CN204282264U - 基于stm32的环卫机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于STM32的环卫机器人。它包括STM32微处理器，检测单元、垃圾箱体、设置在垃圾箱体下方的移动机构及机械手臂，所述检测单元包括用于检测垃圾箱体前方是否有垃圾的障碍物检测模块、检测是否有垃圾入箱以及将垃圾进行分类的垃圾入箱检测模块，所述垃圾箱体分为金属回收箱和非金属回收箱，所述STM32微处理器分别与检测单元连接。本实用新型能实现自动避障功能，并能准确地检测到轨道上的垃圾，并将其抓起自动送到随身的垃圾箱里，并将垃圾进行金属垃圾和非金属垃圾分类，对垃圾进行分类收入以后，基于STM32的环卫机器人会把垃圾运送到定点的垃圾收购站，再由工人运走，节省了大量的人力物力，且提高了工作效率。

Description

基于STM32的环卫机器人

技术领域

本实用新型涉及一种基于STM32的环卫机器人。

背景技术

据了解，随着我国经济的高速发展，城市规模逐渐扩大，传统的“人工密集型”清扫模式已经不适应我国环卫事业发展的要求。近年来，国家不断探索更为科学、合理、安全、节能、低碳的环卫作业模式，引进了一大批洒水车、扫地车、路面养护车等环卫机械化设备，不仅大大提高了环卫工人作业效率，也为城市的整洁靓丽创造了良好的条件。

但是清洁工们还是摆脱不了顶着炎炎烈日或在天寒地冻的恶劣的环境下去清扫人们生活或游玩的公共场所。这些为了创造良好生活环境的清洁工们，他们不得不每天定时定点的去打扫他们被分配到的固定的一片清洁区域，工作日复一日且身体承受着长时间的风吹日晒。不仅如此，每到夏季或节假日，由于果蔬需求的猛增和外出人口的流动性增大，造成室外垃圾的产量也急剧增长，环卫工人的工作量就会大大增加，一天工作下来，这使得他们的身体疲惫不堪，有苦难言，而且，据统计我国绝大多数环卫工人的年纪都在45岁-70岁之间，这意味着他们年迈的身体需要承受着巨大的工作强度。

所以在当今这个高速化、信息化、机械化的时代，传统的环卫模式很显然与这个社会格格不入，它需要进步，需要得到良好的改善，需要进入与这个社会相匹配的模式，需要成为我国现代化文化的一种标志。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题在于针对上述现有技术存在的不足提供一种能自动捡垃圾的基于STM32的环卫机器人。

本实用新型所采用的技术方案为：基于STM32的环卫机器人，其特征在于：它包括STM32微处理器，检测单元、垃圾箱体、设置在垃圾箱体下方的移动机构及与垃圾箱体相连接的机械手臂，所述检测单元包括用于检测垃圾箱体前方是否有垃圾的障碍物检测模块、检测是否有垃圾入箱以及将垃圾进行分类的垃圾入箱检测模块，所述垃圾箱体分为金属回收箱和非金属回收箱，所述STM32微处理器分别与检测单元连接，在垃圾箱体上设置有为STM32微处理器通电的电源。

按上述技术方案，所述检测单元还包括用于检测垃圾箱载重情况的重力检测模块，其通过STM32微处理器控制。

按上述技术方案，所述障碍物检测模块采用红外线检测模块，垃圾入箱检测模块采用光电检测模块和金属探测检测模块。

按上述技术方案，光电检测模块为光电传感器，金属探测检测模块为金属探测传感器，重力检测模块为载重传感器。

按上述技术方案，所述移动机构为履带式车轮，其通过步进电机驱动，所述STM32微处理器控制步进电机。

按上述技术方案，所述机械手臂包括转动台、活动设置在转动台上的扭转杆、固定设置在扭转杆上的机械手臂主体，所述转动台上设置有驱动转动台转动的第一舵机，在扭转杆上设置有驱动扭转杆扭转的第二舵机，在机械手臂主体上设置有驱动机械手臂主体动作的第三舵机。

按上述技术方案，所述机械手臂主体包括底板、分别转动连接在底板上的第一转动杆、第二转动杆、转动连接在第一转动杆上的第一抓手、转动连接在第二转动杆上的第二抓手，所述第一转动杆的后端与第二转动杆的后端通过齿轮对连接，所述齿轮对通过第三舵机驱动，所述第一抓手的前端中部与第二抓手的前端中部形成抓取部，所述底板上设有分别限制第一转动杆、第二转动杆、第一抓手、第二抓手行程的限制装置。

按上述技术方案，所述限制装置为限制杆。

按上述技术方案，金属回收箱和非金属回收箱通过隔板隔开，所述金属回收箱上设置有可上下滑移的第一拉板，第一拉板通过设置在箱体上的第一步进电机驱动，第一拉板上端和第一步进电机的输出轴之间通过设置在第一定滑轮上的绳索连接，所述非金属回收箱上设置有可上下滑移的第二拉板，第二拉板通过设置在箱体上的步进电机驱动，第二拉板上端和第二步进电机的输出轴之间通过设置在第二定滑轮上的绳索连接。

本实用新型所取得的有益效果为：本实用新型能实现自动避障功能，并能准确地检测到轨道上的垃圾，并将其抓起自动送到随身的垃圾箱里，并将垃圾进行金属垃圾和非金属垃圾分类，对垃圾进行分类收入以后，基于STM32的环卫机器人会把垃圾运送到定点的垃圾收购站，再由工人运走，节省了大量的人力物力，且提高了工作效率。

附图说明

图1为本实用新型的电控部分的结构框图。

图2为本实用新型的结构示意图。

图3为本实用新型垃圾箱体的结构示意图。

图4为本实用新型的机械手臂的结构图。

图5为本实用新型的流程图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步说明。

本实施例提供的一种基于STM32的环卫机器人，它包括STM32微处理器，检测单元、垃圾箱体1、设置在垃圾箱体下方的移动机构及与垃圾箱体相连接的机械手臂，所述检测单元包括用于检测垃圾箱体前方是否有垃圾的障碍物检测模块、检测是否有垃圾入箱以及将垃圾进行分类的垃圾入箱检测模块、检测垃圾箱载重情况的重力检测模块。所述垃圾箱体分为金属回收箱3和非金属回收箱2，金属回收箱3和非金属回收箱2通过隔板4隔开，所述金属回收箱上设置有可上下滑移的第一拉板8，第一拉板8通过设置在箱体上的第一步进电机驱动，第一拉板8上端和第一步进电机的输出轴之间通过设置在第一定滑轮9上的绳索连接，所述非金属回收箱2上设置有可上下滑移的第二拉板7，第二拉板7通过设置在箱体上的步进电机驱动，第二拉板7上端和第二步进电机的输出轴之间通过设置在第二定滑轮10上的绳索连接。

本实施例中，障碍物检测模块采用红外线检测模块，垃圾入箱检测模块采用光电检测模块和金属探测检测模块，如图1所示，STM32微处理器分别与红外线检测模块、光电检测模块、金属探测检测模块、重力检测模块相连。其中，红外线检测模块为红外传感器，光电检测模块为光电传感器（即光电开关），金属探测检测模块为金属探测传感器，重力检测模块为载重传感器。红外传感器设置在箱体上，光电传感器5和金属探测传感器6均设置在隔板4的上方。

如图2所示，为了使机器人负重能力更强，运行更稳定，所述移动机构为履带式车轮26，这样机器人运动更稳定。履带式车轮26通过步进电机提供动力，通过电机驱动模块驱动，由STM32微处理器控制。机器人启动、行驶和刹车时电机都会需要较大的驱动电流，该电机驱动模块必须能够提供足够的电流并保证发热量不会太大。本实用新型选用了驱动芯片L298N驱动步进电机。

本实施例中，所述机械手臂包括能左右转动的转动台11、活动设置在转动台上的能上下转动的扭转杆13、固定设置在扭转杆13上的机械手臂主体25，所述转动台11上设置有驱动转动台转动的第一舵机12，在扭转杆13上设置有驱动扭转杆扭转的第二舵机14，在机械手臂主体上设置有驱动机械手臂主体动作的第三舵机18。三个舵机均通过舵机驱动模块控制，由STM32微处理器控制。所述机械手臂主体25包括底板24、分别转动连接在底板上的第一转动杆15、第二转动杆16、转动连接在第一转动杆上的第一抓手19、转动连接在第二转动杆上的第二抓手20，所述第一转动杆15的后端与第二转动杆16的后端通过齿轮对17连接，所述齿轮对通过第三舵机18驱动，所述第一抓手19的前端中部与第二抓手20的前端中部形成抓取部21，所述底板24上设有分别限制第一转动杆、第二转动杆、第一抓手、第二抓手行程的限制装置。所述限制装置为限制杆22、23。

本实用新型中，机器人在工作的过程中需要沿着设定的轨道前进。在垃圾箱体上还设置有小车循迹模块，所述小车循迹模块为电磁检测模块，本系统中机器人的轨道由通有20HZ、100mA的交流电的铜线铺制而成。机器人在行进的过程中通过电磁检测模块将检测到的点侧波转换成电压值发送给STM32微处理器，STM32微处理器通过PID算法来校正机器人的运行轨迹。

如图5所示，本实用新型的工作流程为：该机器人采用履带式运动轮，它能准确地按预定的轨迹、速度运行，在运行的过程中会通过红外线传感器检测到其前方的垃圾，当红外线检测到障碍物并采集到垃圾与小车的距离信息时，小车前进一定的距离，正好使得机械手在垃圾上方，STM32微处理器给机械手发出动作执行命令，使得机械手完成拾起垃圾并投入箱体。垃圾主要分为两大类：金属与非金属。利用光电传感器可以判断是否有垃圾丢入垃圾桶，当光电传感器检测到有物体进入垃圾桶时，这时STM32微处理器发出指令让金属探测传感器来检测该物体是不是金属，若为金属，微控制发出指令控制第一步进电机，第一步进电机转弄1圈，向上拉动桶内的第一拉板，使物体落入金属垃圾箱中；若检测到该物体为非金属，微控制则发出指令控制第二步进电机转1圈，向上拉动第二拉板，使物体落入非金属垃圾箱内，这样，金属与非金属就进入了不同的垃圾桶内，完成了自动分类。垃圾箱体底部装有重力传感器，它能迅速检测到垃圾箱是否超载，一旦检测到超载需要立即返回到垃圾总站。

由于涉及到智能控制及机器人的运动，需要对其供电，我们涉及到两种供电模式：市电和太阳能。我们以市电作为主要能源动力，但是在小车身上我们可以装上太阳能电池，在太阳光照充足的情况下，给蓄电池充电，在光照不足的情况下，我们以接市电的方式给整个装置提供电能。这样能达到能源充分利用的目的。

Claims (9)

1.基于STM32的环卫机器人，其特征在于：它包括STM32微处理器，检测单元、电源、垃圾箱体、设置在垃圾箱体下方的移动机构及与垃圾箱体相连接的机械手臂，所述检测单元包括用于检测垃圾箱体前方是否有垃圾的障碍物检测模块、检测是否有垃圾入箱以及将垃圾进行分类的垃圾入箱检测模块，所述垃圾箱体分为金属回收箱和非金属回收箱，所述STM32微处理器分别与检测单元连接。

2.根据权利要求1所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于所述检测单元还包括用于检测垃圾箱载重情况的重力检测模块，其通过STM32微处理器控制。

3.根据权利要求2所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于所述障碍物检测模块采用红外线检测模块，垃圾入箱检测模块采用光电检测模块和金属探测检测模块。

4.根据权利要求3所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于光电检测模块为光电传感器，金属探测检测模块为金属探测传感器，重力检测模块为载重传感器。

5.根据权利要求1或2所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于所述移动机构为履带式车轮，其通过步进电机驱动，所述STM32微处理器控制步进电机。

6.根据权利要求1或2所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于所述机械手臂包括转动台、活动设置在转动台上的扭转杆、固定设置在扭转杆上的机械手臂主体，所述转动台上设置有驱动转动台转动的第一舵机，在扭转杆上设置有驱动扭转杆扭转的第二舵机，在机械手臂主体上设置有驱动机械手臂主体动作的第三舵机。

7.根据权利要求4所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于所述机械手臂主体包括底板、分别转动连接在底板上的第一转动杆、第二转动杆、转动连接在第一转动杆上的第一抓手、转动连接在第二转动杆上的第二抓手，所述第一转动杆的后端与第二转动杆的后端通过齿轮对连接，所述齿轮对通过第三舵机驱动，所述第一抓手的前端中部与第二抓手的前端中部形成抓取部，所述底板上设有分别限制第一转动杆、第二转动杆、第一抓手、第二抓手行程的限制装置。

8.根据权利要求7所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于所述限制装置为限制杆。

9.根据权利要求1或2所述的基于STM32的环卫机器人，其特征在于金属回收箱和非金属回收箱通过隔板隔开，所述金属回收箱上设置有可上下滑移的第一拉板，第一拉板通过设置在箱体上的第一步进电机驱动，第一拉板上端和第一步进电机的输出轴之间通过设置在第一定滑轮上的绳索连接，所述非金属回收箱上设置有可上下滑移的第二拉板，第二拉板通过设置在箱体上的步进电机驱动，第二拉板上端和第二步进电机的输出轴之间通过设置在第二定滑轮上的绳索连接。