低成本AGV小车的实现

姜连志, 王福庭

(辽宁科技学院 电气与信息工程学院，辽宁 本溪 117004)

0 引言

Automated Guided Vehicle，简称AGV，指装备有电磁或光学等自动导引装置，以可充电电池为其动力来源能够沿规定的路径自动行驶，不需驾驶员的搬运车。它广泛应用于现代工业控制系统中，在我国的应用和研究正如火如荼的展开。

本文立足于辽科院机器人实验室的现有条件，提出并完成基于STM32F407、颜色传感器TCS3200颜色传感器模块、IMDR 驱动器、电机和小车底座组成的低成本AGV小车控制方案。

1 AGV小车的整体设计思路

AGV小车的整体设计如图1所示。

图1 AGV小车的整体设计

系统由车载可充电的DC12V电池提供电力。它给驱动模块提供电力，实现电机的移动、转弯、前进和后退；同时也通过DC/DC变换模块，将12V转化为5V，提供给控制系统。

控制系统的核心器件采用STM32F407单片机〔1〕，它是意法半导体公司的32位单片机，主频可达168Mhz，FlashRom不低于512KByte，可以满足一般工业控制场合的实时性要求。为了保证系统的可靠性，STM32F407选用CAN(Controller Area Net work)总线为串行通信总线，与成都航发液压工程有限公司的驱动模块进行通信，控制指令详见〔2〕，完成车体的前述的各种运动。

控制器还通过读取颜色传感器的颜色获取值，判定是否进入指定色带区域，进而根据程序中的控制策略进行车体的运动控制。

2 颜色传感器

本设计中颜色传感器选用TCS3200，外观如图2所示，本设计中用于黑色轨迹线的寻迹。

图2 颜色传感器TCS3200

TCS3200可以检测RGB三种基色，根据对应的比例实现颜色的判别，比如白色和黑色等。它的引脚说明如表1所示。

表1 传感器TCS3200的引脚说明〔3〕

根据参考文献〔3〕，测量时候可选却测量周期为10ms。在10ms内，测得的脉冲数大于255时候，按照255计算，可以类比RGB三基色，判断检测的颜色类型。为了提高测量精度，每次上电后需要用纯白纸进行白平衡。

3 系统的软件设计

系统软件设计如图3所示。

系统上电后，单片机进行初始化，主要完成如下功能：

(1) 选取外部晶振(8Mhz)将主频设置为168Mhz，等待切换完成

(2)CAN通信速率设置为500KBPS

(3)定时器7时钟使能并定时为10ms

(4) 相应的端口时钟使能

(5)定时器3时钟使能，进行RGB颜色计数

(6)开启看门狗

图3 系统的软件设计

4 实验测试

测试条件，车载电池12VDC(充电满)，STM32F407的主频为168Mhz，CAN的通信波特率为500KBPS，轨迹线为黑色。实际测试结果如图4所示。

图4(a) AGV车转弯

图4 (b) AGV车准备靠近轨迹线

图4(c) AGV车逐渐靠近轨迹线

图4(d) AGV车沿轨迹行走

5 结语

本文提出并实现了基于STM32F407、CAN总线、驱动模块和直流电机的AGV小车设计方案，通过实验证明，该设计方案的价格较低，同时稳定性较高，具有较高的鲁棒性，可以用于黑白迹的寻迹。

〔1〕正点原子.ALIENTEK探索者STM32F4开发板原理图〔M〕，2015.

〔2〕成都航发液压工程有限公司.IMDR驱动器通信协议〔M〕》,2014.