搬运机器人控制系统设计与研究
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2019.09科学技术创新 -61-
搬运机器人控制系统设计与研究
都德伟 周梦刘衡 李明威 张梦还
(河南科技大学机电工程学院，河南洛阳471003)
摘要：本文对一种搬运机器人的控制系统进行了具体的介绍说明。
机器人采用STM32F103RCT6微控制芯片，其电源模块, 电机驱动电路，地面灰度检测等分别进行了优化设计。
实验结果表明，这种经过优化设计后的搬运机器人能够更好的完成搬运任 务。
关键词：机器人;搬运;控制系统中图分类号:TP242 文献标识码:A
文章编号:2096-4390( 2019 )09-0061-02
现状分析
搬运机器人(transfer robot)是指一种特定形态的机器人可
以在某一工作环境下，通过一定的程序控制并结合力学，机械 学，自动控制技术，传感器技术等相关知识来实现自身运行以及 自动化物料的抓取,进而完成相应的搬运任务叫而在当今社会 生产中.伴随着工业技术的高速发展，搬运机器人得到了越来越 广泛的应用。
无论是用于工业制造还是比赛竞技类的搬运机器
人,对其控制系统的探索和研究都显得十分重要。
1搬运机器人控制系统电路及相应子程序设计1.1控制芯片的选择
该搬运机器人的控制芯片是STM32F103RCT6微控制芯片。
该芯片采用嵌入式-微控制器的集成电路(IC),芯片尺寸32 位，最大速度72MHz,程序储存器容量256KB,程序存储器类型 为FLASH , RAM 容量为48K 。
该芯片含有2个基本定时器、4个
通用定时器、2个高级定时器、2个DMA 控制器(共12个通道)、
3 个 SPI 、2 个 IIC 、5 个串口、1 个 USB 、1 个 CAN,3 个 12 位
ADCJ 个12位DACJ 个SDIO 接口及51个通用10 口，性价
比极高。
1.2电源模块优化设计
本系统采用2200mAh 的3S 航模电池进行供电。
本设计将
电压分为11.1V 、6V 、5V 和3.3V 四个档位，以便满足电机、传感 器、单片机、舵机正常工作条件。
本设计将电压分为11.1V.6V.
5V 和3.3V 四个档位。
11.IV 为电池直接供电，6V 为外接
XU005可调稳压芯片输出，5V 为7805稳压芯片的输出，用 AMS1117输岀3.3V 为主控芯片供电。
如图1所示。
图1稳压电路图
1.3电机驱动电路及程序优化设计
该搬运机器人的直流电机驱动芯片为L298N 。
这种芯片有 两路H 桥电路，可以同时驱动左右两轮的电机。
驱动电路中只 需加入滤波电容和整流二极管，就可以实现用1片L298N 同时
驱动两个直流电机的目的。
且L298N 内部的H 桥电路可以使硬 件电路的构造更加简洁。
图2是部分电机驱动程序。
该程序实现了防止功率调节溢
出和正反转无缝切换便于进行复杂的电机速度算法设计。
1617181920212223242526272829303132333435363738394041
DIAXJIunt zuolun. mt youlun' >**t*#* 右側电机♦**♦♦*♦ if (youlun X )){
if(youlun^ZHOLQI) {
you pwjf ZHOCQI;1X3=0：1X4=1;
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图2部分电机驱动程序
1.4灰度巡线电路优化设计
灰度传感器由光源和光敏二极管构成。
光敏二极管接收反
射光的强弱会直接影响电阻值的大小。
以此原理设计的电路通 过LM393双电压比较器将模拟信号转化为数字信号以便于主
控芯片的识别与处理。
本搬运机器人前后各有一组灰度传感器，以八路灰度为例,
将前后两组八路灰度除5V 电源外的所有相同接口并联，两5V 电源与继电器相连，通过单片机选择性供电,可实现在节省7个 引脚资源、无需车体转向的情况下双向巡线。
1.5物块颜色识别模块选用
搬运机器人需识别红绿蓝三种颜色的物块，本搬运机器人 选用TCS3200全色彩颜色识别模块。
TCS3200的输出比例因子
选择的端口分别为SO 、S1;其颜色选择性识别端口为S2、S3,具 体功能参数如表1所示。
OUT 为输出端所选颜色与实际颜色相符时输出脉冲频率最
高，用以辨别物块的颜色。
本项目选用100%比例因子输出，补
项目资助:河南科技大学2018年度大学生研究训练计划(SRTP)项目;编号：2018009
?
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光,凸透镜聚光提高颜色识别准确性。
表1功能参数表
SO S1OUTPUT
FREQUENCY
SCALING
沟)S2S3PHOTODIODE
TYPE
L L Power down L L fed
L H2%L H0ue
H L20%H L Oearf n o filter)
H H100%H H Green
1.6其他
该搬运机器人采用5个舵机，其中4个舵机用来实现机械臂的多自由度转动，剩余一个舵机用来实现机械爪的抓取。
利用GM65二维码识别模块来完成该机器人的二维码识别功能。
该模块可以采用多种编码方式，例如QR Code,QR417。
通a USART1与主控芯片通信,主控芯片处理后显示在数码管上,其识别准确率较高。
2控制系统主程序设计
在主程序中，主要部分为路径的规划设计、机械臂转动及机械爪抓取方案设计。
将这两部分进行优化设计将大大减少完成任务所需时间。
主程序流程图，如图3所示。
实验设备有：计算机1台，搬运机器人1台，红、绿、蓝物料各1块，秒表1块,搬运场地一块,9.7寸显示屏一块。
3.2实验方法
3.2.1准备场地，将3种颜色的物块随机放置在物块台上，将显示有二维码的显示屏放置于指定位置。
3.2.2放置机器人于出发点，开启电源，同时启动秒表计，观察并记录数码管显示数字，物块抓取是否正确，物块放置位置准确等级。
3.2.3任务完成结束，计时并记录数据，关闭机器人电源。
整个过程如图4所示。
图3系统主程序流程图
图4指定路线抓取与摆放程序流程图
4结论
根据以上对此种基于stm32单片机的智能搬运机器人的控制系统的优化研究可知，通过不同的原理对现有的搬运机器人的控制系统进行优化，使其更实用、更高效，更加智能化的完成所给定的任务。
参考文献
|1］王萍.基于单片机的搬运机器人控制系统［J］.农业装备技术, 2018,44(5):46-4&
3实验与分析3.1
实验设备。
