全国大学生物联网设计竞赛作品 | 室内消毒机器人-艾盾

艾盾是一款结合物联网和人工智能技术的室内消毒机器人,使用OneOS端云融合技术实现高精度定位与消毒状态监测。通过STM32、激光雷达和A*算法、TEB算法实现自主导航与建图。搭载生物学传感器,实时上传环境数据至云端,支持多台设备动态监控。具备化学药剂喷洒和艾条自主更换功能,适用于医院、学校等公共场所。此外,机器人还支持通过OneOS OTA功能进行远程系统升级。

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本文分享自中移OneOS公众号《全国大学生物联网设计竞赛优秀作品巡展——艾盾,基于OneOS的SLAM室内消毒机器人》。

“艾盾--基于OneOS的SLAM室内消毒机器人”设计初衷是为公共场所开发一款无接触机器人,并将艾烟消毒与化学消毒结合。主要采用OneOS端云融合技术实现定位监测,使用端云融合组件接入OneNET以实现高精度定位,从OneNET云端上读取OneOS万耦开发板上的传感器信息,并反馈此时机器人的消毒状态。

传感器采集数据

同时,OnePos组件云端可显示机器人的位置状态,以判断机器人是否在该区域内完成消毒功能,在不同点位,搭载生物学传感器,将收集到的空气数据、消杀效果以及机器人位置信息上传至云端,实现多台设备动态监控、精准防控。

 历史定位结果

基于STM32对小车进行开发设计,外接激光雷达获取环境信息进行自主建图;应用A*算法与TEB算法实现路径规划自主导航。相关信号通过驱动电路控制电机运行。采用微型水泵与雾化喷头实现化学药剂的喷洒。利用螺旋结构实现艾条的自主更换,送风装置中,运用推拉装置使气体的轴向速度受到扰动,产生涡环,达到传播稳定,传播距离远的效果。经过实验测试,机器人可匀

<think>好的,用户想设计一个基于STM32的消毒小车,需要方案和代码实现。首先,我需要根据之前的引用内容来构建方案。引用[1]提到了消防小车的设计,包括STM32微控制器、运动控制、火灾检测等模块,这可能对消毒小车的结构有参考价值。消毒小车也需要移动控制,可能需要类似的电机驱动模块和传感器。 接着,引用[2]提到了智能巡检小车的选材,包括三路循迹模块,这可能对应消毒小车的路径规划部分。用户可能需要循迹或者避障功能,所以需要考虑红外或超声波传感器的使用。另外,引用[3]中的电磁追踪和电路设计分离可能对电机驱动部分的抗干扰有帮助,需要将控制单元和驱动模块分开,减少干扰。 用户的需求是消毒,所以核心功能是消毒装置的控制,比如紫外线灯或喷雾器。需要确定使用哪种消毒方式,并设计相应的控制电路。同时,可能需要环境检测传感器,如温湿度或气体传感器,来监测消毒效果。 在代码实现方面,需要分模块处理:电机驱动、传感器数据采集、消毒控制、通信模块等。主循环中需要不断读取传感器数据,根据情况调整移动路径和消毒操作。可能需要PWM控制电机速度和消毒装置的开关。 需要验证各个模块的协同工作,比如遇到障碍物时停止并启动消毒,或者按照预定路线移动的同时喷洒消毒剂。此外,电源管理也很重要,尤其是消毒装置可能耗电较大,需考虑电池容量和稳压电路。 最后,用户可能需要示例代码结构,比如主函数中的初始化、传感器读取、电机控制逻辑等。同时,生成相关问题帮助用户深入考虑优化方案、传感器选型或通信协议等。</think>### 基于STM32的消毒小车设计方案 #### 一、系统架构设计 1. **核心控制模块** 采用STM32F4系列微控制器(如STM32F401或STM32F407),主频168MHz,支持多路PWM输出和ADC采集,满足实时控制需求[^3]。 2. **移动控制模块** - 驱动电机:直流减速电机+TB6612电机驱动芯片 - 运动模式:支持前进/后退/转向,通过编码器反馈实现闭环控制 - 代码片段: ```c // PWM初始化(以TIM3为例) void Motor_PWM_Init(void) { TIM_OC_InitTypeDef sConfigOC = {0}; htim3.Instance = TIM3; htim3.Init.Prescaler = 84-1; // 84MHz/84=1MHz htim3.Init.CounterMode = TIM_COUNTERMODE_UP; htim3.Init.Period = 1000-1; // 1kHz PWM HAL_TIM_PWM_Init(&htim3); sConfigOC.OCMode = TIM_OCMODE_PWM1; sConfigOC.Pulse = 0; // 初始占空比0% HAL_TIM_PWM_ConfigChannel(&htim3, &sConfigOC, TIM_CHANNEL_1); HAL_TIM_PWM_Start(&htim3, TIM_CHANNEL_1); } ``` 3. **消毒执行模块** - 可选方案: - 紫外线消毒:通过继电器控制UV-C灯管 - 喷雾消毒:使用微型水泵+雾化片,PWM控制喷雾强度 - 安全设计:添加人体红外传感器(HC-SR501),检测到人体时立即停止消毒[^1] 4. **环境感知模块** | 传感器类型 | 功能 | 接口方式 | |------------------|------------------------|------------| | 红外避障传感器 | 障碍物检测(30cm) | GPIO输入 | | DHT11温湿度传感器| 环境监测 | 单总线 | | MPU6050 | 姿态校准(防倾覆) | I2C | 5. **通信模块** - 无线控制:ESP8266 WiFi模块实现手机APP远程控制 - 调试接口:USB转TTL串口输出运行日志 #### 二、关键代码实现 ```c // 主控制逻辑(伪代码) int main(void) { HAL_Init(); SystemClock_Config(); Motor_Init(); Sensor_Init(); Disinfect_Init(); while(1) { if(Check_Obstacle()) { // 检测障碍物 Motor_Stop(); } else { Path_Planning(); // 路径规划 } if(Get_Humidity() > 70) { // 环境湿度超标 Start_Disinfect(); } if(Human_Detected()) { // 人体检测 Emergency_Stop(); } } } // 消毒控制函数 void Start_Disinfect(void) { HAL_GPIO_WritePin(UV_LED_GPIO_Port, UV_LED_Pin, GPIO_PIN_SET); // 开启紫外线 HAL_TIM_PWM_Start(&htim4, TIM_CHANNEL_1); // 启动喷雾电机 __HAL_TIM_SET_COMPARE(&htim4, TIM_CHANNEL_1, 700); // 70%功率 } ``` #### 三、硬件设计要点 1. 电源管理: - 主电源:12V锂电池组 - 稳压电路:LM2596(12V转5V)+ AMS1117(5V转3.3V) - 消毒模块独立供电,避免大电流干扰MCU 2. PCB布局: - 数字/模拟地分离 - 电机驱动电路与信号采集电路物理隔离[^3] - 关键信号线添加磁珠滤波 3. 结构设计- 全向轮底盘增强机动性 - 防水外壳(IP54等级) - 模块化设计便于维护
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