本實用新型涉及機(jī)器人領(lǐng)域，具體是一種基于STM32的戶外樓梯清雪機(jī)器人。

背景技術(shù)：

對于北方地區(qū)，每到冬季尤其是大雪過后，戶外總會堆積一層厚厚的積雪，嚴(yán)重影響人們的出行，對于路面積雪和平臺積雪，往往有掃雪車或除雪劑進(jìn)行清理，而像戶外樓梯這種復(fù)雜陡險的地形，總是摔滑事故高發(fā)地，但是掃雪車過于龐大無法運作，除雪劑又易造成環(huán)境污染，因此常常使用人工清雪，在嚴(yán)寒中對于樓梯積雪的清理往往使打掃人員苦不堪言，而且因為天寒，地滑，人工在戶外進(jìn)行樓梯清掃時極易出現(xiàn)摔倒、跌落的危險情形。鑒于這個問題，我們研究一種基于STM32的戶外樓梯除雪機(jī)器人，它既可以解決使用除雪劑帶來的環(huán)境污染問題，也可以降低人工操作所產(chǎn)生的傷勞風(fēng)險，具有全自動運作的性質(zhì)，以電池作為能源，利用其鏟子作為鏟雪工具，清理完一層臺階積雪后會通過車體前后齒條自主上臺繼續(xù)工作，在樓梯這種困難地勢，此機(jī)器人不僅彌補(bǔ)了傳統(tǒng)方法的不足，還發(fā)揮出了更有價值的優(yōu)勢，具有極高的效率。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于提供一種結(jié)構(gòu)簡單、使用方便的基于STM32的戶外樓梯清雪機(jī)器人，以解決上述背景技術(shù)中提出的問題。

為實現(xiàn)上述目的，本實用新型提供如下技術(shù)方案：

一種基于STM32的戶外樓梯清雪機(jī)器人，包括MCU、電機(jī)驅(qū)動模塊、左轉(zhuǎn)電機(jī)、右轉(zhuǎn)電機(jī)、光電開關(guān)、紅外測距模塊、后支撐桿和前支撐桿，所述MCU分別連接繼電器A、繼電器B、電機(jī)驅(qū)動模塊、光電開關(guān)和紅外測距模塊，所述電機(jī)驅(qū)動模塊分別連接左轉(zhuǎn)電機(jī)和右轉(zhuǎn)電機(jī)，繼電器A還連接后支撐桿，繼電器B還連接前支撐桿。

作為本實用新型的優(yōu)選方案：所述前支撐桿和后支撐桿均通過電機(jī)控制。

作為本實用新型的優(yōu)選方案：所述MCU為STM32系列單片機(jī)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型的有益效果是：本實用新型基于STM32的戶外樓梯清雪 機(jī)器人利用單片機(jī)控制機(jī)器運轉(zhuǎn)，通過傳感器實現(xiàn)清雪、前進(jìn)、后退、上臺的檢測，憑借前后兩個齒條的升降達(dá)到機(jī)器自如上臺的目的，方便可靠、美觀大方、結(jié)構(gòu)簡易、安全可靠、造價低廉。用于冰雪覆蓋的戶外樓梯，克服了嚴(yán)寒中傳統(tǒng)人工清雪易出現(xiàn)摔倒、跌落危險情形的隱患、使用除雪劑對環(huán)境造成巨大負(fù)擔(dān)的污染問題以及掃雪車這種大型清雪機(jī)器對于戶外樓梯臺階這種復(fù)雜狹窄地勢不易運作的劣勢，該清雪機(jī)器人外觀簡單精致，遇到階梯高臺可以自動攀爬，遇到臺階邊緣也可以及時退回，因此在樓梯積雪的清掃上比人工和大型機(jī)器更能保持無死角、高效率的特點，它不僅綠色環(huán)保，解決了使用化學(xué)除雪劑帶來的環(huán)境污染問題，同時降低人工操作所產(chǎn)生的傷勞風(fēng)險，而且還憑借其小巧的外觀，可以在樓梯臺階這樣的困難地勢中靈活運作，充分發(fā)揮它的最大作用。

附圖說明

圖1為基于STM32的戶外樓梯清雪機(jī)器人的電路圖。

圖2為本實用新型一種實施例的結(jié)構(gòu)圖。

圖中：1-3D打印件2、2-電路控制板、3-3D打印件3、4-電機(jī)、5-光電傳感器、6-麥克納母輪、7-鈑金外殼、8-工具鏟、9-24V渦輪電機(jī)、10-3D打印件1、11-齒條。

具體實施方式

下面將結(jié)合本實用新型實施例中的附圖，對本實用新型實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本實用新型一部分實施例，而不是全部的實施例。基于本實用新型中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本實用新型保護(hù)的范圍。

請參閱圖1-2，一種基于STM32的戶外樓梯清雪機(jī)器人，包括MCU、電機(jī)驅(qū)動模塊、左轉(zhuǎn)電機(jī)、右轉(zhuǎn)電機(jī)、光電開關(guān)、紅外測距模塊、后支撐桿和前支撐桿，所述MCU分別連接繼電器A、繼電器B、電機(jī)驅(qū)動模塊、光電開關(guān)和紅外測距模塊，所述電機(jī)驅(qū)動模塊分別連接左轉(zhuǎn)電機(jī)和右轉(zhuǎn)電機(jī)，繼電器A還連接后支撐桿，繼電器B還連接前支撐桿。

前支撐桿和后支撐桿均通過電機(jī)控制。MCU為STM32系列單片機(jī)。

本實用新型的工作原理是：采用計算機(jī)、機(jī)械、電控相結(jié)合的技術(shù)，主要由STM32控 制板，繼電器，電機(jī)，電機(jī)驅(qū)動，光電開關(guān)，紅外測距，前后支撐桿等部分組成，其特征是：本機(jī)器呈立方體小車形象，在單片機(jī)設(shè)計程序的基礎(chǔ)上，具有上臺、沖擊、清掃等功能，機(jī)器前端裝有鐵鏟裝置，鐵鏟采用高耐性、高韌性302不銹鋼材料，運用鈑金沖壓技術(shù)，保證鏟面與地面的緊密貼合，可破壞壓實冰雪對地面的附著力和親和力，再利用車身的沖擊力從而順利將積雪鏟離樓梯臺面；本機(jī)器在上臺時采用前后齒條輪流撐地的方法，當(dāng)通過高低不同的兩個傳感器檢測到準(zhǔn)備上臺時，在單片機(jī)控制下車體的前齒條下伸撐起前車身使前車輪搭于臺階邊緣，前齒條收回，車輪加速使車身行進(jìn)一段距離，使后齒條貼于臺面(這時由于車身傾斜，只有齒條下端貼臺面)，再使車身后齒條下伸撐起車身(這時車身過半已在臺面上)，隨后收齒條上臺；本機(jī)器裝有麥克納母輪，可保證在狹窄的臺階臺面實現(xiàn)平穩(wěn)前行與轉(zhuǎn)彎；除此之外，本機(jī)器利用紅外傳感和測距技術(shù)，實現(xiàn)對周圍物體的時時捕捉，從而確定目標(biāo)所在位置，傳感器把信號反饋給控制板，控制板及時對信息作出處理，通過對電機(jī)的控制改變車輪速度，進(jìn)而使機(jī)器檢測到階梯高臺可以自動攀爬，檢測到臺階邊緣也可以及時退回，并完成相應(yīng)的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、沖擊、上臺、后退等動作，達(dá)到清除積雪的目的。

作為本實用新型的一種實施例，如圖2所示，為機(jī)器的模型視圖。(由右至左)麥克納母輪通過聯(lián)軸器(圖中未標(biāo)示)與電機(jī)聯(lián)接并通過螺栓螺母與底板固定；301不銹鋼工具鏟通過合頁與3D打印件1固定，后者通過螺栓螺母與底板固定；24v渦輪電機(jī)與齒條進(jìn)行配合，并通過3D打印件2固定齒條的形位；電路控制板通過銅柱(圖中未標(biāo)示)與底板進(jìn)行固定；光電傳感器通過3D打印件3與底板進(jìn)行固定；根據(jù)圖中裝配關(guān)系，側(cè)殼，后殼與底板，頂板通過螺栓螺母聯(lián)接；把手通過螺栓螺母與頂板進(jìn)行聯(lián)接。為更好顯示裝配內(nèi)容，圖中未顯示內(nèi)容有4s電池一塊，導(dǎo)線類(杜邦線，電機(jī)線)若干，螺栓螺母若干。

機(jī)器運作：機(jī)器尺寸為300mm*300mm，常規(guī)臺階的寬度為300—320mm。在有積雪的臺階左側(cè)(人體面對臺階)放置機(jī)器(后端貼于臺面)，通過高低不同的光電傳感器對臺面的檢測，執(zhí)行上臺程序，在單片機(jī)控制下車體的后齒條下伸撐起后車身使后車輪搭于臺 階邊緣，后齒條收回，車輪加速使車身行進(jìn)一段距離，使前齒條貼于臺面(這時由于車身傾斜，只有齒條下端貼臺面)，再使車身前齒條下伸撐起車身(這時車身過半已在臺面上)，隨后收齒條上臺。上臺之后，程序控制電機(jī)驅(qū)動，是麥克納母輪實現(xiàn)定點90°右旋轉(zhuǎn)，之后，機(jī)器沿直線行進(jìn)，并通過工具鏟將積雪清理，至行駛至臺階末端時，機(jī)器前方的防掉臺光電傳感器，檢測到地面停止行進(jìn)，并執(zhí)行程序，使車身定點90°左旋轉(zhuǎn)后，再次執(zhí)行上述的上臺程序，直至清理完最后一階臺階的積雪后關(guān)閉電源，完成清雪任務(wù)。