基于STM32的车载机械手教学文稿.ppt

机器人设计课程汇报基于STM32的车载机械手  中国地质大学（武汉） 汇报提纲 结构组成 1 实现的功能 2 硬件及软件算法设计 3 调试过程中的问题和解决方法 4 视频展示 5 一、结构组成 两自由度夹持器 摄像头 超声波 伺服舵机 STM32开发板 履带结构 二、实现的功能 遥控模式下： 用红外遥控器控制机械手夹物（松开）、抬起（放下）。控制小车前进、后退、左右转、停止； 非遥控模式下： 在直线运行轨道中避开障碍物，夹起目标物，完成后回到直线运行轨道，继续操作； 利用超声波模块测距，检测到前方是否有物体； 利用摄像头识别前方物体标识：若是长宽近似相等的对称图形（圆形、正方形），视为目标物，夹持器夹起后放到指定位置。完成该操作后，小车回到直线轨道；若不符合，则视为障碍物，小车绕行； 三、硬件及软件算法设计----整体算法 三、硬件及软件算法设计----HC-SR04 超声波 HC-SR04超声波测距模块可提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能，测量精度可达3mm；模块包括超声波发射器、接收器与电路控制。 基本工作原理： （1）采用IO口TRIG触发测距，给至少10us的高电平信号； （2）模块自动发送8个40kHz的方波，自动检测是否有返回信号。 （3）有信号返回，通过IO口的ECHO输出一个高电平，高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间。 三、硬件及软件算法设计----HC-SR04 TRIG触发信号： 触发信号是由定时器7控制，每100ms改变TRIG引脚的电平，呈现101010交替的变化。 ECHO回响信号： 回响信号是由定时器5输入捕获得到的，将定时器5设置为上升沿捕获，捕获到上升沿后设置为下降沿捕获，得到高电平的时间，利用公式 测量距离=（高电平时间×声速（340m/s））/2。 三、硬件及软件算法设计----SG90舵机 伺服舵机 舵机的控制一般需要一个20ms左右的时基脉冲，该脉冲的高电平部分一般为0.5ms~2.5ms范围内的角度控制脉冲部分。SG90 9G舵机为180度角度伺服舵机，对应的控制关系如下： 0.5ms--------------0度； 1.5ms------------90度； 2.5ms-----------180度； 三、硬件及软件算法设计----OV7670 初步图像处理： 采用QVGA，即分辨率为 320*240 的输出格式，图像二值化 （白——‘0’ 黑——‘1’），隔行取值提取120*160的数组，再取中间的100*100个数据 进一步图像处理： 保存y_begin、y_end、tar_y、sizey，x_begin、x_end、tar_x、sizex 图像判断： abs(sizex-sizey)5 且 abs(tar_y-50)10 三、硬件及软件算法设计----机械手及舵机 舵机采用较为廉价的MG995，机械结构由购买的散件组装而成。 当摄像头检测到前方物体为目标物时，机械手将其夹起 小车行至指定位置，机械手将目标物放下 三、硬件及软件算法设计----红外遥控 红外遥感 红外遥控是一种无线、非接触技术； 红外遥控接收头连接在STM32的PB9（TIM4_CH4）上，程序将TIM4_CH4设计为输入捕获，然后将收到的脉冲信号解码； 根据扫描到的按键值来控制PWM占空比，从而控制机械手夹持和小车运动。 超声波时序图 OV7670的像素时钟最高可达24MHz，用STM32的IO口直接抓取非常困难，故通过FIFO读取 OV7670的像素时钟最高可达24MHz，用STM32的IO口直接抓取非常困难，故通过FIFO读取 OV7670的像素时钟最高可达24MHz，用STM32的IO口直接抓取非常困难，故通过FIFO读取 OV7670的像素时钟最高可达24MHz，用STM32的IO口直接抓取非常困难，故通过FIFO读取 将其配置为320*240模式，但是由于单片机RAM不足，故而采用隔行取值的办法提取120*160的数组。 FIFO在上电初期采集的图像不稳定，故将前四帧图像舍去，然后再取值。 为了后期处理方便，将图像边界滤除，最终只保留原图像中间的100*100数据