基于Cortex—M3控制的手推车智能设计

刘林+廖长荣

【摘 要】本文以智能手推车设计为研究对象，基于Cortex-M3处理器控制，对手推车的智能化和自动化方向发展作出进行了研究和展望。

【关键词】智能手推车；Cortex-M3处理器；控制

1 智能手推车与Cortex-M3处理器

手推车一般来说指的是用人力拉推的轮制运输工具，由于其灵活性强，适应性强，结构简单操作简便，具有很广泛的应用领域，例如装卸货物，超市购物，医院推送重物等环境经常要使用手推车，能有效节省人力提高效率。随着现代网络计算机技术的发展，传统手推车也不断被进行智能改造和设计以满足现代运输需求，例如智能导向，躲避障碍物等，现代手推车越来越注重自动化和智能化，智能化手推车是一个重要的发展方向，本文就简要介绍基于Cortex-M3对手推车的一些智能化设计。手推车智能系统需要选择处理器，这里我们选择Cortex-M3处理器。它是一种32位处理器，Cortex-M3处理器就其性价比来说，具有能耗低、代码耗费空间少等优点，低位性能堪比高位处理性能，有助于节约成本，Cortex-M3处理器控制可以有效地保障被控制对象行进中对遇到的各种情况得到及时处理，因此以Cortex-M3处理器来设计小车的智能设计是非常合理的。而设计中主要使用的技术是嵌入式技术。嵌入式技术同样有许多优点，如适用于小型设计，设计费用低，占用功耗少，灵活性相对较强等优点，因此可以考虑设置智能通信系统等智能系统于手推车上，让手推车可以实现与人的智能互动。

2 智能导向设计

2.1 总体结构

智能化手推车在医院、超市等大型公共场所环境的应用是一个比较重要的发展方向。大型公共场所的手推车的智能化设计需要场地的硬件配套设置，比如在场地内安装相应的智能导向接应装置，当手推车在区域内能得到智能引导。手推车的智能装置设计主要分为四部分：第一，要有驱动电源及配套管理装置；第二，与场地导向装置能互动接应的传感检测装置；第三，微控制器装置；第四，直流电机装置。首先，介绍的是手推车传感检测装置的设计，传感检测装置第一步是选择传感器，传感器由于成本的考虑最好选灰度传感器，传感器配合着场地原本设置的智能导向装置能容易区分出行驶路线，传感器安装个数视情况而定，4到8个不等，头尾都要安装传感器，最终目的是防止传感死角的情况。而人们在使用手推车的情况中，为了更好地智能导向，手推车最好按设定有智能导向感应装置的路线行驶，提高智能导向效果。其次，是微控制器装置，微控制器起的作用就是类似于人体的中枢神经的作用，将各种传感器接受到的感应信息和数据进行传输和处理，处理器需要事先预设一定的数值，Cortex-M3处理器能高效地处理预设值与实时数据并反馈出计算结果，给出具体的行驶路线、位置和距离参数，并且会依据参数结果智能调控其他模块的运行。而直流电机装置一般主要是用于装卸大型货物的手推车的设置，为手推车提供一定的前进动力、辅助手推车的停止、智能转向和自动卸载的动力。电源管理装置主要是提供电池和稳定的电压。因此智能手推车的应用场景是这样的：手推车在人进行操作运输的过程中，手推车通过传感器感知周围信息，由微处理器计算结果并智能判断距离位置，提供参数和智能管理其他模块，在微处理的管理下，手推车提供智能实施转向功能，并且提供一定的前进动力，能提供辅助卸载货物等多种功能。

2.2 软件设置

智能手推车软件设置由三大程序组成：主程序，直行程序和转向程序。首先是直行程序：当手推车按导向路线行驶过程中，如果车身偏离设定路线，推车传感器会感应到设置路线上的感应信号，设定路线颜色与路面颜色的差异会引发传感器值的波动，中央处理器会依据波动情况传达路线情况，判断距离位置参数，辅助人进行推车行为。如我们可以编制下列程序，设置推车装置1号传感器和2号传感器，矫正推车行进位置。编程如下：if（for_ir_1 < FOR_1_COM && for_ir_2 > FOR_2_COM） //。当推车偏离目标，2号传感器会与设定路线感应装置发生反应，值发生变动，则相应执行{ motor（0，60， 2，40）代码，调整位置。该编程同样适用于转向，while（for_ir_1 < FOR_1_COM） //执行左转命令，当传感器无法感应设定路线，则执行命令：{ motor（2，90， 0，90）；//开始校正方向，直到感应到目标设定感应装置。直行程序部分需要通过预设值和实时数据判断路口情况，当推车的传感器传输数据能与预设值相符合则执行直行命令。最后主程序负责控制处理三大模块，辅助推车能完成智能导向命令。智能手推车导向原理简而言之：设定路线智能感应装置与传感器发生数据交流，数据交流传给Cortex-M3处理器，Cortex-M3处理器负责数据处理并给出参数，并智能控制推车的前进与转向等动作。

3 大数据结合智能设计

互联网时代大数据越来越深入影响人们生活的方方面面，比如人们驾车出行可以下载大数据地图，为出行规划路线，人们可以下载团购app可了解到附近的商品与服务价格和口碑以便做出最佳的选择，同样手推车也可以受到大数据的影响，尤其是在超市购物的应用场景，一个智能化大数据引用的智能手推车是最合适不过的。智能购物手推车主要功能是完成消费者、商家通过购物车与商品之间构成的有机互动，消费者可以通过一个手推车就能在大型超市内自由行走和购物，通过手推车知道自己在超市的购物位置，需要购买什么可以由手推车进行超市微导航，或者说智能手推车已经不是传统意义上的手推车，更多意义上是具有简易机器智能行为的机器车。本文限于篇幅主要介绍基于Cortex-M3处理器的智能导航上。这种智能手推车的核心模块就是Cortex-M3处理器、GPS装置、大数据联网装置和电源装置，为了人性化设计还可以增加语音装置。大数据智能手推车的原理依旧是：手推车首先是程序内预设储存好设定路线与数据，在人力推动的半自动行进过程中，探测感应装置探测到的信息与GPS装置探测到的信息传输到处理器，经过Cortex-M3处理器的数据处理确定精确的位置，依据大数据互联网装置传输目标地的各种目标信息，最后通过友好的人机交互，语音播报进行提示。例如A推着手推车在大型超市购物，要去购买某食品，手推车依据探测感应与GPS装置规划出最近路线图，并通过大数据联网装置得到目标食品的详细情况，销量，生产信息，通过语音播报或者屏幕显示提醒A，A最终完成快捷方便的购物过程。

4 结束语

手推车的自动化与智能化将会是一个重要发展趋势，而基于Cortex-M3处理器控制手推车的智能导向走出了重要一步，未来将会有越来越多的完善智能功能，手推车或许也将会逐步演变成另外一种智能机器车。

[责任编辑：杨玉洁]