基于STM32機器人循跡系統(tǒng)的設(shè)計與實現(xiàn)

關(guān)鵬 衣龍浩 陳威行

【摘要】 由于機器人的發(fā)展，循跡算法顯得尤為重要，文章中將討論使用STM32單片機驅(qū)動機器人循跡上各種算法優(yōu)劣與實現(xiàn)的最好方式，讓機器人循跡更合理輕松。

【關(guān)鍵字】 STM32 機器人 循跡 灰度傳感器

智能循跡機器人是一種被廣泛研究的機器人，國內(nèi)外有許多重要的比賽圍繞此開展，其中很重要的一部分就是考驗循跡機器人的穩(wěn)定性，機器人循跡系統(tǒng)實際上就是機器人路徑識別系統(tǒng)，它將路況的真實信息實時的傳送給主控制器，循跡系統(tǒng)方案的好壞，直接關(guān)系到最終性能的優(yōu)劣[1]。

一、硬件基礎(chǔ)

（1）STM32F103RBT6微處理器最小系統(tǒng)板；

（2）前后各安裝一個SEN1660八路灰度傳感器，調(diào)節(jié)電位器，使前后八路灰度傳感器精度統(tǒng)一；

（3）16V充電鋰電池；

（4）驅(qū)動模塊。

二、STM32F103系列微處理器簡介

STM32F103系列微處理器是首款基于ARM7體系結(jié)構(gòu)的32位標準RISC處理器，在通常8位和16位系統(tǒng)的存儲空間上發(fā)揮了ARM內(nèi)核的高性能。該系列微處理器工作頻率為72MHz內(nèi)置高達128K字節(jié)的Flash存儲器和20K字節(jié)的SRAM，具有豐富的通用I/O端口[2]。

三、循跡檢測算法比較與處理

3.1 直線循跡算法

3.1.1 前灰度傳感器+ PWM+偏移量度調(diào)節(jié)

如圖1所示，共設(shè)置三種偏移情況，微偏、中偏、大偏分別進行不同的調(diào)節(jié)。

機器人在白線上行駛時，使用前八路灰度傳感器通過判斷偏移情況，通過PWM利用占空比來調(diào)整機器人速率，讓機器人直線循跡。

優(yōu)點：機器人幾乎無卡頓現(xiàn)象。

缺點：當偏移過大時無法調(diào)節(jié)沖出跑道。

3.1.2 前后灰度傳感器+PWM+延時+偏移量度調(diào)節(jié)

機器人在白線上行駛時，使用前后八路灰度傳感器通過判斷是否偏移，當偏移為微偏時通過PWM利用占空比來調(diào)整機器人速率，當偏移超過微偏時通過延時讓機器人左右原地轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)直到前后灰度傳感器均被跑道平分為止，讓機器人直線循跡。

優(yōu)點：機器人穩(wěn)定，很少沖出跑道

3.2 轉(zhuǎn)彎循跡算法

（1）利用前灰度傳感器檢測到的亮燈數(shù)的變化判斷是否到路口。

（2）使用延時俯沖半個車身。

（3）用前灰度傳感器依次壓線轉(zhuǎn)彎，如3號壓線條件通過后，再判斷4號壓線條件，4號通過后判斷5號壓線條件，這時候停止轉(zhuǎn)動。

四、 結(jié)束語

本文對基于STM32的機器人的直線和轉(zhuǎn)彎循跡算法進行了探討，經(jīng)過實際測試以上算法是切實可行的方案，在該方案的基礎(chǔ)上設(shè)計功能實現(xiàn)將是今后的目標。

參 考 文 獻

[1]何用輝.復(fù)雜環(huán)境下機器人光電循跡系統(tǒng)研究與設(shè)計[J].南昌工程學(xué)院學(xué)報， 2012，31（4）

[2]孫書鷹.新一代嵌入式微處理器STM32F103開發(fā)與應(yīng)用[J].微計算機應(yīng)用， 2010，31（1）