2021-工程实践与创新大赛-智能物流搬运
时间：2023-10-24 13:07:01
Background
继西门子杯智能制造挑战赛之后，我参加了第七届工程培训竞赛（现更名为中国大学生工程实践与创新能力竞赛），后续文章称为工程培训竞赛。工程培训竞赛（智能物流处理竞赛）涉及丰富的内容，这也实现了我熬夜做比赛，做点什么的梦想。因此，有必要写一些文章来记录它，不是吗？所以有一系列的工程培训文章。
注：我们的计划在很多地方都有缺陷，但由于时间和金钱的原因，它没有改变。so，不要直接复制后续介绍的方案。
工训赛系列文章包括三个部分，方案设计、设备调试、程序框架。可以去知乎看系列文章，十几篇文章都更新了。
Clink：2021-工程实践与创新大赛-智能物流搬运
下图所有部分的文章都更新了。
——2021/11/21
另外，你也可以关注我的滴滴微信官方账号【Poao】，里面更新了一系列文章，排版看起来更舒服。后台回复工训也可以获得总结的工训系列资料~
Clink 跳转WX_工训搬运小车系列文章
小车搬运方案总结
arduino mega2560 mini、42步进电机（drv8825)、麦克纳姆轮(7英寸)、16路机械臂控制板(5自由度机械臂)、hwt101（测yaw）、灰度搜索模块(单路)24）、openmv四、串口屏。
看这里的比赛场地： Poao：2021年工训物流搬运机器人-2021
比赛视频：https://www.zhihu.com/zvideo/1369967763247693824 点击前面的链接哇
汽车实物展示
看，我们没有画具体的三维图，只能看实物图。
主要信息在以下两张图片中。看看上面提到的视频链接。~
参考程序说明
工训程序主要分为：arduino主控 openmv识别两大部分。
可参考以下两篇文章：
2021-工训机器人-程序简介
2021-工训机器人-openmv识别
获取完整程序的方法：
2021-第七届工训赛-物流搬小车程序—Clik here
2021-工训机器人-openmv识别二维码&物料位置—Clik here
（建议使用电脑或者ipad打开点击立即下载上述网页。用手机打开找不到正确的下载入口)
初期步进电机驱动与搜索程序：
点击此处下载(蓝奏云)
与之前完整的赛前程序相比，这个程序更容易理解。(配合系列文章)
选型概述
一、主控选择
2021年没有限制，主控板也没有限制要求。(可树莓派)常见的选择是stm32的f4系列或arduino mega2560。秉承谁简单用谁的原则，我们选择的自然是mega2560。 mega2560有四个硬件串口，一个iic，16路模拟输入，50多个数字io口，完全够用。（尺寸 54*38 mm 重 8.7g）
使用情况:
1)机械臂控制板，hwt101，openmv各占用硬件串口； 2)串口屏占用两个数字引脚，模拟软串口；
3)模拟输入引脚占用16个模拟输入引脚； 4)四步进电机step/dir占用8个数字引脚使能端en占用数字引脚。
(共3个硬件串口，16个模拟输入，11个数字io）
二、驱动方案
Poao：步进电机 麦克纳姆轮)
依然坚持极简方案实现功能，选择汽车驱动方案步进电机和麦克纳姆轮。 驱动电机也可以选择直流减速带编码器电机和无刷电机(如大疆电机)。步进电机主要考虑两点。
一是步进电机由脉冲驱动，控制精度高，控制算法简单，开环控制效果好；二是步进电机扭矩大，强度大，不易损坏。 补充(步进电机控制板相关内容) ）
Poao：四路步进电机驱动板(工训车)— A4988/DRV8825
Poao：42步进电机驱动—A4988/DRV8825调节
至于车轮的选择，还有麦克纳姆车轮、全向车轮和普通车轮。我没怎么想。麦轮的安装方法使用简单，所以我选择了麦轮。
三、机械臂控制
2021/10/1 更新：
Poao：2021-工训机器人-机械臂动作顺序
我们的机械臂结构和tb六自由度机械臂类似，多次拆装后更改为五自由度。最个舵机最终由十六路舵控制板控制，机械臂控制板通过串口与主控板通信。
1)机械臂动作组采用上位机调试；
2)动作组烧录在机械臂控制板中；
3）主控板直接控制机械臂控制板执行对应动作组。
四、循迹选型
2021/10/2 更新：
Poao：2021-工训搬运机器人-跟踪编程思路
尝试过搜索模块红外搜索和灰度搜索，最终采用灰度搜索模块。为避免阳光对搜索模块的影响，配备了搜索模块黑色挡光罩。(鉴于资金有限，实际上只使用了10个单路灰度搜索。
五、姿态校准
2021/5/11 更新：
Poao：2021-工训搬运机器人-HWT101
尽管步进电机精度高，但受到各种因素的影响，我们无法保证小车始终走直线，难免会有整体的角度偏移。除外，由于机械臂抓取放置物料的动作组是开环的（提前调好的动作组），为保证较好的色环放置精度，只能尽量保证小车每次都跑到固定的位置（定点，同时车身不偏移）。
综上，我们需求为一个可以精准测量yaw角的陀螺仪。可供选择的陀螺仪很多，有mpu6050/9250（iic），需要通过算法估算yaw角；有jy901（iic/uart），可直接通过串口获取模块解算的yaw角，但测量环境最好远离磁场，测量的yaw角也存在着累计偏移。
总之，可供选择的陀螺仪很多，但都存在着累计偏差，磁场干扰等问题（我们小车底板是3mm铁板）。 最终选择了一款价格比较昂贵的模块，hwt101。 只能输出yaw角及z轴加速度，抗干扰能力强，几乎无偏移，效果很好。
六、二维码与物料识别
2021/4/25 更新：
Poao：2021-工训搬运机器人-openmv识别
搜寻往届资料，二维码和物料颜色识别的方案无外乎两种，即二维码识别模块（如微雪二维码识别模块）和颜色识别模块、openmv。 大概是因为我们手头有两个openmv，故都采用openmv实现了，效果也不错。（openmv的二维码识别与模块相差不大，但其颜色识别快很多，一次识别上下两层物料顺序。）
后续文章汇总
我的大部分文章都写于知乎，可能会陆续搬运至csdn
（哈哈哈，不想搬运啦。工训系列有十多篇文章，搬运太麻烦啦）
下面这篇文章算是该文章的升级版吧，有详细的器件选型信息。
Poao：2021-工训搬运机器人-搬运小车方案简述
一、方案设计（完结）
搬运小车方案总述（该文章涵盖了一系列文章）：
Poao：2021-工训搬运机器人-搬运小车方案简述
1）行进驱动方案：
Poao：2021-工训搬运机器人-行进方案(步进电机+麦克纳姆轮)
2）循迹定位方案：
Poao：2021-工训搬运机器人-循迹编程思路
3）机械臂动作顺序：
Poao：2021-工训搬运机器人-机械臂动作顺序
4）识别方案（二维码+物料）：
Poao：2021-工训搬运机器人-openmv识别
二、器件调试
1）步进电机驱动：
Poao：四路步进电机驱动板（工训小车）— A4988/DRV8825
Poao：42步进电机驱动—A4988/DRV8825调节
2）HWT101测姿态角—矫正车姿：
Poao：2021-工训搬运机器人-HWT101
3）串口屏推荐及使用简述：
Poao：2021-工训搬运机器人-串口屏
三、程序框架（完结）
赛前程序框架介绍：2021-工训搬运机器人-程序简述
1）循迹计数详讲：Poao：2021-程序简述-循迹板块
2）机械臂动作顺序解算：2021-程序简述-机械臂顺序板块
