建筑工地動(dòng)態(tài)巡察與揚(yáng)塵測(cè)控機(jī)器人研究與應(yīng)用

馬廣生 ，左夢(mèng)坡 ，侯緒冉 ，李亭 ，劉偉

（中建八局第一建設(shè)有限公司，山東 濟(jì)南 250100）

1 研究背景

1.1 揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)與抑制

我國(guó)建筑施工現(xiàn)場(chǎng)產(chǎn)生揚(yáng)塵較多，是環(huán)境污染的主要源頭之一。傳統(tǒng)監(jiān)測(cè)和抑制揚(yáng)塵的方法有5種：①在建筑工地的某處設(shè)置揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器，并在整個(gè)工地設(shè)置噴淋管網(wǎng)，當(dāng)發(fā)現(xiàn)揚(yáng)塵超出規(guī)定限值，再開(kāi)啟工地?fù)P塵噴淋系統(tǒng)，從而抑制揚(yáng)塵；②現(xiàn)場(chǎng)管理人員手持揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)儀不定時(shí)不定點(diǎn)抽查，當(dāng)發(fā)現(xiàn)揚(yáng)塵超出規(guī)定限值時(shí)，再開(kāi)啟工地?fù)P塵噴淋系統(tǒng)，從而抑制揚(yáng)塵；③在建筑工地的某處設(shè)置揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器，在建筑物外架體上安裝噴淋系統(tǒng)，當(dāng)揚(yáng)塵超標(biāo)后，再啟動(dòng)噴淋設(shè)備進(jìn)行抑制；④在建筑工地的某處設(shè)置揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器，將噴淋系統(tǒng)安裝在塔吊上，當(dāng)揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)超標(biāo)后，啟動(dòng)噴淋設(shè)備抑制揚(yáng)塵；⑤人工駕駛車輛，車輛上裝載霧炮，沿規(guī)定場(chǎng)所工作。

上述所有方法均存在不能做到實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)揚(yáng)塵，只能監(jiān)測(cè)局部揚(yáng)塵，當(dāng)另一區(qū)域產(chǎn)生揚(yáng)塵時(shí)并不能檢測(cè)到位，再者，由于建筑施工現(xiàn)場(chǎng)是動(dòng)態(tài)布局，場(chǎng)地、建筑、塔吊會(huì)隨著工程進(jìn)度每日變化，設(shè)置的噴淋系統(tǒng)不易變化，故抑制揚(yáng)塵效果均達(dá)不到要求。第五種人工駕駛車輛，成本過(guò)高，我司每年需支付人工工資和其它費(fèi)用一年達(dá)800萬(wàn)元，一般工程按照2年工期就達(dá)1600萬(wàn)元。

1.2 施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)巡察

傳統(tǒng)的方法是，項(xiàng)目管理人員到現(xiàn)場(chǎng)巡查，若發(fā)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)有不符合慣例規(guī)定的現(xiàn)象，進(jìn)行處置。此存在的弊端：一是要求現(xiàn)場(chǎng)配備足夠的管理人員；二是當(dāng)項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子成員外出則無(wú)法得知現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)；三是受人的業(yè)務(wù)能力和主觀因素的影響，管理效果難以確定。

綜上所述，研發(fā)一種“建筑工地動(dòng)態(tài)巡察與揚(yáng)塵測(cè)控機(jī)器人”，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)巡察施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)，并實(shí)時(shí)記錄、儲(chǔ)存、傳輸信息、計(jì)算機(jī)和手機(jī)終端瀏覽（遠(yuǎn)、近程瀏覽），項(xiàng)目領(lǐng)導(dǎo)班子成員根據(jù)瀏覽巡視施工現(xiàn)場(chǎng)動(dòng)態(tài)，對(duì)現(xiàn)場(chǎng)值班人員發(fā)出指令，由現(xiàn)場(chǎng)值班人員通過(guò)無(wú)線廣播提示各種注意事項(xiàng)或發(fā)出禁令，實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)自動(dòng)巡檢施工現(xiàn)場(chǎng)揚(yáng)塵指標(biāo)，并自動(dòng)啟動(dòng)動(dòng)力系統(tǒng)和揚(yáng)塵抑制設(shè)備工作，再機(jī)器人在無(wú)人控制下行駛工作，就解決了上述問(wèn)題。

2 綜合利用技術(shù)和設(shè)計(jì)研發(fā)概況

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本設(shè)計(jì)研發(fā)的技術(shù)方案是綜合利用通訊、電子、互聯(lián)網(wǎng)、物聯(lián)網(wǎng)、衛(wèi)星遙感、激光測(cè)距、雷達(dá)測(cè)距、衛(wèi)星定位與慣性導(dǎo)航組合、計(jì)算機(jī)、機(jī)械制造等技術(shù)，通過(guò)設(shè)計(jì)制造機(jī)器人構(gòu)造及裝置、硬件電路集成、嵌入式軟件開(kāi)發(fā)，實(shí)現(xiàn)智能工作。

3 主要組成部分、基本特征和實(shí)現(xiàn)方法

3.1 主要組成部分

建筑工地動(dòng)態(tài)巡察與揚(yáng)塵測(cè)控機(jī)器人主要組成部分有：①機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)、②行走驅(qū)動(dòng)及配電系統(tǒng)、③行走照明與指示系統(tǒng)、④機(jī)器人安全與防護(hù)構(gòu)造、⑤行走和轉(zhuǎn)向狀態(tài)測(cè)量及轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)、⑥行走制動(dòng)控制系統(tǒng)、⑦行走加減速控制系統(tǒng)、⑧行走障礙物測(cè)距與避障系統(tǒng)（雷達(dá)測(cè)距傳感、超聲波測(cè)距傳感）、⑨行走定位與測(cè)控系統(tǒng)（衛(wèi)星定位與慣性導(dǎo)航）、⑩影像采集傳輸儲(chǔ)存瀏覽系統(tǒng)、?管理指令系統(tǒng)、?揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)與抑制系統(tǒng)、?電力電源、?總控系統(tǒng)。如三維示意圖（圖1）所示。

圖1 三維示意圖

3.2 機(jī)器人主要組成部分的構(gòu)成、基本特征和實(shí)現(xiàn)方法

3.2.1 機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)內(nèi)容、基本特征及實(shí)現(xiàn)方法

①機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)

機(jī)器人主體結(jié)構(gòu)有:承載底盤、設(shè)備承臺(tái)、控制設(shè)備室、精密儀器安裝平臺(tái)、強(qiáng)（弱）電配電柜架、控制主機(jī)柜架、可調(diào)電瓶吊架、及控制設(shè)備室；承載底盤、設(shè)備承臺(tái)、控制設(shè)備室、精密儀器安裝平臺(tái)、強(qiáng)（弱）電配電柜架、控制主機(jī)柜架、可調(diào)電瓶吊架、控制設(shè)備室的基本特征如圖2所示，實(shí)現(xiàn)方法是采用鋼材等級(jí)為Q325的60×40、40×30、30×30mm的標(biāo)準(zhǔn)方管焊接而成。

②行走驅(qū)動(dòng)及其配電系統(tǒng)

行走驅(qū)動(dòng)及其配電系統(tǒng)有:驅(qū)動(dòng)電機(jī)、差速器、主動(dòng)輪軸及減震總成、轉(zhuǎn)向輪軸與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、減震總成、空載懸輪總成、行走驅(qū)動(dòng)配電線路7個(gè)部分組成，其基本特征如圖3、4、5所示，實(shí)現(xiàn)方法是委托加工制作總成、組裝而成。

圖2 三維示意圖

圖3 驅(qū)動(dòng)電機(jī)、差速器、主動(dòng)輪軸及減震總成三維圖

圖4 轉(zhuǎn)向輪軸與轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)、減震總成三維示意圖

圖5 空載懸輪總成三維示意圖

③行走照明與指示系統(tǒng)有：行走照明設(shè)備及電路、轉(zhuǎn)向指示照明設(shè)備及電路、LED顯示器及其固定裝置、LED顯示電路。

基本特征如圖1～4所示，主要實(shí)現(xiàn)方法是：設(shè)計(jì)電路圖基地安裝。

④機(jī)器人安全與防護(hù)構(gòu)造有：設(shè)備間防護(hù)罩、前擋玻璃罩、側(cè)翼護(hù)板、雷達(dá)測(cè)速傳感器支架及防護(hù)罩、超聲波測(cè)距傳感器防護(hù)罩、前保護(hù)罩、后保護(hù)罩、電瓶保護(hù)罩、行走控制電器配電箱、揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器護(hù)罩?；咎卣魅鐖D1～4所示，主要實(shí)現(xiàn)方法是：設(shè)計(jì)圖紙、基地制作安裝。

⑤轉(zhuǎn)向狀態(tài)測(cè)量及轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)有：轉(zhuǎn)向電機(jī)及傳動(dòng)總成、轉(zhuǎn)向位移傳感器和支架及傳動(dòng)總成、行走轉(zhuǎn)向狀態(tài)測(cè)量與轉(zhuǎn)向控制系統(tǒng)供電和信息傳輸電路?；咎卣魅鐖D1～5所示，主要實(shí)現(xiàn)方法是：設(shè)計(jì)圖紙、基地制作安裝。

⑥行走制動(dòng)控制系統(tǒng)有：電動(dòng)制動(dòng)推拉桿及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成、液壓泵及油路、行走制動(dòng)總成、控制電路及信息傳輸電路?；咎卣魅鐖D1～5所示，主要實(shí)現(xiàn)方法是：設(shè)計(jì)圖紙、基地制作安裝。

⑦行走加減速控制系統(tǒng)有：加速器和電動(dòng)推拉桿及其傳動(dòng)機(jī)構(gòu)總成、轉(zhuǎn)速傳感器及其支架、供電和信息傳輸線路。基本特征如圖1～5所示，主要實(shí)現(xiàn)方法是：設(shè)計(jì)圖紙、硬件安裝、編寫軟件。

⑧行走障礙物測(cè)距與避障系統(tǒng)有：雷達(dá)測(cè)距傳感器及其支架、超聲波測(cè)距傳感器及其支架、供電和信息傳輸線路?；咎卣魅鐖D1～5所示，主要實(shí)現(xiàn)方法是：設(shè)計(jì)圖紙、硬件安裝、編寫軟件。

⑨行走定位與測(cè)控系統(tǒng)有：衛(wèi)星定位與慣性導(dǎo)航設(shè)備總成、衛(wèi)星信息接收器、供電和信息傳輸線路。采用北斗定位與慣性導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)備，并根據(jù)接口協(xié)議編寫控制軟件。

⑩影像采集傳輸儲(chǔ)存瀏覽系統(tǒng)有：網(wǎng)絡(luò)攝像機(jī)及其固定裝置、信息傳輸設(shè)備、嵌入式計(jì)算機(jī)、智能手機(jī)等，通過(guò)硬件集成、4G網(wǎng)絡(luò)和計(jì)算機(jī)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

?管理指令系統(tǒng)有：音頻發(fā)送電臺(tái)、發(fā)射天線、無(wú)線電接收機(jī)、功放機(jī)、麥克風(fēng)及揚(yáng)聲器、供電和信息傳輸線路。通過(guò)硬件集成、計(jì)算機(jī)和發(fā)射電臺(tái)來(lái)實(shí)現(xiàn)。

?揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)與抑制系統(tǒng)有：揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)傳感器、揚(yáng)塵監(jiān)測(cè)指標(biāo)顯示器、揚(yáng)塵抑制總成、供電和信息傳輸線路。通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件集成和編寫控制軟件實(shí)現(xiàn)。

?電力電源有:充電蓄電池、燃油發(fā)電機(jī)、高壓變配電及電箱、低壓變配電及電箱。通過(guò)系統(tǒng)設(shè)計(jì)、硬件集成實(shí)現(xiàn)。

?總控系統(tǒng)有：控制主機(jī)、嵌入式計(jì)算機(jī)、供電和信息傳輸線路。實(shí)現(xiàn)方法通過(guò)硬件集成和編寫控制軟件來(lái)實(shí)現(xiàn)。

4 軟件設(shè)計(jì)

4.1 軟件總體設(shè)計(jì)

4.1.1 需求概括

本系統(tǒng)旨在設(shè)計(jì)一套嵌入式軟件系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)機(jī)器人人工操作轉(zhuǎn)向自動(dòng)化控制。主要功能模塊分為加減速自動(dòng)化控制模塊、制動(dòng)自動(dòng)化控制模塊、轉(zhuǎn)向自動(dòng)化控制模塊、前進(jìn)后退自動(dòng)化控制模塊。

4.1.2 運(yùn)行環(huán)境

①硬件環(huán)境。開(kāi)發(fā)使用ST公司的STM32F429開(kāi)發(fā)板，開(kāi)發(fā)用PC機(jī)為惠普筆記本，運(yùn)行環(huán)境為STM32F429芯片，使用CPU為ARM32-bit CortexTM-M4 CPU附帶FPU，主頻為180M。需同時(shí)搭載本項(xiàng)目專用機(jī)器人硬件框架，使用本項(xiàng)目專用外設(shè)配件。

②軟件環(huán)境。軟件需安裝STM32F4xx_StdPeriph_Driver和STM32F429I-Discovery依賴庫(kù)，使用STM32 F429開(kāi)發(fā)板，并需要保證2M的片上存儲(chǔ)空間。

4.1.3 總體結(jié)構(gòu)

本軟件系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框架如圖6所示。

圖6 軟件系統(tǒng)設(shè)計(jì)框架圖

本軟件操作系統(tǒng)基于STM32F4XX系列代碼庫(kù)搭建，通過(guò)操作庫(kù)函數(shù)API實(shí)現(xiàn)硬件操作接口調(diào)用，從而實(shí)現(xiàn)模塊硬件的自動(dòng)控制，同時(shí)與揚(yáng)塵測(cè)控系統(tǒng)、動(dòng)態(tài)巡查系統(tǒng)、導(dǎo)航系統(tǒng)同步通信，根據(jù)導(dǎo)航系統(tǒng)或者用戶接口輸入信息，控制機(jī)器人完成對(duì)應(yīng)的功能。

4.1.4 功能模塊簡(jiǎn)述

本軟件的模塊邏輯框架圖如圖7所示，主要分為5個(gè)模塊：①主控MCU模塊，由一塊STM32F429為主控芯片，主要實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)航模塊的通信，以及底層4個(gè)控制模塊的硬件控制；②轉(zhuǎn)向自動(dòng)控制模塊，主要通過(guò)硬件信號(hào)傳輸，接收來(lái)自主控MCU的控制信息實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)向系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，并將實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)向角度通過(guò)硬件信號(hào)反饋給主控MCU；③加減速自動(dòng)控制模塊，接收來(lái)自MCU的控制信息實(shí)現(xiàn)機(jī)器人加速和減速系統(tǒng)的自動(dòng)化控制，同時(shí)將實(shí)時(shí)速度信息反饋給MCU；④制動(dòng)自動(dòng)控制模塊，接收MCU的控制信息實(shí)現(xiàn)機(jī)器人制動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制；⑤前進(jìn)后退自動(dòng)控制模塊，接收MCU的控制信息實(shí)現(xiàn)機(jī)器人前進(jìn)和后退切換系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。

4.2 接口設(shè)計(jì)

4.2.1 用戶接口

本軟件系統(tǒng)通過(guò)硬件通信接口打印實(shí)時(shí)信息到OLED屏幕上，也可以通過(guò)硬件串口查看系統(tǒng)運(yùn)行信息。用戶可以接入導(dǎo)航系統(tǒng)，通過(guò)導(dǎo)航系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)機(jī)器人的自動(dòng)行走，也可以通過(guò)串行接口直接使用串行通信協(xié)議，直接對(duì)機(jī)器人的行進(jìn)進(jìn)行控制。

其余部分通信協(xié)議將在第四部分軟件功能描述中詳細(xì)列出。串口通信物理參數(shù)如下：

圖7 模塊邏輯關(guān)系圖

波特率：9600 bit/s；數(shù)據(jù)位：8 bit；停止位：1 bit；奇偶校驗(yàn)位：無(wú)

4.3 內(nèi)部接口

本軟件系統(tǒng)使用的內(nèi)部接口主要為STM32F4XX系列函數(shù)庫(kù)，具體使用到的有I2C外設(shè)庫(kù)、時(shí)鐘庫(kù)、串口通信庫(kù)、IO庫(kù)、DAC庫(kù)、ADC庫(kù)、內(nèi)部中斷庫(kù)、外部中斷庫(kù)、SYSTEM庫(kù)、FLASH庫(kù)。

5 軟件功能設(shè)計(jì)描述

5.1 通訊模塊流程圖和詳細(xì)描述

本系統(tǒng)使用的用戶輸入方式為串行結(jié)構(gòu)通信，具體通訊協(xié)議和物理參數(shù)已在第三章和第四章后面小節(jié)中詳細(xì)介紹。本節(jié)主要詳細(xì)介紹通訊模塊的詳細(xì)算法流程，具體算法流程如圖8所示。

本模塊首先初始化對(duì)應(yīng)的硬件通訊接口，然后開(kāi)啟開(kāi)啟串口接收中斷。當(dāng)有串口信息發(fā)送過(guò)來(lái)時(shí)，串口接收標(biāo)志位會(huì)發(fā)生改變，并進(jìn)入串口中斷，本模塊對(duì)收到的信息都會(huì)做信息存儲(chǔ)，等待一次接收完畢之后，對(duì)接收到的信息進(jìn)行校驗(yàn)。校驗(yàn)方式為從起始碼開(kāi)始，將收到的每一字節(jié)數(shù)據(jù)依次累加至數(shù)據(jù)域最后一字節(jié)，然后將累加值和校驗(yàn)位兩字節(jié)數(shù)據(jù)比對(duì)數(shù)值，數(shù)值相同即為成功，不同即為失敗。若校驗(yàn)失敗，就將收到的這組數(shù)據(jù)丟棄；若成功，便根據(jù)對(duì)應(yīng)通信協(xié)議完成相應(yīng)功能。

本軟件模塊使用的到的主要支撐庫(kù)函數(shù)為USART_Init、USART_Cmd、USART_IRQHandler、USART_SendData。

5.2 加減速裝置自動(dòng)化控制功能流程圖和詳細(xì)描述

本系統(tǒng)所使用的底層行走控制裝置為柯蒂斯?fàn)恳姍C(jī)控制器，STM32F429芯片通過(guò)電壓信號(hào)傳輸至柯蒂斯控制器控制機(jī)器人行進(jìn)速度大小。具體流程如圖10所示。

本算法首先對(duì)需要使用的硬件接口進(jìn)行初始化，然后開(kāi)始根據(jù)接收到導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，修改速度設(shè)定值。系統(tǒng)通過(guò)加裝的速度編碼器，如圖9所示。

圖8 通訊模塊算法框圖

圖9 速度編碼器示意圖

圖10 速度編碼器設(shè)計(jì)圖

圖11 PID算法框圖

實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)機(jī)器人行駛輪速，當(dāng)發(fā)現(xiàn)實(shí)際輪速和設(shè)定速度差值大于5%時(shí)，便通過(guò)PID算法對(duì)速度輸入控制量進(jìn)行調(diào)整，具體PID算法流程圖如圖11所示。并將速度輸入量轉(zhuǎn)化為電壓量，通過(guò)DAC輸出至牽引電機(jī)控制器，改變機(jī)器人行進(jìn)速度。

本軟件模塊使用的到的主要支撐庫(kù)函數(shù)為DAC_Init、DAC_Cmd、DAC_SetChannel1Data。制動(dòng)裝置自動(dòng)化控制功能流程圖和詳細(xì)描述本系統(tǒng)的制動(dòng)部分主要依賴一個(gè)制動(dòng)電機(jī)拉動(dòng)制動(dòng)踏板完成。具體結(jié)構(gòu)如圖12所示。

圖12 步進(jìn)電機(jī)設(shè)計(jì)圖

本系統(tǒng)的制動(dòng)裝置自動(dòng)化控制功能具體流程圖如圖13所示。首先初始化硬件接口，然后開(kāi)始根據(jù)接收到導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，修改制動(dòng)設(shè)定值。當(dāng)讀取到需要制動(dòng)時(shí)，本系統(tǒng)先修改速度設(shè)定值，將速度設(shè)定為0，然后輸出A路PWM信號(hào)控制電機(jī)正傳，帶動(dòng)踏板踩下，整個(gè)過(guò)程需要3S完成。再關(guān)閉A路輸出，輸出B路PWM信號(hào)控制電機(jī)反轉(zhuǎn)，使踏板松開(kāi)，整個(gè)過(guò)程需要3S完成，從而實(shí)現(xiàn)制動(dòng)系統(tǒng)的自動(dòng)化控制。PWM信號(hào)由定時(shí)器TIM3產(chǎn)生，通過(guò)初始化定時(shí)器參數(shù)，設(shè)定分頻系數(shù)和占空比，A路和B路PWM信號(hào)的頻率都為1KHz，占空比50%。

本軟件模塊所用到的支撐庫(kù)函數(shù)接口主要有DAC_Init、DAC_Cmd、DAC_SetChannel1Data、TIM_TimeBaseInit、TIM_OC1Init、TIM_OC2Init、TIM_OC3Init、TIM_OC4Init、TIM_SetCompare1、TIM_SetCompare2、TIM_SetCompare3、TIM_SetCompare4。

圖13 制動(dòng)裝置自動(dòng)化控制算法流程圖

本軟件模塊和導(dǎo)航模塊的通信協(xié)議，導(dǎo)航模塊發(fā)送給STM32F429的控制指令為發(fā)送碼，STM32F429會(huì)對(duì)接收到的控制指令碼原碼回傳，表示已接收。

5.3 轉(zhuǎn)向裝置自動(dòng)化控制功能描述

本軟件模塊具體流程圖15，首先初始化硬件接口，然后開(kāi)始根據(jù)接收到導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，修改制動(dòng)設(shè)定值。系統(tǒng)實(shí)時(shí)讀取位移傳感器數(shù)據(jù)，并根據(jù)如圖14所示的對(duì)應(yīng)關(guān)系，計(jì)算當(dāng)前角度值。通過(guò)當(dāng)前角度值和設(shè)定角度值做差，得到當(dāng)前角度偏差量，若大于±5%，則計(jì)算角度修正方向和角度，并根據(jù)方向選擇當(dāng)前PWM輸出通道，A路通道正轉(zhuǎn)，B路通道反轉(zhuǎn)；根據(jù)角度大小計(jì)算PWM信號(hào)占空比，角度越小占空比越小，調(diào)整速度越小，反之亦然。然后重新測(cè)量當(dāng)前角度值，直到角度偏差值小于±5%的閾值。

本模塊所用到的支撐庫(kù)函數(shù)接口主要有TIM_TimeBaseInit、TIM_OC1Init、TIM_OC2Init、TIM_OC3Init、TIM_OC4Init、TIM_SetCompare1、TIM_SetCompare2、TIM_SetCompare3、TIM_SetCompare4。導(dǎo)航模塊發(fā)送給STM32F429的控制指令為發(fā)送碼，STM32F429會(huì)對(duì)接收到的控制指令碼原碼回傳，表示已接收。

圖14 傳感器測(cè)量值和角度映射關(guān)系圖

圖15 轉(zhuǎn)向裝置自動(dòng)化控制算法流程圖

5.4 前進(jìn)后退裝置自動(dòng)化控制功能流程圖和詳細(xì)描述

本系統(tǒng)的前進(jìn)后退裝置是通過(guò)STM32F429主控板輸出兩路控制信號(hào)控制電子換相器，從而控制機(jī)器人前進(jìn)與后退之間相互切換。

圖16 前進(jìn)后退裝置自動(dòng)化控制算法流程圖

本軟件模塊的具體流程如圖16所示。首先初始化硬件接口，然后開(kāi)始根據(jù)接收到導(dǎo)航系統(tǒng)的信息，修改前進(jìn)后退狀態(tài)。當(dāng)未收到切換指令時(shí)，不做處理；當(dāng)收到空置指令時(shí)，調(diào)用IO口控制函數(shù)，關(guān)閉切換開(kāi)關(guān)，切換至空置狀態(tài)；當(dāng)收到切換指令時(shí)，調(diào)用IO口控制函數(shù)開(kāi)啟切換開(kāi)關(guān)，開(kāi)啟切換開(kāi)關(guān)之后根據(jù)指令調(diào)用IO控制函數(shù)切換至前進(jìn)狀態(tài)或者后退狀態(tài)。等待下一次切換指令到來(lái)。

本軟件模塊所用到的支撐庫(kù)函數(shù)接口主要有GPIO_Init、digitalHi、digitalLo。

本軟件模塊和導(dǎo)航模塊的通信協(xié)議為導(dǎo)航模塊發(fā)送給STM32F429的控制指令為發(fā)送碼，STM32F429會(huì)對(duì)接收到的控制指令碼原碼回傳，表示已接收。

5.5 出錯(cuò)處理

當(dāng)機(jī)器人出錯(cuò)，或者行駛偏離用戶和導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)定時(shí)，用戶可以使用遠(yuǎn)程電子遙控開(kāi)關(guān)關(guān)閉系統(tǒng)的自動(dòng)控制功能，機(jī)器人會(huì)直接切換至手動(dòng)控制模式，以便用戶處理緊急狀況。

6 結(jié)束語(yǔ)

綜合利用各種先進(jìn)技術(shù)，通過(guò)創(chuàng)新設(shè)計(jì)與制造機(jī)器人實(shí)現(xiàn)智能工作，是我國(guó)新時(shí)期科技興國(guó)的戰(zhàn)略舉措之一，我司通過(guò)此項(xiàng)目研發(fā)和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)了建筑業(yè)逐漸從低附加值產(chǎn)品向高附加值產(chǎn)品轉(zhuǎn)變，逐漸從勞動(dòng)密集型向智能管理型轉(zhuǎn)變，具有廣闊的應(yīng)用前景和深遠(yuǎn)意義。