基于STM32的温室清洁机器人设计开题报告

 2022-11-25 02:11

1. 研究目的与意义

随着科技的发展和一些技术的进步,我们开始可以用一些机器人去代替人去完成一些对人体有害的工作,比如说清理,搬运垃圾.这项技术可以运用在温室中,温室其实我们也可以将其比作一个相当于全自动的暖房系统,因为我们可以利用计算机控制天窗,抵御紫外线的装置,还具有保温,维持温度,湿度的作用。

一些温室还具有一些其他的功能,比如说滴灌系统或者喷灌技术让我们可以在不同的季节培育一些物种。

温室会具有一些不可避免的问题比如说一些垃圾的残余,农药的喷洒,从而造成污染。

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2. 课题关键问题和重难点

关键问题:(1)我们在设计此方案的同时,我们可以尝试通过蓝牙模块来利用手柄或者手机APP来控制小车的移动,我们在小车上配备着机械臂,如何利用蓝牙模块来使小车运动从而到达受污染的土块所在的温室位置从而进行搬运土块。

(2)如何利用舵机控制板,我们操纵自由度为4的机械臂进行抓取。

(3)我们如何利用STM32开发板对我们所用的传感器和蓝牙模块进行协调,让我们可以对小车进行方向的控制及对机械臂进行手动的操控。

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3. 国内外研究现状(文献综述)

现在我们能在市场上所存在的一些清理机器人我们可以举例出来例如有斐纳公司的TOMEFON TF-G85扫地机器人它有着德国的原装无刷电机和具有大容量的电池可以让我们降低其自身的功耗,从而延长使用的寿命,还有科沃斯公司的DEEBOT机器人它也是一款专业的清理机器人,还有美国的IROBOT机器人这些都是在各个方面非常好的清理机器人,最后还有NEATO公司的NEATO XV-12机器人,但是他们都不是很适合在温室中进行垃圾的搬运工作。

国外的情况:在2001年11月,创建于瑞典的伊莱克斯公司这是世界最大的商用电器生产商,他们推出了一款叫做三叶虫的用于家庭的扫地机器人,这可以说是在世界上最早进行生产的一款扫地机器人,它的结构其实是非常的精妙和方便,这一款三叶虫是最早采用超声波进行导航的智能扫地机器人但是毕竟在2001年那时候科技并不是很发达而且这也是第一款设计出来的扫地机器人,他采用的寻路系统仍然与IROBOT ROOMBA相同,都是采用的是随机碰撞的系统而不是非路径规划规划系统,但是伊莱克斯公司还是对于三叶虫的传感器进行了改变,他们采用的是具有红外线探测的传感器,这样就避免了机器人和物体直接的碰撞,ROOMBA是一定要碰撞到了才知道碰撞到了,而三叶虫则是能不撞就不撞。

在2018年由1990年由美国麻省理工学院教授罗德尼布鲁克斯、科林安格尔和海伦格雷纳创立的机器人巨头IROBOT公司发布了他们旗下的最新产品IROBOT ROOMBA i7 ,这是成为公司未来几年最新的旗舰产品,它的售价也不低,达到了6500人民币,它的充电基座在能充电的同时还可以进行垃圾的堆放,每次收集灰尘比较满的时候,就能排放到基座内从而平时一般不会很关注它,而且进行防水功能的升级从而可以放心进行的水洗,吸力进一步提高,可以吸起更多的灰尘,同时也升级了机器人的导航算法,在IADAPT3.0的条件下更是植入了SMART MAPPING让用户可以进行选择性的清扫,而且具有地图保存功能,也就是在第一次设计好之后,完全免于了后面的麻烦,机器也才用着红外式的虚拟墙功能。

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4. 研究方案

研究目标:我们的设计是以嵌入式的控制技术为基础,在这个技术上,我们以蓝牙处理作为帮助,让我们的设计可以在温室中进行使用,我们从集成技术的角度来看,我们可以提出通过蓝牙模块的连接,从而我们可以实现利用手柄来操作温室清理机器人的移动,由STM32开发板来实现其中的传输数据的任务,在由模块处理器进行数据的分析,最后由STM32开发板和舵机来控制小车的车轮与机械臂的移动,最后完成清理的工作,此设计需要一个体积较小,成本又不能非常的高,但是我们的功能也要具有好的性价比,我们设计是基于STM32的蓝牙清理控制系统,为以后我们温室清理机器人打下最基本的基础。

研究内容:(1)通过PS2手柄与插入在STM32舵机开发板上的接收器进行对机械臂的移动调整到合适的位置,捡起块状垃圾,再利用手柄的方向键进行小车的移动。

(2)通过MDK460编程软件编写代码传输到STM32开发板上使小车的各个部分合成一个整体让个部分都能各司其事,做他们应做的事情。

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5. 工作计划

第 1 周 接受任务书,领会课题含义,按要求查找相关资料;第 2 周 阅读相关资料,理解有关内容;第 3 周 翻译相关英文资料,提出拟完成本课题的方案,写出相关开题报告一份;第 4 周 尝试设计方案、STM32开发板,认识相关传感器,参阅有关资料,分析机器人组成原理;第 5 周 设计方案、研究方法,方案可行性分析;第 6 周 分析并学习STM32开发板;购买传感器;期中检查;第 7 周 通过STM32开发板与传感器及PC等获得机器人模型;第 8 周 完成单片机编程程序,组装传感器及相应设备;第 9 周 完善软件,硬件设计;第10周 实际硬件最终调试;验收成果;第11周 完成毕设论文查重,提交毕设论文终稿和检测报告,接受答辩资格审查;第12周 评阅教师评阅论文,参加答辩;第13周 检查毕设文档,毕设结束。

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