基于Cortex—M3控制的手推車智能設計

劉林+廖長榮

【摘 要】本文以智能手推車設計為研究對象，基于Cortex-M3處理器控制，對手推車的智能化和自動化方向發展作出進行了研究和展望。

【關鍵詞】智能手推車；Cortex-M3處理器；控制

1 智能手推車與Cortex-M3處理器

手推車一般來說指的是用人力拉推的輪制運輸工具，由于其靈活性強，適應性強，結構簡單操作簡便，具有很廣泛的應用領域，例如裝卸貨物，超市購物，醫院推送重物等環境經常要使用手推車，能有效節省人力提高效率。隨著現代網絡計算機技術的發展，傳統手推車也不斷被進行智能改造和設計以滿足現代運輸需求，例如智能導向，躲避障礙物等，現代手推車越來越注重自動化和智能化，智能化手推車是一個重要的發展方向，本文就簡要介紹基于Cortex-M3對手推車的一些智能化設計。手推車智能系統需要選擇處理器，這里我們選擇Cortex-M3處理器。它是一種32位處理器，Cortex-M3處理器就其性價比來說，具有能耗低、代碼耗費空間少等優點，低位性能堪比高位處理性能，有助于節約成本，Cortex-M3處理器控制可以有效地保障被控制對象行進中對遇到的各種情況得到及時處理，因此以Cortex-M3處理器來設計小車的智能設計是非常合理的。而設計中主要使用的技術是嵌入式技術。嵌入式技術同樣有許多優點，如適用于小型設計，設計費用低，占用功耗少，靈活性相對較強等優點，因此可以考慮設置智能通信系統等智能系統于手推車上，讓手推車可以實現與人的智能互動。

2 智能導向設計

2.1 總體結構

智能化手推車在醫院、超市等大型公共場所環境的應用是一個比較重要的發展方向。大型公共場所的手推車的智能化設計需要場地的硬件配套設置，比如在場地內安裝相應的智能導向接應裝置，當手推車在區域內能得到智能引導。手推車的智能裝置設計主要分為四部分：第一，要有驅動電源及配套管理裝置；第二，與場地導向裝置能互動接應的傳感檢測裝置；第三，微控制器裝置；第四，直流電機裝置。首先，介紹的是手推車傳感檢測裝置的設計，傳感檢測裝置第一步是選擇傳感器，傳感器由于成本的考慮最好選灰度傳感器，傳感器配合著場地原本設置的智能導向裝置能容易區分出行駛路線，傳感器安裝個數視情況而定，4到8個不等，頭尾都要安裝傳感器，最終目的是防止傳感死角的情況。而人們在使用手推車的情況中，為了更好地智能導向，手推車最好按設定有智能導向感應裝置的路線行駛，提高智能導向效果。其次，是微控制器裝置，微控制器起的作用就是類似于人體的中樞神經的作用，將各種傳感器接受到的感應信息和數據進行傳輸和處理，處理器需要事先預設一定的數值，Cortex-M3處理器能高效地處理預設值與實時數據并反饋出計算結果，給出具體的行駛路線、位置和距離參數，并且會依據參數結果智能調控其他模塊的運行。而直流電機裝置一般主要是用于裝卸大型貨物的手推車的設置，為手推車提供一定的前進動力、輔助手推車的停止、智能轉向和自動卸載的動力。電源管理裝置主要是提供電池和穩定的電壓。因此智能手推車的應用場景是這樣的：手推車在人進行操作運輸的過程中，手推車通過傳感器感知周圍信息，由微處理器計算結果并智能判斷距離位置，提供參數和智能管理其他模塊，在微處理的管理下，手推車提供智能實施轉向功能，并且提供一定的前進動力，能提供輔助卸載貨物等多種功能。

2.2 軟件設置

智能手推車軟件設置由三大程序組成：主程序，直行程序和轉向程序。首先是直行程序：當手推車按導向路線行駛過程中，如果車身偏離設定路線，推車傳感器會感應到設置路線上的感應信號，設定路線顏色與路面顏色的差異會引發傳感器值的波動，中央處理器會依據波動情況傳達路線情況，判斷距離位置參數，輔助人進行推車行為。如我們可以編制下列程序，設置推車裝置1號傳感器和2號傳感器，矯正推車行進位置。編程如下：if（for_ir_1 < FOR_1_COM && for_ir_2 > FOR_2_COM） //。當推車偏離目標，2號傳感器會與設定路線感應裝置發生反應，值發生變動，則相應執行{ motor（0，60， 2，40）代碼，調整位置。該編程同樣適用于轉向，while（for_ir_1 < FOR_1_COM） //執行左轉命令，當傳感器無法感應設定路線，則執行命令：{ motor（2，90， 0，90）；//開始校正方向，直到感應到目標設定感應裝置。直行程序部分需要通過預設值和實時數據判斷路口情況，當推車的傳感器傳輸數據能與預設值相符合則執行直行命令。最后主程序負責控制處理三大模塊，輔助推車能完成智能導向命令。智能手推車導向原理簡而言之：設定路線智能感應裝置與傳感器發生數據交流，數據交流傳給Cortex-M3處理器，Cortex-M3處理器負責數據處理并給出參數，并智能控制推車的前進與轉向等動作。

3 大數據結合智能設計

互聯網時代大數據越來越深入影響人們生活的方方面面，比如人們駕車出行可以下載大數據地圖，為出行規劃路線，人們可以下載團購app可了解到附近的商品與服務價格和口碑以便做出最佳的選擇，同樣手推車也可以受到大數據的影響，尤其是在超市購物的應用場景，一個智能化大數據引用的智能手推車是最合適不過的。智能購物手推車主要功能是完成消費者、商家通過購物車與商品之間構成的有機互動，消費者可以通過一個手推車就能在大型超市內自由行走和購物，通過手推車知道自己在超市的購物位置，需要購買什么可以由手推車進行超市微導航，或者說智能手推車已經不是傳統意義上的手推車，更多意義上是具有簡易機器智能行為的機器車。本文限于篇幅主要介紹基于Cortex-M3處理器的智能導航上。這種智能手推車的核心模塊就是Cortex-M3處理器、GPS裝置、大數據聯網裝置和電源裝置，為了人性化設計還可以增加語音裝置。大數據智能手推車的原理依舊是：手推車首先是程序內預設儲存好設定路線與數據，在人力推動的半自動行進過程中，探測感應裝置探測到的信息與GPS裝置探測到的信息傳輸到處理器，經過Cortex-M3處理器的數據處理確定精確的位置，依據大數據互聯網裝置傳輸目標地的各種目標信息，最后通過友好的人機交互，語音播報進行提示。例如A推著手推車在大型超市購物，要去購買某食品，手推車依據探測感應與GPS裝置規劃出最近路線圖，并通過大數據聯網裝置得到目標食品的詳細情況，銷量，生產信息，通過語音播報或者屏幕顯示提醒A，A最終完成快捷方便的購物過程。

4 結束語

手推車的自動化與智能化將會是一個重要發展趨勢，而基于Cortex-M3處理器控制手推車的智能導向走出了重要一步，未來將會有越來越多的完善智能功能，手推車或許也將會逐步演變成另外一種智能機器車。

[責任編輯：楊玉潔]