Quantity	Manufacturer Part	Manufacturer	Supplier	Supplier Part
1	M3螺丝孔/过孔	1,2,3	M3螺丝孔	3			CHINA
2	M31	4	M3螺丝孔	1			CHINA
3	+5V排针	+5V	HDR-F-2.54_1X5	1			LCSC	C50950
4	温度传感器ds18b20	A1	温度传感器DS18B20	1	DS18B20 温度传感器可编程18B20+ 数字测温控制器 TO-92 18b20		EasyEDA
5	GND	GND1	HDR-F-2.54_1X5	1			LCSC	C50950
6	HDR-F-2.54_1x20	H2	HDR-F-2.54_1X20	1			LCSC	C50984
7	HDR-F-2.54_1x20	H3	HDR-F-2.54_1X20	1			LCSC	C50984
8	DC-005C-20A	J1	DC-IN-TH_DC-005C-20A	1		韩国韩荣	LCSC	C84007
9	0.96OLED_4P	OLED1	0.96OLED_4P	1			LCSC
10	SS-12D06 拨动开关	SW1,SW2	SS12D06 拨动开关	2	SS-12D06L5	XKB Enterprise	LCSC	C319015
11	STM32C8T6核心板	U1	STM32C8T6核心板	1
12	TB6612模块_反面	U2	TB6612模块反面	1
13	6PIN-2.54MM	U3,U5	CONN-TH_XH2.54-6P	2	6PIN-2.54MM	null	LCSC	C9900021155
14	超声波模块	U4	超声波模块PCB	1
15	八路灰度	U6	2.54MM5P直插焊盘	1
16	稳压模块	U8	稳压模块	1
17	有源蜂鸣器 COPY	U9	有源蜂鸣器	1