大家好，我是張巧龍，今天給大家繼續(xù)帶來電賽F題的分享：智能送藥小車。

今天這個(gè)車也獲得了全國(guó)一等獎(jiǎng)，這次獲獎(jiǎng)隊(duì)伍和上次獲獎(jiǎng)隊(duì)伍，都是我賽前指導(dǎo)的學(xué)生做的。

上次的文章鏈接：做個(gè)全國(guó)一等獎(jiǎng)的小車，其實(shí)不難（F題：智能送藥小車方案分享）

賽前我?guī)Я吮容^多學(xué)生專門做控制題，我?guī)У膶W(xué)生還有2組獲得了全國(guó)二等獎(jiǎng)，由于獲獎(jiǎng)規(guī)則的名額限制，每個(gè)學(xué)校最多2個(gè)國(guó)一，2個(gè)國(guó)二。

我們學(xué)校今年在F題取得了滿額指標(biāo)，其實(shí)我覺得2個(gè)國(guó)二獲獎(jiǎng)隊(duì)伍也可以拿國(guó)一，奈何規(guī)則限制。

當(dāng)然，組委會(huì)定的規(guī)則非常合理，必須讓更多學(xué)校參與并獲獎(jiǎng)。

閑話不多說，先看展示視頻：

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方案設(shè)計(jì)

通過分析賽題可知，單個(gè)智能送藥小車首先在藥房處識(shí)別病房號(hào)，等待裝載藥品后，開始自動(dòng)運(yùn)送。

在運(yùn)送過程中，通過識(shí)別地面上的紅實(shí)線和病房號(hào)，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)尋徑，將藥品送到指定病房，并能夠自動(dòng)返回到藥房。兩車協(xié)同送藥需要兩車相互配合完成運(yùn)送。

經(jīng)過上述分析，將系統(tǒng)分為4個(gè)基本部分，包括單片機(jī)、攝像頭處理模塊、載物檢測(cè)模塊和無線通信模塊，系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)框圖如圖所示。

STM32F103RCT6單片來做控制，OpenMV來做巡線，K210用來識(shí)別數(shù)字，選擇ZigBee模塊做雙車通信。

圖1? 整體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)圖

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理論分析與計(jì)算

2.1? 數(shù)字識(shí)別算法

數(shù)字識(shí)別算法通過K210的模型訓(xùn)練來實(shí)現(xiàn)，模型訓(xùn)練過程如圖3-1所示。準(zhǔn)備好需要訓(xùn)練的數(shù)據(jù)集后，只需上傳到Maixhub即可快速訓(xùn)練出模型。

本作品采用目標(biāo)檢測(cè)方法和Mx-yolov3模型訓(xùn)練，首先使用K210采集數(shù)字照片，按照數(shù)字“1”到“8”進(jìn)行數(shù)據(jù)集標(biāo)注和打包后，上傳數(shù)據(jù)集并創(chuàng)建訓(xùn)練任務(wù)。

訓(xùn)練結(jié)束后，將訓(xùn)練結(jié)果文件拷貝至SD卡，插入開發(fā)板后上電即可運(yùn)行。

K210識(shí)別數(shù)字卡片的結(jié)果通過串口發(fā)送給單片機(jī)，單片機(jī)接收并執(zhí)行相應(yīng)操作。

圖2?模型訓(xùn)練過程

2.2? 自動(dòng)尋徑算法

自動(dòng)尋徑算法通過OpenMV的像素顏色統(tǒng)計(jì)來實(shí)現(xiàn)，尋徑示意圖如圖2所示。

首先從OpenMV的視野中劃分出七個(gè)相連的矩形區(qū)域，然后在這七個(gè)區(qū)域內(nèi)依次進(jìn)行顏色統(tǒng)計(jì)，如果某個(gè)區(qū)域內(nèi)的顏色閾值在紅色閾值范圍內(nèi)，則認(rèn)為該區(qū)域內(nèi)包含紅實(shí)線。

將包含紅實(shí)線的區(qū)域標(biāo)記為“1”，其余標(biāo)記為“0”，以二進(jìn)制數(shù)的方式記錄數(shù)值并通過串口發(fā)送給單片機(jī)。

單片機(jī)通過標(biāo)記信息判斷小車相對(duì)于紅實(shí)線的偏移程度，并利用PID算法精確控制小車的轉(zhuǎn)向角，及時(shí)調(diào)整小車的前進(jìn)方向，即可完成自動(dòng)尋徑。

圖2? ?尋徑示意圖（OpenMV視野）

單片機(jī)通過紅實(shí)線的標(biāo)記信息對(duì)小車的轉(zhuǎn)向進(jìn)行調(diào)整的具體操作如下：

（1）若第一個(gè)區(qū)域標(biāo)記了“1”，則控制小車左轉(zhuǎn)0.5度；

（2）若第二個(gè)區(qū)域標(biāo)記了“1”，則控制小車左轉(zhuǎn)0.4度；

（3）若第三個(gè)區(qū)域標(biāo)記了“1”，則控制小車左轉(zhuǎn)0.3度；

（4）若第五個(gè)區(qū)域標(biāo)記了“1”，則控制小車右轉(zhuǎn)0.3度；

（5）若第六個(gè)區(qū)域標(biāo)記了“1”，則控制小車右轉(zhuǎn)0.4度；

（6）若第七個(gè)區(qū)域標(biāo)記了“1”，則控制小車右轉(zhuǎn)0.5度。

（7）若第二、第五兩個(gè)區(qū)域，或第二、第六兩個(gè)區(qū)域，或第三、第五兩個(gè)區(qū)域，或第三、第六兩個(gè)區(qū)域同時(shí)標(biāo)記了“1”，則認(rèn)為小車到達(dá)十字路口，控制小車左轉(zhuǎn)或右轉(zhuǎn)90度。

2.3? PID算法

小車的速度和轉(zhuǎn)向控制采用PID算法。PID算法是按照系統(tǒng)偏差的比例（P）、積分（I）和微分（D）進(jìn)行控制的一種閉環(huán)控制算法，它具有原理簡(jiǎn)單，易于實(shí)現(xiàn)和適用面廣等優(yōu)點(diǎn)。PID算法原理如圖3所示。

圖3? ?PID算法框圖

在實(shí)際的軟件控制中，使用的是離散化的PID算法表達(dá)式：

在不同的運(yùn)用場(chǎng)景中，只需對(duì)式（1）選擇相應(yīng)的組合并對(duì)、和三個(gè)系數(shù)進(jìn)行調(diào)節(jié)即可實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的PID控制。

在智能送藥小車系統(tǒng)的PID控制中：

（1）小車的速度控制使用PI控制，其入口參數(shù)為電機(jī)編碼器脈沖數(shù)測(cè)量值和電機(jī)編碼器脈沖數(shù)理論值；

（2）小車的轉(zhuǎn)向角控制使用PD控制，其入口參數(shù)為小車轉(zhuǎn)向角測(cè)量值和小車轉(zhuǎn)向角理論值。

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電路與程序設(shè)計(jì)

3.1 電路方案設(shè)計(jì)

根據(jù)題目要求，設(shè)計(jì)了系統(tǒng)控制板，主要包括STM32F103RCT6單片機(jī)、電源、降壓模塊、ZigBee、OLED、MPU6050模塊、紅外傳感器、電機(jī)驅(qū)動(dòng)、編碼器、舵機(jī)、OpenMV、K210等模塊的接線端口。

實(shí)現(xiàn)了用STM32F103RCT6單片機(jī)控制各個(gè)模塊運(yùn)行的功能，電路方案設(shè)計(jì)框圖如圖4所示。

圖4?電路結(jié)構(gòu)圖

3.2 程序設(shè)計(jì)

小車1需完成單個(gè)小車運(yùn)送藥品和兩車協(xié)同運(yùn)送藥品的任務(wù)，程序設(shè)計(jì)流程圖見：

圖5? 小車1程序設(shè)計(jì)流程圖

4.2? 小車2的程序設(shè)計(jì)

小車2需完成兩車協(xié)同運(yùn)送藥品中送藥到同一中部病房和去不同遠(yuǎn)端病房取藥的任務(wù)，程序設(shè)計(jì)流程圖見：

圖6? 小車2程序設(shè)計(jì)流程圖

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最后

由于篇幅有限，過多的細(xì)節(jié)在此不放了，本篇F題的設(shè)計(jì)報(bào)告以及代碼，都已經(jīng)放到知識(shí)星球了，星球的朋友們可以直接獲取下載鏈接。

未加入星球的同學(xué)也可以獲取部分代碼和設(shè)計(jì)報(bào)告，可以添加微信：

還沒加入星球的同學(xué)可以加入，第一期開放100人，現(xiàn)在已經(jīng)有50人加入。

順帶著推薦下知識(shí)星球，之前發(fā)了朋友圈想做個(gè)付費(fèi)平臺(tái)，至于為什么要做?

1. 答疑。

很多朋友都在微信上給我留言咨詢一些問題，一般我都會(huì)回復(fù)，但看到一些朋友提問表達(dá)的方式：

我想學(xué)單片機(jī)該從哪里下手？

我想?yún)⒓颖荣?#xff0c;該如何學(xué)習(xí)？

我想轉(zhuǎn)行硬件，但軟件也不想丟，該咋辦？

這些問題太大了，真的無法回答。

其次，很多都是重復(fù)性的問題，反復(fù)回答，真的累死人。

大家可能不知道我微信總共加了多少人，三個(gè)微信號(hào)，共1.7w人。可想而知，光回答問題我每天的工作量都很大了。

這也就導(dǎo)致為什么很多消息回復(fù)不及時(shí)，我也有自己的工作，不可能時(shí)時(shí)刻刻守著微信給大家回消息。

也正因?yàn)榛貜?fù)消息不及時(shí)，許多朋友會(huì)覺得我不禮貌，直接就刪除好友，我也哭笑不得。

這就可以引出第二點(diǎn)：沉淀知識(shí)。

2. 知識(shí)星球是什么？

知識(shí)星球是一個(gè)付費(fèi)加入的社群，可以直接用小程序查看，也可以下載APP，有問答、打卡、作業(yè)、文件、圖片等功能。容易用來做知識(shí)沉淀，

3. 為什么不做微信群，QQ群？

微信群的缺點(diǎn)大家都知道，信息容易遺漏、分享的文件容易失效，無法積累。知識(shí)星球則彌補(bǔ)了這些缺點(diǎn)。而且微信群、QQ群加入的人形形色色，發(fā)廣告的，閑聊的，亂七八糟的一大堆。

知識(shí)星球?qū)Ρ任⑿派缛旱暮锰幨?#xff0c;它更像一個(gè)社區(qū)，每天更新的內(nèi)容更容易沉淀且搜索，且價(jià)值度更高。

。。。。。。

4. 搭建一個(gè)圈子。

想做一個(gè)電子相關(guān)的圈子，付費(fèi)加入的朋友，肯定都是想來提升自己，付費(fèi)之后肯定會(huì)更珍惜，并且更注重知識(shí)方便的學(xué)習(xí)。

希望能在圈子里讓更多的球友建立聯(lián)系，內(nèi)推、招聘、工作經(jīng)驗(yàn)分享，對(duì)于學(xué)生，學(xué)校保研、比賽、等等。

同時(shí)也會(huì)邀請(qǐng)一些大廠的工程師、高校老師、優(yōu)秀的學(xué)長(zhǎng)學(xué)姐加入星球。

。。。

星球剛上線，現(xiàn)在價(jià)格199元/年，未畢業(yè)的學(xué)生，提供學(xué)信網(wǎng)截圖，99元/年，因?yàn)榫τ邢?#xff0c;可以維護(hù)的人數(shù)也是有限的，所以不會(huì)開放太多人。

價(jià)格貴？也就一兩毛一天。

不貴？也需要199塊錢。

第一期開放100人，現(xiàn)在已經(jīng)有50人加入。

就看大家如何去看待。

5. 知識(shí)星球介紹

想要加入的同學(xué)，可以加微信：great_xiaolong，私聊，備注【知識(shí)星球】

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的全国一等奖，F题：智能送药小车。的全部?jī)?nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網(wǎng)站內(nèi)容還不錯(cuò)，歡迎將生活随笔推薦給好友。