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1.賽題分析

原始題目

題目分析

結(jié)構(gòu)相關(guān)

小車長×寬×高不大于 25cm×20cm×25cm，只能使用普通車輪。在轉(zhuǎn)彎時(shí)不能碰到走廊邊緣，所以小車要盡可能小，越小越不容易碰到走廊邊緣。

藥品重約 200g。

硬件相關(guān)

兩個(gè)小車均由電池供電。

兩車之間要能無線通訊。

外界不能有任何附加電路與控制裝置。

要有一個(gè) RGB 燈（通過不同的 PWM 值控制來切換顏色）或者直接三個(gè)紅，黃，綠燈。

作品應(yīng)能適應(yīng)無陽光直射的自然光照明及頂置多燈照明環(huán)境，測試時(shí)不得有特殊照明條件要求。

軟件相關(guān)

每次測試開始時(shí)，只允許按一次復(fù)位鍵，裝載藥品后即刻啟動(dòng)運(yùn)送時(shí)間記時(shí)，卸載藥品后即刻啟動(dòng)返回時(shí)間記時(shí)。不能人工干預(yù)，測試項(xiàng)目只能測試一次。

在藥房處識(shí)別病房號(hào)的時(shí)間不超過 20s，發(fā)揮部分 1 中自選暫停點(diǎn)處的小車 2 與小車 1 的車頭投影外沿中心點(diǎn)的紅實(shí)線距離不小于 70cm。

有任何一個(gè)指示燈處于點(diǎn)亮狀態(tài)的小車必須處于停止?fàn)顟B(tài)，運(yùn)送過程中不允許在同一走廊上錯(cuò)車或超車。

功能（得分）相關(guān)

近端病房號(hào)位置固定不變，中部病房和遠(yuǎn)端病房號(hào)（3-8 號(hào)）在測試時(shí)隨機(jī)設(shè)定。

檢測到藥品裝載完成后就開始自動(dòng)運(yùn)送。

單個(gè)小車運(yùn)送藥品到指定的近端病房并返回到藥房，運(yùn)送時(shí)間和返回時(shí)間均小于 20s，超時(shí)扣分。

基本要求

根據(jù)走廊上的標(biāo)識(shí)信息自動(dòng)識(shí)別，尋徑將藥品送到指定病房，投影要在門口區(qū)域內(nèi)，

到了指定病房后，點(diǎn)亮紅色指示燈，等待卸載藥品。

人工卸掉藥品后，小車自動(dòng)熄滅紅色指示燈，開始返回。

自動(dòng)返回藥房，點(diǎn)亮綠色指示燈。

發(fā)揮部分

兩個(gè)小車協(xié)同運(yùn)送到同一指定的中部病房，小車 1 到達(dá)病房后等待卸載藥品，小車 2 識(shí)別病房房號(hào)裝載藥品后啟動(dòng)運(yùn)送，到達(dá)自選暫停點(diǎn)后暫停，點(diǎn)亮黃色指示燈，等待小車 1 卸載；小車 1 卸載藥品后開始返回，同時(shí)控制小車 2 熄滅黃色指示燈，繼續(xù)運(yùn)送。（從小車 2 啟動(dòng)運(yùn)送開始，到小車 1 返回藥房且小車 2 到達(dá)病房的總時(shí)間越短越好，不計(jì)算小車 2 黃燈亮?xí)r的暫停時(shí)間，不超過 60s）

兩個(gè)小車協(xié)同運(yùn)送到不同的遠(yuǎn)端病房送、取藥品，小車 1 送藥，小車 2 取藥。小車 1 識(shí)別病房號(hào)裝載藥品后開始運(yùn)送，小車 2 在藥房處識(shí)別病房號(hào)等待小車 1 的取藥開始指令；小車 1 到達(dá)病房后卸載藥品，開始返回，同時(shí)向小車 2 發(fā)送啟動(dòng)取藥指令；小車 2 收到取藥指令后開始啟動(dòng)，到達(dá)病房后停止，亮紅色指示燈（從小車 1 返回開始，到小車 1 返回到藥房且小車 2 到達(dá)取藥病房的總時(shí)間越短越好，不超過 60s）

其他

如何基于梁山派制作一個(gè)送藥小車

從上面的題目我們可以分析出，完成題目的基礎(chǔ)要求有這些：

主控

驅(qū)動(dòng)小車前進(jìn)和轉(zhuǎn)彎的動(dòng)力裝置（只能用普通車輪）

驅(qū)動(dòng)方式選擇

后驅(qū)+前置舵機(jī)轉(zhuǎn)向方式（就是平常路上開的那種小轎車的結(jié)構(gòu)，適用于路線直角轉(zhuǎn)彎比較少的地方，相信大家也知道汽車過直角彎有多麻煩，這種對轉(zhuǎn)彎半徑要求較高，并且還需要考慮后兩輪差速問題）

四輪驅(qū)動(dòng)+差速轉(zhuǎn)彎（比如最近比亞迪新出的仰望 U8，他的輪子由四個(gè)電機(jī)獨(dú)立控制，每一個(gè)電機(jī)可以單獨(dú)控制輪子實(shí)現(xiàn)正轉(zhuǎn)和反轉(zhuǎn)，當(dāng)左側(cè)兩個(gè)輪子和右側(cè)兩個(gè)輪子以相反的方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)原地轉(zhuǎn)向）

兩輪驅(qū)動(dòng)+萬向輪||牛眼輪（對于這個(gè)比賽我認(rèn)為用兩個(gè)輪子+一個(gè)或兩個(gè)從動(dòng)輪就夠用了，而且輪子電機(jī)少，做出來的小車尺寸也更小，不容易壓到題目中說的走廊邊緣。這個(gè)的轉(zhuǎn)彎就是給兩個(gè)電機(jī)不同的轉(zhuǎn)動(dòng)方向就行了）

電機(jī)選擇

直流減速有刷電機(jī)

轉(zhuǎn)速范圍廣，轉(zhuǎn)速高，扭矩大。

控制簡單，使用方便。

價(jià)格低廉。

需要外接減速器，體積較大。

轉(zhuǎn)速波動(dòng)較大，精度不高。

不適合高精度運(yùn)動(dòng)控制。

步進(jìn)電機(jī)

轉(zhuǎn)動(dòng)精度高，不需要編碼器。

可以實(shí)現(xiàn)高精度定位和運(yùn)動(dòng)控制。

適合低速高精度運(yùn)動(dòng)。

轉(zhuǎn)矩小，轉(zhuǎn)速慢。

需要驅(qū)動(dòng)器，控制復(fù)雜。

價(jià)格相對較高。

FOC 無刷電機(jī)

轉(zhuǎn)速范圍廣，轉(zhuǎn)速高，扭矩大。

轉(zhuǎn)速精度高，控制精度高。

能夠?qū)崿F(xiàn)高效能、低噪音的運(yùn)行。

硬件成本相對較高。

控制復(fù)雜，需要配合專門的控制器使用。

對控制算法的要求較高。

直流電機(jī)電機(jī)驅(qū)動(dòng)選擇

輪子選擇

檢測地圖中紅線以及檢測門口區(qū)域（黑色）

視覺識(shí)別

Openmv（現(xiàn)在最火的嵌入式機(jī)器視覺模塊，使用 MicroPython 驅(qū)動(dòng)，可以把它當(dāng)成一個(gè)可編程攝像頭）

K210（是國內(nèi)廠家勘智研發(fā)的一款采用 RISC-V 處理器架構(gòu)，典型設(shè)備功耗 1w，算力1TOPS 的 AI 芯片，自帶 SRAM，可以在本地完成數(shù)據(jù)的處理和存儲(chǔ)，國內(nèi)廠家也根據(jù) openmv 的 IDE 重新制作了 Canmv IDE 和 Maixpy IDE）

樹莓派，卡片個(gè)人電腦，可以在上面直接運(yùn)行 OpenCV，進(jìn)行循跡和數(shù)字識(shí)別，性能比上面兩個(gè)都強(qiáng)得多，但是開發(fā)難度也是最大的，它可以用很高清的攝像頭，用它來參賽簡直可以說是降維打擊。

光電二極管灰度傳感器（主要是利用光電二極管對光線的敏感性，通過測量物體表面反射的光線強(qiáng)度來確定物體表面的灰度值，探測到不同顏色地面時(shí)會(huì)產(chǎn)生不同的電壓值，電壓值會(huì)隨被測面的顏色變化而變化，所以理論上可以識(shí)別任意顏色）

模擬式（模擬式需要單片機(jī)自帶 AD 采集（模擬量采集），采集到的信息更準(zhǔn)確，需要在單片機(jī)端自己設(shè)置閾值來進(jìn)行判斷當(dāng)前識(shí)別的顏色）

數(shù)字式（他就是基于模擬式，一般會(huì)自帶一個(gè)處理芯片或者比較器，通過手動(dòng)調(diào)整電路板上的旋轉(zhuǎn)電阻器來設(shè)置靈敏度，針腳直接輸出的就是高低電平）

紅外反射傳感器（只適用于黑線識(shí)別，調(diào)整非常麻煩，基本上是不能用，雖然他簡單，不易受光線影響，但是他是無法區(qū)分白和紅的，而本次題目中是紅線）

線性CCD，可以說他是只有一個(gè)像素的攝像頭，是一個(gè)一維的攝像頭，他可以很容易識(shí)別紅色與白色。

小車底板和固定藥品裝置，固定攝像頭機(jī)構(gòu)，供電電池，緊急開關(guān)

小車底板一般常用的板材有

亞克力板

碳纖板

玻纖板

電木板

鋁合金板

固定藥品裝置

固定攝像頭裝置

供電電池

緊急開關(guān)

用來識(shí)別任務(wù)目標(biāo)房號(hào)和走廊上房號(hào)的數(shù)字識(shí)別模塊

用來指示小車工作狀態(tài)的的 LED 燈

Reverse Voltage: 5V（最大反向電壓，超過這個(gè)就會(huì)壞）

Forward Current: （正向電流）

R: 25mA

G: 25mA

Y: 25mA

Forward Voltage: （正向電壓）

R: 2.0V

G: 3.3V

Y: 2.0V

R：電阻值：120Ω，功率 0.075 -貼片電阻 0603 以上-立創(chuàng)商城編號(hào)：C22787

G：電阻值：68Ω，功率 0.0425 -貼片電阻 0402 以上-立創(chuàng)商城編號(hào)：C25254

Y：電阻值：120Ω，功率 0.075 -貼片電阻 0603 以上-立創(chuàng)商城編號(hào)：C22787

用于雙車通訊的無線模塊

WiFi 模塊：WiFi 模塊可以實(shí)現(xiàn)高速無線網(wǎng)絡(luò)連接，但是其功耗較高，不適合低功耗應(yīng)用。

藍(lán)牙模塊：藍(lán)牙模塊具有低功耗、短距離通信等特點(diǎn)，但是其傳輸速率較慢，適用于數(shù)據(jù)量較小的場景。

Zigbee 模塊：Zigbee 模塊具有低功耗、低成本、自組網(wǎng)等特點(diǎn)，適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

LoRa 模塊：LoRa 模塊具有長距離、低功耗、低成本等特點(diǎn)，適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

NB-IoT 模塊：NB-IoT 模塊具有低功耗、廣覆蓋等特點(diǎn)，適用于物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)用。

其他附加

可以加一個(gè)無源蜂鳴器來進(jìn)行提示和報(bào)警，當(dāng)電池電壓過低或者出現(xiàn)錯(cuò)誤時(shí)進(jìn)行蜂鳴器報(bào)警。

可以加一個(gè)六軸或者九軸的姿態(tài)傳感器，通過姿態(tài)解算可以得到當(dāng)前航向角，可以讓小車在一定時(shí)間內(nèi)保持車頭朝向不變，這樣就算車輪打滑小車的車頭朝向也不會(huì)大變。但是這個(gè)方法對姿態(tài)傳感器的數(shù)據(jù)要求和算法處理的要求也很高。

預(yù)留灰度傳感器的接口，別萬一識(shí)別巡線效果拉了，硬著頭皮也走不下去就G了，多給自己留條后路。

加一個(gè) CAN 芯片，如果你想用 can 芯片控制電機(jī)的話就可以用了，大疆的 robomaster 系列電機(jī)和市面上的一些高性能電機(jī)都是可以用 CAN 通訊來控制的

加一個(gè) sbus 電路，參加完比賽做個(gè)小遙控車也不錯(cuò)。