基于Cortex—M3控制的手推車智能設(shè)計(jì)

劉林+廖長榮

【摘 要】本文以智能手推車設(shè)計(jì)為研究對象，基于Cortex-M3處理器控制，對手推車的智能化和自動(dòng)化方向發(fā)展作出進(jìn)行了研究和展望。

【關(guān)鍵詞】智能手推車；Cortex-M3處理器；控制

1 智能手推車與Cortex-M3處理器

手推車一般來說指的是用人力拉推的輪制運(yùn)輸工具，由于其靈活性強(qiáng)，適應(yīng)性強(qiáng)，結(jié)構(gòu)簡單操作簡便，具有很廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，例如裝卸貨物，超市購物，醫(yī)院推送重物等環(huán)境經(jīng)常要使用手推車，能有效節(jié)省人力提高效率。隨著現(xiàn)代網(wǎng)絡(luò)計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，傳統(tǒng)手推車也不斷被進(jìn)行智能改造和設(shè)計(jì)以滿足現(xiàn)代運(yùn)輸需求，例如智能導(dǎo)向，躲避障礙物等，現(xiàn)代手推車越來越注重自動(dòng)化和智能化，智能化手推車是一個(gè)重要的發(fā)展方向，本文就簡要介紹基于Cortex-M3對手推車的一些智能化設(shè)計(jì)。手推車智能系統(tǒng)需要選擇處理器，這里我們選擇Cortex-M3處理器。它是一種32位處理器，Cortex-M3處理器就其性價(jià)比來說，具有能耗低、代碼耗費(fèi)空間少等優(yōu)點(diǎn)，低位性能堪比高位處理性能，有助于節(jié)約成本，Cortex-M3處理器控制可以有效地保障被控制對象行進(jìn)中對遇到的各種情況得到及時(shí)處理，因此以Cortex-M3處理器來設(shè)計(jì)小車的智能設(shè)計(jì)是非常合理的。而設(shè)計(jì)中主要使用的技術(shù)是嵌入式技術(shù)。嵌入式技術(shù)同樣有許多優(yōu)點(diǎn)，如適用于小型設(shè)計(jì)，設(shè)計(jì)費(fèi)用低，占用功耗少，靈活性相對較強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，因此可以考慮設(shè)置智能通信系統(tǒng)等智能系統(tǒng)于手推車上，讓手推車可以實(shí)現(xiàn)與人的智能互動(dòng)。

2 智能導(dǎo)向設(shè)計(jì)

2.1 總體結(jié)構(gòu)

智能化手推車在醫(yī)院、超市等大型公共場所環(huán)境的應(yīng)用是一個(gè)比較重要的發(fā)展方向。大型公共場所的手推車的智能化設(shè)計(jì)需要場地的硬件配套設(shè)置，比如在場地內(nèi)安裝相應(yīng)的智能導(dǎo)向接應(yīng)裝置，當(dāng)手推車在區(qū)域內(nèi)能得到智能引導(dǎo)。手推車的智能裝置設(shè)計(jì)主要分為四部分：第一，要有驅(qū)動(dòng)電源及配套管理裝置；第二，與場地導(dǎo)向裝置能互動(dòng)接應(yīng)的傳感檢測裝置；第三，微控制器裝置；第四，直流電機(jī)裝置。首先，介紹的是手推車傳感檢測裝置的設(shè)計(jì)，傳感檢測裝置第一步是選擇傳感器，傳感器由于成本的考慮最好選灰度傳感器，傳感器配合著場地原本設(shè)置的智能導(dǎo)向裝置能容易區(qū)分出行駛路線，傳感器安裝個(gè)數(shù)視情況而定，4到8個(gè)不等，頭尾都要安裝傳感器，最終目的是防止傳感死角的情況。而人們在使用手推車的情況中，為了更好地智能導(dǎo)向，手推車最好按設(shè)定有智能導(dǎo)向感應(yīng)裝置的路線行駛，提高智能導(dǎo)向效果。其次，是微控制器裝置，微控制器起的作用就是類似于人體的中樞神經(jīng)的作用，將各種傳感器接受到的感應(yīng)信息和數(shù)據(jù)進(jìn)行傳輸和處理，處理器需要事先預(yù)設(shè)一定的數(shù)值，Cortex-M3處理器能高效地處理預(yù)設(shè)值與實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)并反饋出計(jì)算結(jié)果，給出具體的行駛路線、位置和距離參數(shù)，并且會(huì)依據(jù)參數(shù)結(jié)果智能調(diào)控其他模塊的運(yùn)行。而直流電機(jī)裝置一般主要是用于裝卸大型貨物的手推車的設(shè)置，為手推車提供一定的前進(jìn)動(dòng)力、輔助手推車的停止、智能轉(zhuǎn)向和自動(dòng)卸載的動(dòng)力。電源管理裝置主要是提供電池和穩(wěn)定的電壓。因此智能手推車的應(yīng)用場景是這樣的：手推車在人進(jìn)行操作運(yùn)輸?shù)倪^程中，手推車通過傳感器感知周圍信息，由微處理器計(jì)算結(jié)果并智能判斷距離位置，提供參數(shù)和智能管理其他模塊，在微處理的管理下，手推車提供智能實(shí)施轉(zhuǎn)向功能，并且提供一定的前進(jìn)動(dòng)力，能提供輔助卸載貨物等多種功能。

2.2 軟件設(shè)置

智能手推車軟件設(shè)置由三大程序組成：主程序，直行程序和轉(zhuǎn)向程序。首先是直行程序：當(dāng)手推車按導(dǎo)向路線行駛過程中，如果車身偏離設(shè)定路線，推車傳感器會(huì)感應(yīng)到設(shè)置路線上的感應(yīng)信號(hào)，設(shè)定路線顏色與路面顏色的差異會(huì)引發(fā)傳感器值的波動(dòng)，中央處理器會(huì)依據(jù)波動(dòng)情況傳達(dá)路線情況，判斷距離位置參數(shù)，輔助人進(jìn)行推車行為。如我們可以編制下列程序，設(shè)置推車裝置1號(hào)傳感器和2號(hào)傳感器，矯正推車行進(jìn)位置。編程如下：if（for_ir_1 < FOR_1_COM && for_ir_2 > FOR_2_COM） //。當(dāng)推車偏離目標(biāo)，2號(hào)傳感器會(huì)與設(shè)定路線感應(yīng)裝置發(fā)生反應(yīng)，值發(fā)生變動(dòng)，則相應(yīng)執(zhí)行{ motor（0，60， 2，40）代碼，調(diào)整位置。該編程同樣適用于轉(zhuǎn)向，while（for_ir_1 < FOR_1_COM） //執(zhí)行左轉(zhuǎn)命令，當(dāng)傳感器無法感應(yīng)設(shè)定路線，則執(zhí)行命令：{ motor（2，90， 0，90）；//開始校正方向，直到感應(yīng)到目標(biāo)設(shè)定感應(yīng)裝置。直行程序部分需要通過預(yù)設(shè)值和實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)判斷路口情況，當(dāng)推車的傳感器傳輸數(shù)據(jù)能與預(yù)設(shè)值相符合則執(zhí)行直行命令。最后主程序負(fù)責(zé)控制處理三大模塊，輔助推車能完成智能導(dǎo)向命令。智能手推車導(dǎo)向原理簡而言之：設(shè)定路線智能感應(yīng)裝置與傳感器發(fā)生數(shù)據(jù)交流，數(shù)據(jù)交流傳給Cortex-M3處理器，Cortex-M3處理器負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)處理并給出參數(shù)，并智能控制推車的前進(jìn)與轉(zhuǎn)向等動(dòng)作。

3 大數(shù)據(jù)結(jié)合智能設(shè)計(jì)

互聯(lián)網(wǎng)時(shí)代大數(shù)據(jù)越來越深入影響人們生活的方方面面，比如人們駕車出行可以下載大數(shù)據(jù)地圖，為出行規(guī)劃路線，人們可以下載團(tuán)購app可了解到附近的商品與服務(wù)價(jià)格和口碑以便做出最佳的選擇，同樣手推車也可以受到大數(shù)據(jù)的影響，尤其是在超市購物的應(yīng)用場景，一個(gè)智能化大數(shù)據(jù)引用的智能手推車是最合適不過的。智能購物手推車主要功能是完成消費(fèi)者、商家通過購物車與商品之間構(gòu)成的有機(jī)互動(dòng)，消費(fèi)者可以通過一個(gè)手推車就能在大型超市內(nèi)自由行走和購物，通過手推車知道自己在超市的購物位置，需要購買什么可以由手推車進(jìn)行超市微導(dǎo)航，或者說智能手推車已經(jīng)不是傳統(tǒng)意義上的手推車，更多意義上是具有簡易機(jī)器智能行為的機(jī)器車。本文限于篇幅主要介紹基于Cortex-M3處理器的智能導(dǎo)航上。這種智能手推車的核心模塊就是Cortex-M3處理器、GPS裝置、大數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)裝置和電源裝置，為了人性化設(shè)計(jì)還可以增加語音裝置。大數(shù)據(jù)智能手推車的原理依舊是：手推車首先是程序內(nèi)預(yù)設(shè)儲(chǔ)存好設(shè)定路線與數(shù)據(jù)，在人力推動(dòng)的半自動(dòng)行進(jìn)過程中，探測感應(yīng)裝置探測到的信息與GPS裝置探測到的信息傳輸?shù)教幚砥?，?jīng)過Cortex-M3處理器的數(shù)據(jù)處理確定精確的位置，依據(jù)大數(shù)據(jù)互聯(lián)網(wǎng)裝置傳輸目標(biāo)地的各種目標(biāo)信息，最后通過友好的人機(jī)交互，語音播報(bào)進(jìn)行提示。例如A推著手推車在大型超市購物，要去購買某食品，手推車依據(jù)探測感應(yīng)與GPS裝置規(guī)劃出最近路線圖，并通過大數(shù)據(jù)聯(lián)網(wǎng)裝置得到目標(biāo)食品的詳細(xì)情況，銷量，生產(chǎn)信息，通過語音播報(bào)或者屏幕顯示提醒A，A最終完成快捷方便的購物過程。

4 結(jié)束語

手推車的自動(dòng)化與智能化將會(huì)是一個(gè)重要發(fā)展趨勢，而基于Cortex-M3處理器控制手推車的智能導(dǎo)向走出了重要一步，未來將會(huì)有越來越多的完善智能功能，手推車或許也將會(huì)逐步演變成另外一種智能機(jī)器車。

[責(zé)任編輯：楊玉潔]