[發明專利]基于視覺引導與RFID導航的倉儲物流機器人群控系統

有效

• 申請號: 201710133392.2
• 申請日: 2017-03-08
• 公開（公告）號: CN107065862B
• 公開（公告）日: 2023-09-15
• 發明（設計）人: 周磊;王曉超;張雪風;樓衛東
• 申請（專利權）人: 杭州電子科技大學
• 主分類號: G05D1/02
• 分類號: G05D1/02
• 代理公司: 杭州君度專利代理事務所(特殊普通合伙) 33240
• 代理人: 杜軍

1.基于視覺引導與RFID導航的倉儲物流機器人群控系統，包括兩塊CPU模塊、WIFI通信模塊、電機控制模塊、攝像頭模塊、RFID模塊、電動推桿模塊、陀螺儀模塊、避障模塊、電源模塊、電機電壓隔離模塊和RFID卡片；

其特征在于：所述的CPU模塊電路包括單片機模塊電路、單片機晶振電路、單片機復位電路、單片機程序下載接口和芯片串口連接電路；其中單片機的型號為STM32F103VCT6和STM32F103C8T6；

所述的單片機模塊電路包括單片機STM32F103VCT6和STM32F103C8T6；單片機STM32F103VCT6的第10、19、20、27、49、74、94、99腳全部接地，第6、11、21、22、28、50、75、100腳全部3.3V電源，第1-5、7-9、15-18、23、24、29-36、38-46、51-54、57-64、67、70、71、73、81、82、84、91、95、96腳懸空；單片機STM32F103C8T6的第8、20、23、35、44、47、腳全部接地，第9、24、36、48、腳全部3.3V電源，第1-4、18、19、21、22、25-29、32、33、38、39、40、42、43、45、46腳懸空；

所述的單片機晶振電路包括兩個8MHz的晶振和4個負載電容；第一個晶振Y1的一端與單片機STM32F103VCT6的第12腳、第一負載電容C10的一端連接，第一個晶振Y1的另一端與單片機STM32F103VCT6的第13腳、第一濾波電容C1的一端連接，第一負載電容C10的另一端與第一濾波電容C1的另一端接地；第二個晶振Y2的一端與單片機STM32F103C8T6的第5腳、第三負載電容C20的一端連接，第二個晶振Y2的另一端與單片機STM32F103C8T6的第6腳、第二濾波電容C2的一端連接，第三負載電容C20的另一端與第二濾波電容C2的另一端接地；

所述的單片機復位電路包括兩個電阻、兩個濾波電容和兩個按鍵；第一上拉電阻R1的一端接3.3V電源，第一上拉電阻R1的另一端與單片機STM32F103VCT6的第14腳、第十四濾波電容C14的一端、復位按鍵K1的一端連接，第十四濾波電容C14的另一端和復位按鍵K1的另一端接地；第二上拉電阻R2的一端接3.3V電源，第二上拉電阻R2的另一端與單片機STM32F103C8T6的第7腳、第二十六濾波電容C26的一端、復位按鍵K2的一端連接，第二十六濾波電容C26的另一端和復位按鍵K2的另一端接地；

所述的單片機程序下載接口為插接件SWD1和插接件SWD2；插接件SWD1的第一引腳與3.3V電源相連，插接件SWD1的第二引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第72引腳PA13，插接件SWD1的第三引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第76引腳PA14，插接件SWD1的第四引腳接地；插接件SWD2的第一引腳與3.3V電源相連，插接件SWD2的第二引腳連接到單片機STM32F103C8T6的第34引腳PA13，插接件SWD2的第三引腳連接到單片機STM32F103C8T6的第37引腳PA14，插接件SWD2的第四引腳接地；

所述的單片機串口接口為插接件UART4；插接件UART4的第一引腳接地，插接件UART4的第二引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第79引腳PC11和單片機STM32F103C8T6的第30引腳PA9，插接件UART4的第三引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第78引腳PC10和單片機STM32F103C8T6的第31引腳PA10,插接件UART4的第四引腳連接到5V電源；

所述的攝像頭模塊電路包括攝像頭模塊、1個插接件P1；其中攝像頭模塊通過接口直接連接到插接件；插接件P1的第一引腳與單片機STM32F103VCT6的第六十八引腳PA9相連，第二引腳連接到5V電源，第四引腳與單片機STM32F103VCT6的第六十九引腳PA10相連，第六引腳接地；

所述的WIFI通信模塊包括WIFI芯片、三個濾波電容、兩個下拉電阻和一個插接件；WIFI芯片型號為HLK-RM04；

第十七濾波電容C17的一端與第十八濾波電容C18的一端、WIFI芯片的第一引腳共同連接到5V電源，第十七濾波電容C17的另一端與第十八濾波電容C18的另一端接地；第十九濾波電容C19的一端WIFI芯片的第二十八引腳共同連接到5V電源，第十九濾波電容C19的另一端接地；WIFI芯片的第十引腳連接第三下拉電阻R3的一端，第三下拉電阻R3的另一端連接到VDD；WIFI芯片的第二十五引腳連接第四下拉電阻R4的一端，第四下拉電阻R4的另一端連接到VDD；WIFI芯片的第四引腳直接與VDD相連；WIFI芯片的第二十、二十一引腳分別與單片機STM32F103VCT6的第四十七引腳PB10、第四十八引腳PB11相連；

所述的電動推桿模塊包括兩個繼電器、兩個二極管、兩個三極管、兩個電阻和兩個插接件；

繼電器SL1的第一引腳連接到5V電源，繼電器SL1的第二引腳連接到第一個二極管SS24A_1的正極和第一個三極管Q1的集電極，第一個二極管SS24A_1的負極連接到5V電源，第一個三極管Q1的發射級接地，第一個三極管Q1的基極連接到第三十五限流電阻R35的一端，第三十五限流電阻R35的另一端連接到單片機STM32F103VCT6的第97引腳PE0，繼電器SL1的第三引腳連接到24V電源，繼電器SL1的第四引腳接地，繼電器SL1的第五引腳連接到插接件DING的第一引腳；繼電器SL2的第一引腳連接到5V電源，繼電器SL2的第二引腳連接到第二個二極管SS24A_2的正極和第二個三極管Q2的集電極，第二個二極管SS24A_2的負極連接到5V電源，第二個三極管Q2的發射級接地，第二個三極管Q2的基極連接到第三十六限流電阻R36的一端，第三十六限流電阻R36的另一端連接到單片機STM32F103VCT6的第98引腳PE1，繼電器SL2的第三引腳連接到24V電源，繼電器SL2的第四引腳接地，繼電器SL2的第五引腳連接到插接件DING的第二引腳；

所述的電源模塊包括5V電源模塊和3.3V電源模塊；包括穩壓芯片、濾波電容、電感、二極管和發光二極管；5V電源模塊的穩壓芯片型號為LM2596，3.3V電源模塊的穩壓芯片型號為AMS1117-3.3；

穩壓芯片LM2596的第一引腳與24V電源相連；第十二濾波電容C12的正極與24V電源相連，負極接地；穩壓芯片LM2596的第三引腳、第五引腳和第六引腳接地；穩壓芯片LM2596的第二引腳與第一濾波電感L1的一端相連后接二極管SS54的負極，二極管SS54的正極接地；穩壓芯片LM2596的第四引腳、第一濾波電感L1的另一端、第十三濾波電容C13的正極、第七分壓電阻R7的一端相連后作為5V電源輸出端，第十三濾波電容C13的負極接地；第七分壓電阻R7的另一端連接發光二極管POWER的正極，發光二極管POWER的負極接地；

穩壓芯片AMA1117-3.3的第一引腳接地；穩壓芯片AMA1117-3.3的第三引腳與第一濾波電容C1的一端、第二濾波電容C2的正極共同連接到輸入的5V電源，第一濾波電容C1的另一端、第二濾波電容C2的負極接地；穩壓芯片AMA1117-3.3的第二引腳、第四引腳與第三濾波電容C3的正極、第四濾波電容的一端共同連接到輸出的3.3V電源端，第三濾波電容C3的負極、第四濾波電容的另一端接地；

第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7、第八濾波電容C8和第九濾波電容C9的一端共同連接到3.3V電源，第五濾波電容C5、第六濾波電容C6、第七濾波電容C7、第八濾波電容C8和第九濾波電容C9的另一端共同接地；第二十二濾波電容C22、第二十三濾波電容C23、第二十四濾波電容C24和第二十五濾波電容C25的一端共同連接到3.3V電源，第二十二濾波電容C22、第二十三濾波電容C23、第二十四濾波電容C24和第二十五濾波電容C25的另一端共同接地；

插接件WJ2的第一引腳和第三引腳接地，插接件WJ2的第二引腳和第四引腳連接24V電源；

所述的陀螺儀模塊包括陀螺儀和插接座；陀螺儀的型號為MPU6050；

陀螺儀的第一引腳和第八引腳連接到5V電源；陀螺儀的第四引腳和第五引腳接地；陀螺儀的第二引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第80引腳PC12；陀螺儀的第三引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第83引腳PD2；所述的電機控制模塊包括三個光耦、十六個電阻、一個電容和兩個插接件；光耦型號為TLP281-4和HCPL_0631；

光耦TLP1的第一引腳、第三引腳和第五引腳分別連接第二十二分壓流電阻R22、第二十一分壓電阻R21和第二十分壓電阻R20的一端，第二十二分壓流分壓電阻R22、第二十一分壓電阻R21和第二十分壓電阻R20的另一端連接到5V電源；光耦TLP1的第二引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第85引腳PD4；光耦TLP1的第四引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第86引腳PD5；光耦TLP1的第六引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第87引腳PD6；光耦TLP1的第十二引腳與第二十五上拉電阻R25的一端共同連接到插接座motor1的第十二引腳；光耦TLP1的第十四引腳與第二十四上拉電阻R24的一端共同連接到插接座motor1的第十一引腳；光耦TLP1的第十六引腳與第二十三上拉電阻R23的一端共同連接到插接座motor1的第九引腳；上拉電阻R23、上拉電阻R24和上拉電阻R25的另一端連接到5V電源；光耦TLP1的第十一引腳、第十三引腳和第十五引腳接地；

光耦TLP2的第一引腳、第三引腳和第五引腳分別連接到第三十分壓電阻R30、第二十九分壓電阻R29和第二十八分壓電阻R28的一端，第三十分壓電阻R30、第二十九分壓電阻R29和第二十八分壓電阻R28的另一端連接到5V電源；光耦TLP2的第二引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第88引腳PD7；光耦TLP2的第四引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第55引腳PD8；光耦TLP2的第六引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第56引腳PD9；光耦TLP2的第十二引腳與第三十三上拉電阻R33的一端共同連接到插接座motor2的第十二引腳；光耦TLP2的第十四引腳與第三十二上拉電阻R32的一端共同連接到插接座motor2的第十一引腳；光耦TLP2的第十六引腳與第三十一上拉電阻R31的一端共同連接到插接座motor2的第九引腳；第三十一上拉電阻R31、第三十二上拉電阻R32和第三十三上拉電阻R33的另一端連接到5V電源；光耦TLP2的第十一引腳、第十三引腳和第十五引腳接地；

光耦HCPL_0631的第一引腳連接到第六分壓電阻R6的一端；光耦HCPL_0631的第二引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第92引腳PB6；光耦HCPL_0631的第三引腳連接到單片機STM32F103VCT6的第93引腳PB7；光耦HCPL_0631的第四引腳連接到第五分壓電阻R5的一端；第五分壓電阻R5和第六分壓電阻R6的另一端連接到5V電源；光耦HCPL_0631的第五引腳和第十五濾波電容C15的一端接地；光耦HCPL_0631的第八引腳和第十五濾波電容C15的另一端連接到5V電源；光耦HCPL_0631的第六引腳和第九上拉電阻R9的一端共同連接到插接件motor2的第八引腳；光耦HCPL_0631的第七引腳和第八上拉電阻R8的一端共同連接到插接件motor1的第八引腳；第八上拉電阻R8和第九上拉電阻R9的另一端連接到5V電源；

插接件motor1的第一引腳接地；插接件motor1的第六引腳連接到5V電源；插接件motor1的第十引腳接地；插接件motor1的第二引腳、第三引腳、第四引腳、第五引腳和第七引腳懸空；

插接件motor2的第一引腳接地；插接件motor2的第六引腳連接到5V電源；插接件motor2的第十引腳接地；插接件motor2的第二引腳、第三引腳、第四引腳、第五引腳和第七引腳懸空；所述的電機電壓隔離模塊包括一個繼電器、一個二極管和一個插接件；繼電器的型號為OMIH_SS_124LM；

繼電器的第一引腳和二極管的負極共同連接到24V電源；繼電器的第二引腳和二極管的正極接地；繼電器的第三引腳與插接件WJ1的第二引腳、第四引腳相連；繼電器的第四引腳與24V電源相連；插接件的第一引腳和第三引腳接地；

所述的RFID模塊接口電路包括一個插接座；

插接座Header8的第一引腳與單片機STM32F103C8T6的第十四引腳PA4相連；插接座Header8的第二引腳與單片機STM32F103C8T6的第十五引腳PA5相連；插接座Header8的第三引腳與單片機STM32F103C8T6的第十七引腳PA7相連；插接座Header8的第四引腳與單片機STM32F103C8T6的第十六引腳PA6相連；插接座Header8的第五引腳懸空；插接座Header8的第六引腳接地；插接座Header8的第七引腳與單片機STM32F103C8T6的第十一引腳PA1相連；插接座Header8的第八引腳與5V電源相連；

所述的RFID卡片以二維坐標系的排列方式鋪設在地面上，卡中存有二維坐標節點的信息，卡上貼有雙色組合色塊，組合色塊為左右結構。

2.根據權利要求1所述的基于視覺引導與RFID導航的倉儲物流機器人群控系統，其特征在于：包括蜂鳴器電路模塊，蜂鳴器電路模塊包括一個蜂鳴器、兩個電阻和一個三極管；

單片機STM32F103C8T6的第四十一引腳PB5與第十四限流電阻R14的一端相連，第十四限流電阻R14的另一端與第十五下拉電阻R15的一端、三極管的基極相連；第十五下拉電阻R15的另一端與三極管的發射極接地；三極管的集電極與蜂鳴器負極相連，蜂鳴器的正極與電源VCC相連。