STM32与扫地机器人研究

1万 · 2019-5-11 14:57

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1万 · 2019-5-11 14:58

机器人设计为巡航弓字形路径，通过编码器记录运动距离，并由MPU60_50
模块控制偏航角。在实验过程中出现碰撞墙壁的问题，经过检测分析，红外传
感器可以正确检测到障碍物，机器的停止信号也能够正确发出，在收到停止信
号后，虽然电机没有启动，但扫地机器人由于的惯性会向前运动一段距离，因
而与墙壁发生碰撞。为此我们加装了超声波传感器，在超声波传感器探测到障
碍物后，电机输出功率减半，红外传感器探测到障碍物后发出停止信号。经过
调试，红外线传感器的有效距离设为3cm，超声波传感器测量出距离障碍物
15cm时开始减速。为了更好的观察扫地机器人的行走路径，我们在扫地机器人
底盘上安放一个墨水瓶，通过一根细管不断的滴出墨汁以标记行走路径。调试
后的机器人路线如图4. 1所示。

1万 · 2019-5-11 14:58

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对如图所示的情况，扫地机器人初始实验时不能很好的实现对障碍物的避
障和对未覆盖区域进行覆盖，路径比较混乱。经过分析，算法A在程序运行时
被激活，但执行不及时，初步判定是控制信号延时。通过降低扫地机器人运行
的速度，问题得到解决。机器人的最大速度为32. 2厘米/秒。在本实验中，速
度设置为20cm/so
调试后，对算法A进行了五次实验，计算了覆盖率。走廊上的盒子占地
0. 4平方米，试验场约4平方米。实验的路线如图4. 3所示。

1万 · 2019-5-11 14:59

1万 · 2019-5-11 15:04

1万 · 2019-5-11 15:05

1万 · 2019-5-11 15:05

机器人路径主要基于弓字形路径，利用重复覆盖算法对障碍物后方的区域
进行清洗。与具有随机避障算法的扫地机器人相比，新算法的机器人能够覆盖
94. 61%的地面，提高了扫地机器人的效率。
对所有子算法进行了性能测试。对于巡航路径规划算法，最大偏移距离为
7 mm，表明该机器人具有良好的路径保持能力。对于重覆盖算法测试，对两个
子算法进行了测试，结果表明，该算法能够控制机器人清洗后的左区域并返回
主路径。最后进行综合测试，对机器人能否在室内环境中进行实验，可以通过
切换到不同的算法，适应环境。

1万 · 2019-5-11 15:05

本文设计出一套基于STM32的扫地机器人控制系统，主要对扫地机器人
的控制系统组成和路径规划算法进行了研究。详细介绍了扫地机器人硬件电路
设计和软件功能的实现，结合扫地机器人的实际应用场景，采用超声波、红外
传感器获取环境信息，通过路径规划算法结合编码器、陀螺仪、加速度计数据，
实现扫地机器人的控制，提高扫地机器人的覆盖率和清洁效率。为了减小硬件
本身的误差和环境干扰对扫地机器人行驶的影响，采用PID控制算法。最后制
作了样机，通过实验验证了本设计的合理性，扫地机器人运行正常。
主要研究内容如下:
   (1)通过查阅文献和相关资料，分析对各类比扫地机器人的技术原理和
性能，设计一种低成本扫地机器人路径规划方案，利用现有的扫地机器人底盘
作为基本硬件平台，未后续硬件电路设计打下基础。
   (2)基于STM32F103ZET6芯片，完成器件选型和硬件电路设计，包括电
机、编码器、超声波传感器、红外传感器、运动传感器等，为软件设计打下基
石出。
   (3)完成了各个外设的硬件驱动设计，PID控制算法和路径规划算法软件
实现，确保扫地机器人运行稳定。
   (4)完成了扫地机器人的安装调试，通过实验验证了硬件电路设计和路
径规划算法的可行性和有效性。

只看该作者 · 2019-9-26 10:24

楼主，我想问一下，你这个扫地机器人在走直线时，有用到6050来辅助调节吗？还是只用PID来控制呀？还有就是6050转多几次后，他的角度会有偏移吗？

1万 · 2019-9-26 15:41

电佬发表于 2019-9-26 10:24
楼主，我想问一下，你这个扫地机器人在走直线时，有用到6050来辅助调节吗？还是只用PID来控制呀？还有就是6 ...

走直线不用6050来调节。因为Z基本上浮漂很大。6050的漂移非常大的，尤其是Z轴。X Y 还很好！

只看该作者 · 2019-9-27 17:47

goodluck09876 发表于 2019-9-26 15:41
走直线不用6050来调节。因为Z基本上浮漂很大。6050的漂移非常大的，尤其是Z轴。X Y 还很好！ ...

楼主，你用什么芯片来走直线？

只看该作者 · 2019-9-29 11:02

goodluck09876 发表于 2019-9-26 15:41
走直线不用6050来调节。因为Z基本上浮漂很大。6050的漂移非常大的，尤其是Z轴。X Y 还很好！ ...

哦哦，方便透露下那你是如何保持扫地机器人走直线的吗？

只看该作者 · 2019-9-29 17:02

感谢楼主分享，据我所知，GD32在扫地机市场占有率很高。扫地机市场目前大多数品牌都是用GD32主控开发的，配件包括显示模块，惯导模块，雷达测距/激光测距模块也大多采用GD32MCU方案。各位有GD32相关问题需要咨询的，可以联系代理马生 13823341202微信同号需要扫地机方案，管道模块等产品的也可以联系我共享资源。

只看该作者 · 2020-3-14 21:03

感谢楼主分享！！楼主是有亲自做过这个机器人吗？可以不可以把硬件设计图和源程序发给我，用于学习研究，邮箱：1843232964@qq.com

只看该作者 · 2020-3-14 21:07

goodluck09876 发表于 2019-5-11 11:56

这段程序没看懂，前面的定义去哪了？后面也没接上

1万 · 2020-3-17 14:12

电佬发表于 2019-9-29 11:02
哦哦，方便透露下那你是如何保持扫地机器人走直线的吗？

PID控制有一个简单的脉冲策略

只看该作者 · 2020-4-15 14:55

楼主我的毕设和你这个一样，我想问保持直线行驶时通过MUP6050的参考角和实际角度来进行PID还是用光电编码器的进行PID计算？我现在不能直线行走，已经困扰几天了。直线行驶对电机轮子要求高吗？

只看该作者 · 2020-8-19 11:37

STM32有24GHZ的雷达芯片吗？

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