基于单片机的自动送水机器人的设计

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1、基于单片机的自动送水机器人的设计【摘要】本文涉及一种自动送水系统，用于人们日常生活工作中的自动送水。通过充分利用红外传感技术、单片机控制技术、电机驱动技术等多项技术，以及三维数字化设计软件UG对其进行建模，并以单片机为核心，通过传感器对轨迹的检测使小车自动调整自身位置，实现自动完成沿轨迹送水工作。技术关键为编写相关的控制程序，并通过接口技术实现硬件与软件的结合。本文还给出了基于单片机的控制流程图以及部分电路【关键词】自动送水系统；单片机；红外传感技术；电驱动技术；机器人1.引言近几年红外传感技术、单片机控制技术、电机驱动技术等多项技术在日常生活中应用越来越广泛，目前单片

2、机接口技术的日趋成熟，这些方面的研究也在某些领域实现机器人代替人力，提高人们生活的质量。考虑到现在人们都是自己进行倒水，在很多场合下有诸多不便，我们此次发明是希望通过这些方面的技术运用于单片机控制机器人以实现自动化倒水工作，解决了开会时不方便取水的问题，以及实现日常中公司人员的自动化取水。本文系统属智能小车机器人，安装有驱动电机，通过齿轮传动传递给机器人小车后轮，通过单片机控制驱动电机来实现小车的前进、后退和停止。在小车的前轮处，设置有舵机并与单片机相连，控制小车转向。在小车底盘处设有灰带传感器，使小车按预定轨道运行。在机器人上安装有信号接收器，以接收呼叫。1.总体设计

3、方案2.1自动送水系统整体布置如图1所示，并结合图3至图4,包括设于圆桌外围的轨道、圆桌上与各个座位相对应的呼叫装置、小车以及饮料装置，饮料装置固定安装于小车上，其中，小车包括驱动模块和主控模块，呼叫装置发出信号，主控模块接收到相应信号后，控制驱动模块沿轨道按照预定的轨迹运动直至到达发出信号的呼叫装置。主控模块为自动送水系统的核心，从呼叫装置接收到呼叫信号，控制小车的前进、后退以及停止，若主控模块接收到多个呼叫信号，则根据接收到的呼叫信号时间依次送水，本文主控模块由单片机控制，其体积小、质量轻、价格便宜，抗干扰性强，能够实现可编程、可控制、可修改的智能控制。2.2机器人

4、小车地盘机械结构参考图2，小车还包括前轮、后轮以及舵机，驱动模块与后轮通过相互啮合的齿轮连接，舵机与前轮固定连接，驱动模块与舵机均与主控模块连接。当主控模块接收到呼叫信号，向驱动模块发出指令，驱动模块通过齿轮的传递带动后轮旋转，从而推动小车前进或后退；当需要转弯时，主控模块向舵机发出相应的指令，使前轮偏移，从而使小车转向。小车上还设有为小车提供动力的蓄电池。用蓄电池取代插电式的电源线的使用，可以避免小车行驶过程中与电源线的缠绊，从而避免不必要的事故，是该发明的自动送水系统的应用更加安全、灵活。2.3储水结构请参考图3,并结合图4,饮料装置包括水桶以及水桶内的若干个饮料室

5、，以及与各个饮料室相连通的出水口，每个出水口对应一个取水开关。当小车响应呼叫而运行到相应的位置时，人员只需根据个人需要按动某一个取水开关，即可从相应的出水口处取得所需的饮料，小车延长一定的时间后若没有接收到下一个呼叫信号，则自动回到初始位置等待呼叫结合图1至图3，每个饮料室的下方设有一弹簧，饮料室的上方设有返程加水开关，返程加水开关与主控模块相连。本文饮料室的数量为3个，可以分别存放不同种类的饮料，当某个饮料室中的饮料不足时，弹簧会把饮料室托起，继而触动返程加水开关，返程加水开关将需加水的信息传递给主控模块，主控模块控制驱动模块带动小车行至加水位置进行饮料补充。本文呼叫

6、装置为无线信号发射器。当然，主控模块中有与之相对应的无线信号接收器，这样，信号的传递均采用无线传递，使整个系统更加简洁，使用更加方便。1.运动轨迹规划如图1所示，轨道由灰带铺设。较佳地，小车底部设有灰度传感器中未示出）。相对于现有技术中的用金属材料架设轨道的方式，本发明的轨道更加简单易行，利用灰度传感器，实现智能有轨运行。如图3所示，小车或饮料装置上设有一摄像头，摄像头与主控模块相连。本实施例中，将摄像头安装于水桶上，摄像头用于拍摄小车运行方向前方的路况，如转弯、直行以及有障碍物等，并将该路况信息传递至主控模块，主控模块根据该路况信息选取合适的运行方式，具体地，若直行，

7、将相应的信息输出至驱动模块；若需转弯，将信息输出至驱动模块和舵机；若前方有障碍物，则绕行或停止运行并报警告知相关人员。3.1机电系统控制流程自动送水机器人控制流程图如图5所示。机器人分为空闲、送水、等待、补水四中状态。机器人上电初始化后进入工作状态。先检查饮料是否充足，如果充足则再判断是否进入等待状态，否则进行补水。在水充足的情况下再判断是否进入等待状态，如果进入等待状态，机器人则等待送水指令，否则就进入空闲状态机器人断电不工作。在有送水指令发出时，机器人进入送水状态执行送水任务，在取水结束后，机器人则会自动延时停止一段时间，然后马上检查