相关栏目: 机器人 可穿戴设备 智能家居 其他热点 相关资料 组图 今日导读 本周焦点 FLASH
当前位置: 首页 -> 相关资料 -> 正文

智能环保车[设计SHOW]

来源: 作者: 日期:2015-01-05 16:01:24 浏览:28

作者:广西大学行建文理学院 蒋海鹏 朱英亮 韦双双
指导教师:唐琳

  作品简介

  一、开发背景
  在21世纪的今天,讲究的是可持续发展,人与自然的和谐。在当今,越来越多的人注意到节能、环保的重要性,这对人类的未来有着重要的意义。开发和利用新能源以及清洁,是我们这次作品的出发点。

  二、结构说明
  小车整体图  

 

  我们的作品模块有以下几块:
  1、机械手
  5自由度的机械手,主要由5个舵机组合构成。可拾取多角度,多范围内的物品。  

 

  2、红外--超声波模块
  由1个超声波及1个红外传感器组成,超声波用于测量距离,红外用于壁障障碍物。组合起来可以实现对物体距离的测量以及“垃圾”与障碍物的区分  

 

  3、电源模块
  电源采用两块lm2576芯片,该芯片具有功率大、功耗小供电稳定等优点。机械手为5自由度的,耗电量大需要大功率的电源,lm2576芯片输出电流可达到2A,可以为机械手供电,本车用两组电源供电,让单片机和外围电路在稳定的电压下运行。  

 

  4、电机模块
  本车的动力为两个大扭矩步进电机,lm298n为步进电机提供电源驱动,lm298n为4线输出刚好满足我们的两相四线制的步进电机的接线要求,lm298n的外围电路简单、控制方便、驱动能力较强。  

 

  5、寻光模块
  太阳能的光强的对比是用的光敏电阻,光越强光敏电阻阻值越小光越弱阻值越大,根据这个特性会在两个光敏电阻下方的产生两个不同的电压值,把这两个电压值送到lm393电压比较器进行比较。  

 

  6、主控芯片,STC15F2K61S2芯片为控制核心,该单片机高速、高可靠。有超强抗静电,超强抗干扰等优点。

  三、功能与使用说明
  我们的作品名称为“智能环保车”。主要功能为清理道路的垃圾,并用机械手夹入车后框。“环保车”不工作的时候,太阳能电池板自动寻光,充电,实现对光源的最大利用,在工作时为其增加续航能力;环保车前方装有壁障模块,能区分障碍物与“垃圾”;利用步进电机可实现比较精确的物体定位;车尾有液晶显示器,实时显示机械手,小车的状态。
  虽然我们的“智能环保车”功能较为简单,但在我们的智能环保车上可以给未来环保车上留下很大的意想空间。随着现代新能源的开发,太阳能逐渐被大家所认可,电子信息化、智能化是现代发展的标志。智能环保车将实现无人作业、零排放零污染这样的目标,这将是一种趋势。此外,智能环保车可以进入险区进行排障、救援、监控、运送物质等,往大的方面想还可以探险、排雷等危险工作。通过这些很大程度上体现了智能环保的经济性,实用性。

  平台选型说明

  单片机开发板(以STC15F2K61S2芯片为控制核心)

  设计说明

  一、设计思想
  环保车作为环卫设备之一,是一种垃圾清扫和运输为一体的新型高效清扫设备,应用与公路、机场、市政广场、城市住宅区等重要场所的清扫保洁。从 20 世纪 60 年代开始,我国开始研制生产路面清扫车,但相比于国外发达国家,在销量规模、技术水平、清扫效果等方面都存在一定的差距。清扫车的尾气污染和噪音污染较大,影响人们的生活质量。随着国家对环保要求越来越高、人们的环保意识普遍增强,石油、煤资源的日益枯竭,及对新型能源的渴求,现有清扫车在清扫效率、耗时等方面不能满足人们的需求。因此开发一款多功能、智能化、绿色环保型清扫车已是大势所趋。在结合国内外现有环保车发展现状和存在不足的基础上,设计了一款太阳能蓄能,电机驱动的智能小车,太阳能可以为小车提高续航能力,小车是集扫地、清理、运输三大功能于一体的,新型多功能、智能化、环保型清扫车。在我们的智能环保车上可以给未来环保车上留下很大的意想空间。随着现代新能源的开发,太阳能逐渐被大家所认可,电子信息化、智能化是现代发展的标志。智能环保车将实现无人作业、零排放零污染这样的目标,这将是一种趋势。此外,智能环保车可以进入险区进行排障、救援、运送物质等,往大的方面想还可以用军事化,如探险、排雷等危险工作。
  考察的主要知识范围:单片机及其接口技术、传感技术的应用。
  二、总体方案:根据环保车作业特点,按环保车作业功能分成行走、清理、装车运输等三个子功能,采用双步进电机驱动,红外实时壁障来实现车子的行走。通过超声波和红外来区分障碍物与垃圾,以便清理垃圾。该环保车,由机械部分和电路部分组成,机械部分由电机驱动系统、机械手系统、自动扫描光源系统、壁障系统组成,是该设计的核心部分;电路系统由蓄电池及电源模块、步进电机驱动模块、单片机最小系统模块、机械手控制装置、太阳能充电模块、红外和超声波模块组成。

  三、系统设计
  该环保车行走及工作的动力是由两个步进电机和五个舵机提供。在行走时,步进电机拥有较大的扭矩,这是根据整个车身的重量来设计的,更大的优点是在车身左右扫描垃圾时,保证了所行走的路线固定,不会出现在一个区域里重复扫描的情况,要实现这些是直流电机很难实现的。由五个舵机及一些组合零件组成机械手,舵机型号是MG995,利用单片机输出5路连续可调的0.5—2.5ms的PMW方波信号是五个舵机都可连续可调,13Kg的大扭矩可以支撑整个机械手和完成抓举动作。采用轻质铝合金组合成机械手臂一方面减轻车身重量,另一方面保证了机械手硬度。

 环保车结构框图如图1所示。  

 

  原理:如图2所示,本车的动力为两个大扭矩步进电机,lm298n为步进电机提供电源驱动,lm298n为4线输出刚好满足我们的两相四线制的步进电机的接线要求,lm298n的外围电路简单、控制方便、驱动能力较强,满足我们的需求,因此选用lm298n驱动芯片作为驱动。  

 

  原理:如图3所示,电源采用两块lm2576芯片,该芯片具有功率大、功耗小供电稳定等优点。进行两组5V供电,机械手为5自由度的,耗电量大需要大功率的电源,lm2576芯片输出电流可达到2A,可以为机械手供电,另一组芯片为单片机和其他的外围电路供电,多组舵机的运动对单片机有复位的影响以及对外围电路有不同程度的影响,多组电源供电可以将舵机引起的电源波动对单片机的影响降到最低,让单片机和外围电路在稳定的电压下运行,让其在最佳电压下发挥运行。  

 

  原理:如图4所示,太阳能的光强的对比是用的光敏电阻,光越强光敏电阻阻值越小光越弱阻值越大,根据这个特性会在R5、R6两个光敏电阻下方的产生两个不同的电压值,把这两个电压值送到lm393电压比较器进行比较,lm393有两组比较器,将这一对信号分别送入两组对立的输入端,就是同一个信号送个A组对比器的基准电压端同时送给B组的比较端,另外一个信号分别送入两组比较器的另一端,这样两个比较器的输出端在电压值不同的时候是输出两个不一样的电压值,一个为高另一个为低,单片机则会相应的像舵机发出向左转向右转的命令,当两端电压值一样的时候两个比较器实际上不可能同步,则会发出不规律的波,会有同时发出高电平或同时发出低电平的时候,这时候则命令舵机停下,这时两个光敏的阻值相等,找到平衡点,为光强最强点。
  部分程序如下:
  主函数:
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  #include
  void main()
  {
  INIT_SYSTEM();
  while(1)
  {
  LOOK_FOR();
  if(val>=2)
  {
  TYN_LOOK();
  while(1);
  }
  }
  }
  中断子函数:
  #include
  #include
  uint PWM_Value[6];
  uchar order=0; //中断步长
  //PWM的输出端口
  sbit PWM_OUT0=P1^0; //舵机1
  sbit PWM_OUT1=P1^1; //舵机2
  sbit PWM_OUT2=P1^2; //舵机3
  sbit PWM_OUT3=P1^3; //舵机4
  sbit PWM_OUT4=P1^4; //舵机5
  void timer0(void) interrupt 1
  {
  switch(order)
  {
  case 1:PWM_OUT0=1;
  TH0=-PWM_Value[0]/256; //第一路输出高电平时长
  TL0=-PWM_Value[0]%256;
  break;
  case 2:PWM_OUT0=0;
  TH0=-(5000-PWM_Value[0])/256; //第一路 输出低电平时长
  TL0=-(5000-PWM_Value[0])%256;
  break;
  case 3:PWM_OUT1=1;
  TH0=-PWM_Value[1]/256;
  TL0=-PWM_Value[1]%256;
  break;
  case 4:PWM_OUT1=0;
  TH0=-(5000-PWM_Value[1])/256;
  TL0=-(5000-PWM_Value[1])%256;
  break;
  case 5:PWM_OUT2=1;
  TH0=-PWM_Value[2]/256;
  TL0=-PWM_Value[2]%256;
  break;
  case 6:PWM_OUT2=0;
  TH0=-(5000-PWM_Value[2])/256;
  TL0=-(5000-PWM_Value[2])%256;
  break;
  case 7:PWM_OUT3=1;
  TH0=-PWM_Value[3]/256;
  TL0=-PWM_Value[3]%256;
  break;
  case 8:PWM_OUT3=0;
  TH0=-(5000-PWM_Value[3])/256;
  TL0=-(5000-PWM_Value[3])%256;
  break;
  case 9:PWM_OUT4=1;
  TH0=-PWM_Value[4]/256;
  TL0=-PWM_Value[4]%256;
  break;
  case 10:PWM_OUT4=0;
  TH0=-(5000-PWM_Value[4])/256;
  TL0=-(5000-PWM_Value[4])%256;
  /* break;
  case 11:PWM_OUT5=1;
  TH0=-PWM_Value[5]/256;
  TL0=-PWM_Value[5]%256;
  break;
  case 12:PWM_OUT5=0;
  TH0=-(5000-PWM_Value[5])/256;
  TL0=-(5000-PWM_Value[5])%256; */
  order=0;
  break;
  default: order=0;
  }
  order++;
  }
  void Timer1(void) interrupt 3
  {
  ;
  }
  void Timer2(void) interrupt 12
  {
  startmodle();
  }

  作品特色

  一、 先进性
  “智能环保车”是一款太阳能蓄能、避障、抓取清理、运输四大功能于一体的,新型多功能、智能化、绿色环保车。主要优点是实现全自动,无人看守自动抓取清理垃圾,能区分垃圾与障碍,自动将垃圾精确捡入车筐。

  二、 实用性
  “智能环保车”可实现道路垃圾的自动清理,甚至可以代替我们去清理。机械手,太阳能电池板寻光,复用舵机,节约成本。

  三、 创新性
  “智能环保车”太阳能电池板在停止工作时能自动对太阳光源扫描,实时跟进太阳光照方向,实现光能吸收最大化给电源电池充电。虽然不能成为“永动机”,但提高了续航能力,大大减少了对不可再生能源的依赖。智能环保车能给我们生活带来极大便利,给我们一个清洁舒适的环境。我们可以设想,在比较拥挤的街道,环保车白天蓄能晚上工作,避免了环保车工作造成的道路交通拥堵的问题。我们还可以装设上,视频监控,GPS能实时反应路况。当然这只是一个设想,与实际投入使用还有一段距离,但我们坚信,在科技发达的未来,我们的设想一定能成为现实。



简介:
1、机械手
5自由度的机械手,主要由5个舵机组合构成。可拾取多角度,多范围内的物品。
2、红外--超声波模块
由1个超声波及1个红外传感器组成,超声波用于测量距离,红外用于壁障障碍物。组合起来可以实现对物体距离的测量以及“垃圾”与障碍物的区分
3、电源模块
电源采用两块lm2576芯片,该芯片具有功率大、功耗小供电稳定等优点。机械手为5自由度的,耗电量大需要大功率的电源,lm2576芯片输出电流可达到2A,可以为机械手供电,本车用两组电源供电,让单片机和外围电路在稳定的电压下运行。
4、电机模块
本车的动力为两个大扭矩步进电机,lm298n为步进电机提供电源驱动,lm298n为4线输出刚好满足我们的两相四线制的步进电机的接线要求,lm298n的外围电路简单、控制方便、驱动能力较强。
5、寻光模块
太阳能的光强的对比是用的光敏电阻,光越强光敏电阻阻值越小光越弱阻值越大,根据这个特性会在两个光敏电阻下方的产生两个不同的电压值,把这两个电压值送到lm393电压比较器进行比较。
6、主控芯片,STC15F2K61S2芯片为控制核心,该单片机高速、高可靠。有超强抗静电,超强抗干扰等优点。
10
上一篇:没有了 下一篇:智能儿童汽车座椅:妈妈不用担心..
友荐云推荐
网友评论

本栏目最新内容

本栏目热门内容