机电系统详细设计(final).pptx

机电系统详细设计张鑫王德斌汲星辰总体设计三轮（22*16*10）亚克力板（300g）双层结构无线路由摄像头机械臂锂电池单片机配重超声波及红外传感器直流电机万向轮抓取部分选用二自由度机械手臂，双舵机（MG955）控制工作过程为：先将货物夹住，之后机械手向上翻起，以避免货物掉落依靠操作者控制，手动调整小车方位，使机械臂正对货物，以节约一个自由度抓取部分舵机MG955参数：工作电压4.8-6V，工作电流100mA，工作扭矩 13KG/cm，无负载速度0.17秒/60度(4.8V)0.13秒/60度(6.0V)，重量55-62g，40mmX20mmX36.5mm机械手参数：全铝合金，重量68g（不含电机），长度108cm（爪子闭合），宽度（爪子张开）98cm，张角55cm抓取过程重心将偏向车头，故在车位安放配重主控板主控板的功能： 对所有传感器采集的数据进行处理，输出控制 指令控制执行机构。需求分析： 需要进行浮点运算、需要滤波基于处理需求，选择stm32F103主控板Stm32性能分析：内核：ARM32位Cortex-M3 CPU，最高工作频率72MHz存储器：片上集成32-512KB的Flash存储器。6-64KB的SRAM存储器电源管理：2.0-3.6V的电源供电和I/O接口的驱动电压。低功耗：在72MHz时消耗36mA，待机时下降到2μA。I/O口多。主控板ADC引脚：2个12位模数转换器多达112个快速I/O端口3个16位定时器2个看门狗定时器多达9个通信接口2个I2C接口3个USART接口2个SPI接口CAN接口USB 2.0stm32引脚图主控板stm32F103引脚：主控板各个元件的接入：超声波传感器共四组，输出是模拟量，所以接到ADC口红外循迹模块也是四组，输出量是模拟量，所接到ADC口外部电源一端接到VBAT，一端接地一个L298N可以驱动两个电机，如果驱动一个电机需要从一个EN脚，和两个IN脚接线到stm32上。直流电机型号：直流电机RK-370SD-4530尺寸：外径24mm，安装孔中心距17mm轴长：10.7mm轴径：2mm预期工作电压：5V重量：80g转速：DC3v时，电机转速11000rpm DC6v时，电机转速27000rpm DC7.4v时，电机转速34000rpm直流电机驱动模块：L298N基本功能：采用ST公司的L298N双H桥驱动芯片，可以直接驱动两路3-30V直流电机，并提供5V输出接口，支持3.3VMCU控制基本参数：驱动部分：端子供电范围VMS为 +5V~+35V，峰值电流IO为2A/桥逻辑部分：端子供电范围Vss为4.5-5.5V，工作电流范围为0~36mA控制信号输入电压范围：高电平4.5-5.5V ，低电平0V最大功耗：20W驱动板尺寸:55mm*60mm*30mm驱动板总量：33g传感器漫反射式红外光电管功能：用于避障，利用红外线可被白色地面漫反射，而会被黑色轨迹吸收的原理来探测黑线轨迹，将光信号转变为电信号，传给主控板，从而控制直流电机运动状态（转弯过程）引脚：VCC 外接3.3V-5V电压（可以直接与3.3v单片机相连）GND 外接GNDOUT 小板数字量输出接口（0和1），可以单片机IO接口直接相连基本参数：有效距离范围2～30cm，工作电压为3.3V-5V尺寸：3.2CM*1.4CM传感器HC-SR04 超声波测距模块功能：通过发射和接收超声波来判断发射器前方障碍物距离，并将此信号转换成电信号，传给主控板，从而控制直流电机运动状态，使小车对障碍物有所反应引脚VCC 接5V工作电压trig（控制端）：触发信号输入 echo（接收端）：回响信号输出GND 接地基本参数：工作电压5V，静态电流小于2mA，高电 平5V，低电平0V，感应角度不大于15度，探测距离 2cm-450cm，高精度可达0.2cm，盲区只有2cm供电系统电源需求：系统需要5V作为工作电压给各个传感器，驱动板，电机供电；也需要3.3V给主控板供电电源选择：综合考虑容量，电压需求，电压电流稳定性等众多因素，决定选用7.4V 18650锂电池（2块）作为电源电池参数：容量：2600mAh尺寸：19mm*37mm*67mm重量：92g供电系统稳压模块：由于电源输出电压为7.4V，而需求电压为3.3V与5V，故需要加入稳压模块以满足需求型号：LM2940CT-5V输出电压：5V输出电流：1A输入电压：6.25-26V引脚：输入，输出，接地对于3.3V输出电阻分压的使用：由于LM2940系列只能单端输出电压，即只有一个输出电压，故可利用电阻分压的原理来实现3.3V的输出由于电路负载部分较复杂，故为保险起见，同时购买了LM2576S-3.3V，可以直接得到3.3V电压VccR1R2Vout’控制算法-循迹循迹模