基于STM32和ARM Cortex-A8平台的自清扫智能小车设计

第40卷 第8期 2018-08

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基于STM32和ARM Cortex-A8平台的自清扫智能小车设计

Design of self-cleaning intelligent vehicle based on STM32 and ARM Cortex-A8

任金波1,2，张 翔1，施火结1

REN Jin-bo 1,2, ZHANG Xiang 1, SHI Huo-jie 1

（1.福建农林大学 机电工程学院，福州 350002；2.重庆大学 机械工程学院，重庆 400044）

摘 要：针对路面边缘排水槽清理难、转弯处清理容易损坏毛刷盘等问题，设计出一种基于STM32和

ARM Cortex-A8平台的集行走、控制、图像识别与路径检测、水槽清扫、集尘等多功能于一体的自清扫小车。根据实际应用要求，完成了自清扫小车的机械结构和控制系统设计，并进行了图像处理和运动仿真实验，结果表明：图像识别与路径检测系统处理一副500×360像素的图像平均耗时仅需0.082s，可实时检测到路面和排水槽清扫路径，且在复杂路面上可保持稳定运动，从而有效引导自清扫小车对路面边缘排水槽进行自动清扫。

关键词：自清扫；智能小车；图像处理；路径检测中图分类号：TP23 文献标识码：A 文章编号：1009-0134(2018)08-0131-04

收稿日期：2018-03-14

基金项目：福建省教育厅项目（1114s1205）；福建农林大学机械工程学科水平提升计划项目（612014049）

作者简介：任金波（1982 -），男，湖北随州人，实验师，博士研究生，研究方向为机械振动、优化设计及计算机应用。

0 引言

近年来，随着经济的发展和生活水平的提高，人们对路面的铺装要求越来越高，尤其是广场、公园、庭院、小区等道路，广泛使用大理石、花岗岩、砂石、混凝土砖及其他材料铺装路面，沿路面两侧边缘常设有排水槽，因排水槽宽度和高度较小，受落叶、石粒、杂草等影响经常容易堵塞，给排水带来严重影响，而清理时又极为困难，目前主要靠人工手工清理作业，劳动强度大，如能以自动清扫设备进行作业，将能显著提高清理效率，降低劳动强度。本文提出一种基于STM32和ARM Cortex-A8平台的自清扫智能小车，能在以大理石、花岗岩、混凝土砖等进行铺装的路面对边缘排水槽进行清扫，清扫时可对路面和排水槽进行精确定位，自动控制毛刷盘位置来配合小车的行走动作，沿排水槽自动完成清扫作业。

1 系统总体设计

1.1 功能设计

路面边缘排水槽如图1所示，宽度约42mm ，高度约16mm ，常有落叶、淤泥、石粒等落入其中造成堵塞，基于STM32和ARM Cortex-A8的自清扫智能小车，通过安装于底盘前后端的摄像头采集路面图像，并进行路径

检测以指导行走机构运动，左右端的摄像头采集排水槽图像，在控制模块作用下，清扫小车在尺寸较规整的路面上对边缘排水槽进行清扫。控制模块内置包括STM32单片机在内的计算芯片，当小车工作时，计算芯片以小车初始位置为原点，以收到的ARM Cortex-A8平台传送的路面图像为刻度，记录小车的行走轨迹，并在转弯处或交叉处判断转向以免重复之前的路径；行走机构根据路面图像信息处理结果实时调整行进路线，以使毛刷盘对准排水槽进行清扫，当行走机构转弯、倒退或暂停时，升降单元提升毛刷盘使之离开缝隙以免受损。

排水槽

图1 路面边缘排水槽

万方数据