无线智能环境监测机器人的制作方法
环保机器人制作方案

摘要环境保护是当今全球关注的热点问题之一。
为了应对日益严峻的环境污染和气候变化,利用机器人技术来解决环保问题成为了一种重要的途径。
本文介绍了环保机器人的制作方案,包括机器人的设计与功能、材料与技术、电力系统和控制系统等方面的内容,旨在为环保机器人的研发提供一种参考。
1. 引言环保机器人是一种具备环保功能的智能机器人,它能够在环境保护方面发挥重要作用。
通过机器人的运行和操作,可以有效清理垃圾、监测环境、治理污染等。
本文将介绍一种基于电力驱动的环保机器人制作方案。
2. 设计与功能2.1. 设计思路环保机器人的设计需要考虑其在环境中的灵活性和适应性,同时还要保证其具备清理、监测和治理等环保功能。
因此,我们采用了模块化设计思路,将机器人的功能分解为不同的模块,包括清理模块、监测模块和治理模块。
2.2. 清理模块清理模块是环保机器人最基础的功能模块,它能够清理垃圾和废弃物。
我们采用了机械臂和吸尘器的组合来实现这一功能。
机械臂可以灵活地伸缩和旋转,能够达到较高的清理效果;吸尘器则可以将垃圾和尘土吸入,在机器人内部进行储存。
2.3. 监测模块监测模块是环保机器人的核心功能之一,它能够实时监测环境状况并收集数据。
我们采用了传感器网络和相机来实现环境监测功能。
传感器网络包括温度、湿度和空气质量等多个传感器,能够实时采集环境数据;相机则可以获取环境的图像信息,用于后续的分析和处理。
2.4. 治理模块治理模块是环保机器人的拓展功能之一,它能够对环境污染进行治理。
我们采用了化学处理方法来实现治理功能。
环保机器人携带化学品,利用化学反应来净化环境中的有害物质。
3. 材料与技术3.1. 材料选择在制作环保机器人时,材料的选择非常重要。
我们选择了轻质的复合材料作为机器人的外壳,它能够实现机器人的轻便和耐用。
同时,我们还选择了环保材料作为机器人的内部构件,以减少对环境的污染。
3.2. 技术应用在制作环保机器人时,我们采用了机器人技术和智能控制技术。
机器人在环境监测中的实时数据分析

机器人在环境监测中的实时数据分析在当今社会,环境保护已经成为了全球关注的焦点问题。
随着科技的不断发展,机器人在环境监测领域的应用越来越广泛,为我们提供了更高效、更准确的监测手段。
其中,机器人在环境监测中的实时数据分析发挥着至关重要的作用。
环境监测是一项复杂而艰巨的任务,需要对各种环境参数进行长期、连续、准确的监测和分析。
传统的监测方法往往依赖人工采样和实验室分析,不仅效率低下,而且难以实现实时监测和快速响应。
机器人的出现改变了这一局面,它们可以携带各种传感器和监测设备,深入到危险、复杂的环境中,实时采集数据并进行分析。
机器人在环境监测中能够实时获取大量的数据。
这些数据包括空气质量、水质、土壤状况、噪声水平、辐射强度等多个方面。
例如,在空气质量监测中,机器人可以搭载气体传感器,实时监测空气中的二氧化硫、氮氧化物、颗粒物等污染物的浓度;在水质监测中,它可以配备多种水质参数传感器,如溶解氧、酸碱度、电导率等,实时获取水质的变化情况。
实时数据分析对于及时发现环境问题和采取应对措施至关重要。
通过对实时数据的分析,我们可以快速了解环境状况的变化趋势,及时发现异常情况。
比如,如果某个区域的空气质量突然恶化,通过机器人采集的实时数据和分析,我们可以迅速确定污染源,并采取相应的减排措施,以防止污染进一步扩散。
在实时数据分析中,数据的传输和处理是关键环节。
机器人通常通过无线网络将采集到的数据传输到数据中心,数据中心的服务器会对这些数据进行快速处理和分析。
为了保证数据传输的稳定性和实时性,需要采用先进的通信技术和数据压缩算法。
同时,数据处理算法也需要具备高效性和准确性,能够快速从大量的数据中提取出有价值的信息。
机器人在环境监测中的实时数据分析还可以与地理信息系统(GIS)相结合,实现更加直观和全面的环境监测。
GIS 可以将环境数据与地理位置信息相结合,以地图的形式展示环境状况的分布和变化。
通过这种方式,我们可以更加清晰地了解环境问题的空间特征,为环境规划和管理提供有力的支持。
AI机器人在环境监测中的应用与空气质量

AI机器人在环境监测中的应用与空气质量随着科技的进步和人们对环境保护意识的提高,环境监测的重要性日益凸显。
传统的环境监测方式需要人力投入、时间成本高,而且难以全面准确地监测环境数据。
然而,借助人工智能技术,特别是AI机器人的出现,我们可以更加高效、准确地进行环境监测。
本文将探讨AI机器人在环境监测中的应用,重点关注其在空气质量监测方面的作用。
一、AI机器人在环境监测中的应用AI机器人作为一种集成了人工智能技术的智能机器人,具有较强的感知能力和数据处理能力,可以广泛应用于环境监测领域。
下面将从数据采集、数据处理和数据分析三个方面介绍AI机器人在环境监测中的应用。
1. 数据采集AI机器人通过搭载各类传感器,能够实时、准确地采集环境数据。
例如,在空气质量监测中,AI机器人可以携带空气传感器,对环境中的气体污染物如PM2.5、二氧化碳等进行实时监测,获取准确的数据。
此外,AI机器人还可以搭载噪声传感器、温湿度传感器等,全方位地监测环境因素。
2. 数据处理AI机器人能够对采集到的大量环境数据进行快速分析和处理。
通过人工智能算法的支持,AI机器人可以自动识别、清理和分析数据,提取有用的信息。
在环境监测中,AI机器人可以将采集到的数据进行整合,并利用机器学习等技术进行模式识别,从而实现对环境状况的智能化评估。
3. 数据分析AI机器人能够根据采集到的环境数据进行深入分析,并生成相应的报告和建议。
利用人工智能算法,AI机器人可以对环境数据进行大数据分析,找出数据之间的关联性和规律性。
这样,我们可以及时了解环境状况,发现问题,并采取相应的措施进行环境改善。
二、AI机器人在空气质量监测中的作用空气质量与人们的生活和健康密切相关,因此,对空气质量进行准确监测是非常重要的。
AI机器人在空气质量监测中发挥着重要的作用,以下将从实时监测、数据分析和应急管理三个方面介绍其具体应用。
1. 实时监测AI机器人能够利用传感器实时监测环境中的气体污染物浓度等指标。
多场景智能环境监测机器人设计

电气与信息工程河南科技Henan Science and Technology总第876期第5期2024年3月收稿日期:2023-10-19基金项目:大学生创新创业项目“多场景智能环境监测机器人” (202311354011)。
作者简介:陈江丽(2001—),女,本科生,研究方向:电子信息工程。
通信作者:韦羽(1995—),男,硕士,讲师,研究方向:嵌入式与图像处理。
多场景智能环境监测机器人设计韦 羽 陈江丽 甘永汇 杨泽成(梧州学院电子与信息工程学院,广西 梧州 543000)摘 要:【目的】为解决传统环境监测系统面临的监测对象单一、使用场所固定且缺乏灵活性、监测数据缺乏深度加工等问题,从而设计一款多场景智能环境监测机器人。
【方法】以STM32微控制器为核心,结合二氧化碳传感器、温湿度传感器、有害气体传感器、激光粉尘传感器、红外模块、超声波模块、显示屏、电源、电机、直流减速电机、蜂鸣器、LED 及Wi-Fi 模块,从而设计一款基于STM32的多场景智能环境监测机器人,代替人为进行环境数据监测及采集。
【结果】通过C 语言与相关的STM32算法,实时监测环境中的CO 2浓度、空气温湿度、有害气体、PM 2.5浓度及PM 10浓度等多种环境参数,同时也可远程及多场景监测环境参数。
当监测所得环境参数大于设置参考阈值,系统则会发出警报,提示操作者做出应对措施。
同时,机器人在对环境监测过程中可自动行驶与自动避让障碍物。
【结论】多场景智能环境监测机器人设计具有实时监测环境参数、远程监测、多场景应用等优点,具有较高的应用价值。
关键词:STM32微控制器;二氧化碳传感器;温湿度传感器;有害气体传感器;激光粉尘传感器;避障传感器中图分类号:TN02 文献标志码:A 文章编号:1003-5168(2024)05-0009-06DOI :10.19968/ki.hnkj.1003-5168.2024.05.002Design of Multi-scene Intelligent Environment Monitoring RobotWEI Yu CHEN Jiangli GAN Yonghui YANG Zecheng(School of Electronics and Information Engineering, Wuzhou University, Wuzhou 543000, China)Abstract: [Purposes ] This paper aims to solve the problems of the traditional environmental monitoringsystem, such as single monitoring object, fixed use place and lack of flexibility, and lack of deep process⁃ing of monitoring data. [Methods] STM32 microcontroller is the core, carbon dioxide sensor, temperature and humidity sensor, harmful gas sensor, laser dust sensor, infrared module, ultrasonic module, display screen, power supply, motor, DC gear motor, buzzer, LED and Wi-Fi module are combined. Therefore, amulti-scene intelligent environment monitoring robot based on STM32 is designed to monitor and collect environmental data by robot instead of human. [Findings ] C language and related STM32 algorithmwere used to realize real-time monitoring of various environmental parameters such as CO 2 concentra⁃tion, PM 2.5 concentration, PM 10 concentration, air temperature and humidity, and harmful gases in the en⁃vironment, as well as remote and multi-scene monitoring of environmental parameters. When the moni⁃tored environmental parameters are greater than the set reference threshold, the system sends an alarm to prompt the operator to take corresponding measures. At the same time, the robot can automatically driveand avoid obstacles in the process of environmental monitoring. [Conclusions] The design of multi-scene intelligent environmental monitoring robot has the advantages of real-time monitoring of environ⁃mental parameters, remote monitoring, multi-scene application, etc., and has high application value. Keywords: STM32 microcontroller; CO2 sensor;temperature and humidity sensor;harmful gas sensor;laser dust sensor; obstacle avoidance sensor0 引言环境监测系统可以准确、及时、全面地反映环境参数及发展趋势,并为环境管理与环境决策等提供科学的依据,广泛应用于日常的生产生活中。
多功能扫地机器人的设计及制作

多功能扫地机器人的设计及制作作者:唐益协周亮魏泽宇吴智辉董清来源:《科技风》2018年第19期摘要:随着机器人技术的进步,人们追求高品质生活,期待拥有可以清洁家庭卫生的机器人,使用超声波、环境监测模块实现避障和环境检测,手机APP对机器人控制,边刷和吸尘电机进行清洁,STC单片机对信息进行处理的机器人将使生活更加方便。
关键词:STC15系列单片机;APP控制;WIFI连接;室内环境检测1 多功能扫地机器人的设计目的随着物联网的发展,收入的提高,人们追求高质量的生活环境,为了代替人力更好的清洁,多功能扫地机器人应运而生。
2 多功能扫地机器人的系统构架3 多功能扫地机器人的硬件设计3.1 处理芯片本机器人采用STC15W4K58S4单片机作为核心控制芯片,数据存储器大小:4KB;高速且比传统8051快7~12倍也比STC早期的1T系列单片的速度快20倍,拥有低功耗模式。
无需外部复位和外部晶振的单片机,内部有高精度R/C时钟,内置硬件看门狗,成本低,前景好。
3.2 边刷电机在本项目中,扫地机器人是通过CR120边刷电机来实现第一次清扫,边刷电机是一种带有清洁刷的利用电动机带动刷子旋转运动的,将电能转化为机械能的电机,因此用它来实现清扫。
3.3 吸尘器电机在本项目中运用最常见的串励电机,一种应用非常广泛的电机,它的优点是转速高、起动力矩大、体积小、重量轻、不易堵转、适用电压范围广,可利用调压来调速来实现吸尘功能。
3.4 行走电机行走电机采用差动结构,利用单片机产生的PWM波进而通过L298P芯片驱动两个减速电机运转,行走电机主要是通过控制PWM的占空比来实现加速减速。
3.5 WIFI模块WIFI模块使用的是ESP8266,它是一款超低功耗的UARTWIFI传输模块,体积小,稳定性好,专为移动设备和物联网应用设计,可将用户的物理设备连接到WIFI无线网络上,从而使设备和APP之间进行通信。
3.6 超声波模块超声波模块:采用HCSR04具有精度强体积小的优点,用于检测障碍物距离和角度。
基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计

基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计一、本文概述随着全球范围内新冠疫情的爆发和持续,防疫消杀工作成为了抗击疫情的重要手段。
传统的消杀方式,如人工喷洒消毒液,存在效率低下、安全性难以保障、人力资源浪费等问题。
为了解决这些问题,本文提出了一种基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计方案。
该方案结合了单片机技术、传感器技术、自动控制技术和消毒技术,旨在实现自主导航、智能感知、精准消杀等功能,以提高防疫消杀工作的效率和安全性。
本文将详细介绍该智能防疫消杀机器人的硬件组成、软件设计、控制策略和实现方法。
我们将分析机器人的整体架构和核心硬件部件,包括单片机选型、传感器配置、消毒装置等。
我们将探讨机器人的软件设计思路,包括程序框架、算法选择、控制逻辑等。
接着,我们将详细介绍机器人的控制策略,如何实现自主导航、环境感知、目标识别、路径规划等功能。
我们将通过实验验证机器人的性能和稳定性,并讨论该方案在实际防疫消杀工作中的应用前景和潜在价值。
本文旨在提供一种基于单片机的智能防疫消杀机器人的设计方案,以期为疫情防控工作提供新的技术支撑和解决方案。
通过该方案的应用,可以大大提高防疫消杀工作的效率和安全性,降低人力资源的浪费和交叉感染的风险,为抗击疫情贡献一份力量。
二、智能防疫消杀机器人的需求分析消杀效率需求:消杀工作需要高效完成,特别是在公共场所和疫情严重区域。
智能防疫消杀机器人需具备快速、均匀的喷洒能力,以及覆盖面积广的特点,以确保在短时间内完成大面积的消杀工作。
自主导航与避障能力:机器人应具备良好的自主导航能力,能在不同的环境中进行路径规划,避开障碍物,实现无人监管下的自主工作。
这对于提高机器人的使用灵活性和适用范围至关重要。
智能识别与适应能力:智能防疫消杀机器人应能识别不同的环境和物体,根据环境特点调整消杀策略,如对不同材质的表面采用不同的消杀方式和强度,确保消杀效果的同时减少资源浪费。
远程控制与监控能力:机器人应支持远程操作,允许操作人员通过控制平台进行任务设定、路径规划、工作状态监控等,以提高操作的便捷性和安全性。
基于红外技术的消毒防疫智能巡检机器人研究与设计

基于红外技术的消毒防疫智能巡检机器人研究与设计发布时间:2022-02-14T04:22:30.229Z 来源:《中国科技人才》2021年第28期作者:陈智勇余晨代杰王楠[导读] 能够实现避障、自主移动消毒、智能红外监控摄像机等功能的消毒防疫智能巡检机器人,能够完成不同场景、不同需求的消毒与检测任务。
武汉东湖学院计算机科学学院湖北武汉 430212摘要:自2019年新冠疫情爆发以来,为防范疫情爆发,在公共场所需要进行环境监测,安全巡视和消毒的工作,能在公共区域全天候消毒的防疫机器人得到了愈来愈多的关注,本项目根据已有的消毒防疫机器人提出新的优化方案,设计出以STM32为控制器,能够实现避障、自主移动消毒、智能红外监控摄像机等功能的消毒防疫智能巡检机器人,能够完成不同场景、不同需求的消毒与检测任务。
关键词:智能红外监控;STM32控制器;消毒防疫智能巡检机器人1引言2019年新冠疫情爆发,病毒无情的扩散,国家启动隔离措施,但是对于外部公共环境的安全卫生是否达到标准还需要进一步加强,为进一步减少人与人之间的接触带来的病毒传染,本项目采用消毒防疫智能巡检机器人定时进行空气消毒、监测来往人群的体温等功能,并且能够在各种环境下正常运作,就非常符合当前形势的需求。
该项目将原本的消毒机器人进行优化,能够实现避障、自主移动消毒、智能红外监控摄像机等功能。
且该机器人不仅仅可作用于商场,火车站等公共场合,同样可在学校,公司,工厂或居家使用。
相比于原本的消毒机器人来比较,该机器人有成熟的操作系统,且对现代社会的意义重大,不仅仅可作用于新冠的防护,同时可作为公共场所的日常消毒,病毒防范的一把利剑。
目前,在大型商场(如武汉亚洲贸易广场、武汉群光广场等)进行试用过程中表现良好! 2消毒防疫智能巡检机器人思路和框架 2.1驱动模块该模块实现机器人的自主移动功能,由驱动模块、电机以及麦克纳姆轮组成,电机采用行星减速电机 MD36N,该行星减速电机能把输入的低转矩高转速通过齿轮组转换成高转矩低转速输出,从而在变速中提供较大的合力矩,并且保持较平稳的速度传递。
纳米机器人的制作和应用方法探究

纳米机器人的制作和应用方法探究纳米科技是当今科学领域中最具前沿性和潜力的研究方向之一。
纳米机器人作为其中的一项重要研究内容,具有巨大的应用前景。
本文将探究纳米机器人的制作和应用方法,以期展示其潜在的技术与医学应用。
一、纳米机器人的制作方法1. 自组装技术自组装是一种利用材料在特定条件下自然组合成所需形状或结构的技术。
在纳米机器人的制作中,自组装技术被广泛应用。
通过设计合适的材料和组合条件,可以使纳米颗粒在自组装过程中形成所需的机器结构。
2. 纳米材料制备技术纳米机器人的制作离不开纳米材料的应用。
纳米材料制备技术是指通过一系列物理、化学和生物方法,制备出尺寸在纳米尺度范围内的材料。
这些纳米材料可以作为纳米机器人的组成部分,具有良好的生物相容性和生物活性。
3. 3D打印技术3D打印技术是一种将数学模型转化为物理实体的制造方法。
在纳米机器人制作中,3D打印技术可以精确地控制纳米颗粒的形状和结构,实现对纳米机器人的精准组装。
这种制作方法可以大大提高制作效率和准确性。
二、纳米机器人的应用方法1. 医学领域纳米机器人在医学领域有着广泛的应用前景。
其中,最为重要的是针对癌症的治疗。
纳米机器人可以携带药物或放射性物质,精确定位癌细胞并进行精准治疗。
纳米机器人的小尺寸和高精确性可以减少对健康组织的伤害。
2. 环境监测与修复纳米机器人在环境监测与修复领域也具有潜在应用。
纳米机器人可以用于检测水体、空气中的污染物质以及土壤中的有毒有害物质。
通过携带传感器和检测装置,纳米机器人可以实时监测环境污染状况,为环境修复提供准确的数据。
3. 能源领域纳米机器人可以在能源领域发挥着重要的作用。
通过携带能量转换装置,纳米机器人可以利用能源分子进行能量的转换和传输,从而实现能源的收集与储存。
例如,纳米机器人可以通过太阳能转化为电能,用于供电或电池充电。
4. 生物医药监测纳米机器人在生物医药监测中也具有广泛的应用前景。
纳米机器人可以用于检测血液中的疾病标志物、病原微生物和药物浓度等。
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本技术涉及一种无线智能环境监测机器人,整个机器人系统以STM32F103VET6芯片为控制核心,附以外围电路,利用温湿度传感器、灰尘传感器、一氧化碳传感器、OV2640摄像头采集外界信息,实现对环境的有效监测以及危险气体的和报警。
技术要求1.一种无线智能环境监测机器人,其特征在于,包括:所述机器人基于微控制器,用户通过手机端 APP 和所述机器人上的 WiFi 模块和无线以太网连接;WIFI 模块和微控制器通过 SDIO 接口连接,数据的传输通过软件完成;所述机器人上设有 OV264 摄像头模块,摄像头模块通过 GPIO 接口和微控制器连接,当摄像头采集到图像数据之后 EXTI 通过中断自动通知微型控制器传输图像数据;微型控制器和传感器之间通过 GPIO 和 ADC1~2连接,经过电压转换后,获取出环境各方面质量高低;微控制器通过 TIM1_OC1~4PWM 驱动 H桥驱动电路来控制所述机器人的 4 个轮子,进而控制所述机器人方向;当所述机器人遇到障碍导致任意一个轮子不转动时,ADC3 上的 AWD 将自动切断轮子的供电,防止烧坏线圈。
2.根据权利要求 1 所述的无线智能环境监测机器人,其特征在于,所述微处理器采用STM32 微控制器。
3.根据权利要求 1 所述的无线智能环境监测机器人,其特征在于,所述wifi 模块采用8W8686、88W8782 或 88W8801 芯片。
4.根据权利要求 1 所述的无线智能环境监测机器人,其特征在于,所述摄像头模块采用的是 OV2640,借助定时器 DMA 辅助采集图像数据或者采用场同步中断和像素同步中断采集图像数据。
5.根据权利要求 1 所述的无线智能环境监测机器人,其特征在于,所述机器人还使用了容量为 256 字节的 24C02 EEPROM 存储器,地址范围为0x00~0xff,存储各个WiFi 热点的SSID 和密码,以及手机客户端 App 的管理员账号和权限。
技术说明书一种无线智能环境监测机器人技术领域本技术涉及智能机器人技术领域,尤其涉及一种无线智能环境监测机器人。
背景技术随着社会、经济水平的发展,人们对环境安全也越来越重视,尤其是室内环境的安全。
一些特定的场合对环境的要求比较高,例如仓库、工厂等,需要检测是否发生火灾,是否有毒气体超标等。
此时,如果有一个可以实时监控环境情况的系统就可以保证一些安全隐患早发现早治理,对保护一些财产人身安全等起到至关重要的作用。
现在很多的环境设备检测用的都是蓝牙进行传输,蓝牙传输速度慢,距离短。
环境设备检测需要的是能够检测到多种危险环境,目前市面上的设备都比较的单一,往往不能全面的对周边的环境进行多方面检测,对保护财产和人身安全有很大的欠缺。
以往的环境监测器监测完毕时,仍旧处于运行状态,耗费高,不能实现自动关闭功能。
另外,很多的环境检测器的适用环境单一,不同的环境需要不同的检测功能,加大了工作量和资源的过度消耗。
技术内容为了解决上述技术问题,本技术提供了一种无线智能环境监测机器人,其特征在于,包括:所述机器人基于微控制器,用户通过手机端app和所述机器人上的WiFi模块和无线以太网连接;WIFI模块和微控制器通过SDIO接口连接,数据的传输通过软件完成;所述机器人上设有OV264摄像头模块,摄像头模块通过GPIO接口和微控制器连接,当摄像头采集到图像数据之后EXTI通过中断自动通知微型控制器传输图像数据;微型控制器和传感器之间通过GPIO和ADC1~2连接,经过电压转换后,获取出环境各方面质量高低;微控制器通过TIM1_OC1~4PWM驱动H桥驱动电路来控制所述机器人的4个轮子,进而控制所述机器人方向;当所述机器人遇到障碍导致任意一个轮子不转动时,ADC3上的AWD将自动切断轮子的供电,防止烧坏线圈。
进一步地,所述微处理器采用STM32微控制器。
进一步地,所述wifi模块采用8W8686、88W8782或88W8801芯片,通过微处理器芯片为wifi模块提供时钟,其最大频率为25MHz。
进一步的,所述摄像头模块采用的是OV2640,借助定时器DMA辅助采集图像数据或者采用场同步中断和像素同步中断采集图像数据。
进一步的,所述机器人还使用了容量为256字节的24C02EEPROM存储器,地址范围为0x00~0xff,存储各个WiFi热点的SSID和密码,以及手机客户端App的管理员账号和权限。
本技术实施例至少具有如下技术效果或优点:1、本技术采用的是WiFi传输,WiFi传输具有速度快且距离远的优点,大大解决了蓝牙传输具有的缺点。
2、该无线环境监测机器人具有集成化的可能性,有集成化是指该仪器不仅具有良好的现代工艺集成,而且还有各种功能的集成,保证仪器具有更好的工业使用价值与实用价值,还应具有人机交换信息,可操作简单,维护与管理方便,智能度高等特点。
3、以现在比较热门的Android手机系统作为客户端,Android手机作为此系统的手持终端具有很多优点,如开发门槛低、开发成本低、功能可扩展性强、软件能在很多在手机上移植、运行等。
同时用户也可以比较方便的对室内环境进行监测,提高了工作效率,同时也增加了远程控制的灵活性,即不用在特定的位置才可以进行数据访问或控制。
这种传统的远程控制技术向基于无线通信网的移动终端设备的转变,可以提高用户的体验,也是一种趋势。
4、通过其传感器监测周围环境采用多种传感器进行检测,例如,灰尘传感器,温湿度传感器等,并将数据,图像回传至电脑或手机,用于测量实际生活中不利于人活动地方的环境动态监测并通过无线通信对此地区做相应的控制,以达到人们预期的目的。
附图说明图1为本技术实施例中无线智能环境监测机器人的模块示意图。
图2为本技术实施例wifi模块芯片连接示意图。
具体实施方式为了解决上述技术问题,下面将结合说明书附图以及具体的实施方式对上述技术方案进行详细的说明。
本技术实施例提供了一种无线智能环境监测机器人,如图1所示,包括:所述机器人基于微控制器,用户通过手机端app和所述机器人上的WiFi模块和无线以太网连接;WIFI模块和微控制器通过SDIO接口连接,数据的传输通过软件完成;所述机器人上设有OV2640摄像头模块,摄像头模块通过GPIO接口和微控制器连接,当摄像头采集到图像数据之后EXTI通过中断自动通知微型控制器传输图像数据;微型控制器和传感器之间通过GPIO和ADC1~2连接,经过电压转换后,获取出环境各方面质量高低;微控制器通过TIM1_OC1~4PWM驱动H桥驱动电路来控制所述机器人的4个轮子,进而控制所述机器人方向;当所述机器人遇到障碍导致任意一个轮子不转动时,ADC3上的AWD将自动切断轮子的供电,防止烧坏线圈。
具体而言,WiFi模块采用的是Marvell公司的88W8686芯片,如图2所示。
该芯片同时提供了SPI和SDIO两种接口。
同时,STM32F1系列的High-density型的单片机上也有SDIO接口,当时钟采用72MHz时,可产生24MHz的SDIO时钟频率,给WiFi模块提供时钟,模块支持的最大频率是25MHz。
程序启动时首先初始化WiFi模块,具体步骤是先初始化SDIO 接口,发送两次CMD5设置模块工作电压,然后发送CMD3获取RCA相对地址,接着发送CMD7选中WiFi模块,此时可提高时钟频率到最高的24MHz,使用大于16MHz的时钟频率时不可使用多字节传输模式,只可使用块传输模式。
SDIO接口初始化完成后,就开始下载固件,先下载helper固件,然后借助于helper固件下载sd8686固件。
此时已经基本初始化完毕,可允许发送和接收数据包,通过Associate命令连接指定SSID和密码的热点,读取出模块内部固化的MAC地址后交给lwip并将lwip初始化,设置好子网掩码、IP地址后,就可以访问网络了。
摄像头模块采用的是OV2640,由于STM32F1系列的单片机没有DCMI接口,因此要么用定时器DMA辅助采集图像数据,要么借助于场同步中断和像素同步中断。
本实施例以后者方案为例,场同步中断接到PB0上,像素同步中断接到PB9上,8位数据引脚D0~D7直接接到PC口的低八位。
每来一个像素同步中断,就读取一次GPIOC_ODR寄存器的低八位,保存到摄像头数据的缓冲区中。
这里要注意的是,由于帧率较大,这里的中断频率是非常高的,因此中断服务函数应该尽可能短,并且最好直接操作寄存器,不使用比较费时间的库函数。
当场同步中断到来时,说明当前图像帧已经采集完毕,立即通过网络将该帧图像发送到手机APP上并显示出来。
在本实施例中,网络的运输层主要有TCP和UDP两种协议,两者各有各的优点。
前者的优点主要是保证了可靠性,当数据在网络中丢失后该协议能够自动重发数据,并且还有流量控制的功能,尽可能的避免网络拥塞。
而后者最主要的优点是简单、快速,但没有可靠性的保证。
本案同时使用了这两种协议:发送摄像头采集的大尺寸数据时用的是UDP 协议,因为摄像头视频的实时性要求非常高,对清晰度也有较高的要求,如果采用TCP协议,数据丢失时会发生重传而浪费时间。
并且TCP是面向的是字节流,如果两幅图像被错误地拆分后发送到了接收端,则接收端需要很复杂的算法来找到正确的分割线。
UDP则是面向报文的,对应用层接到的数据包既不进行拆分也不进行重组,如果数据包过长,则交付到网络层时会自动分片,到了客户端时又自动重组,最后得到的还是完整的UDP 数据报,每个UDP数据报包含的是一副完整的图像,客户端程序不需要仔细分析图像如何重组。
传送传感器采集到的少量数据时则采用可靠性较高的TCP协议,这个时候保证可靠性的自动重传功能对性能几乎没有影响。
单片机端利用SysTick定时器计时,每隔1秒钟就传送一次传感器数据,传感器数据主要通过单片机A/D转换来采集,每秒钟可采集几千次数据,而发送的数据只是这些数据的平均值。
通常情况下一氧化碳传感器的数据都是0,只要有一氧化碳数据存在,这证明被监测区域已有危险气体存在。
该小车共有4个轮子,每个轮子都是一个直流电机,采用H桥型的电路来控制直流电机的旋转方向。
通过STM32中自带的两个高级定时器TIM1和TIM8的输出比较端口来控制电机的运行。
运行速度由PWM波的频率及占空比来决定。
为了防止小车遇到障碍物时轮胎卡住导致电流过大而烧毁器件,该小车在每个轮胎的线路上都串联了一个0.22Ω的电阻用来测量瞬时电流,将该电阻两端的电压通过三极管直流放大电路放大后输入到单片机的ADC3上进行监控,共4个通道。
只要任何一个通道的电压值超出了AWD的阈值HTR和LTR,则会自动触发AWD中断,将其输入到TIM的Break输入端后,硬件会自动关闭所有的轮胎,起到保护硬件的作用,同时还会通知手机端App,显示一个红色的框,上面是一些警告信息。