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。

今天這個車也獲得了全國一等獎，這次獲獎隊伍和上次獲獎隊伍，都是我賽前指導的學生做的。

上次的文章鏈接：做個全國一等獎的小車，其實不難（F題：智能送藥小車方案分享）

賽前我?guī)Я吮容^多學生專門做控制題，我?guī)У膶W生還有2組獲得了全國二等獎，由于獲獎規(guī)則的名額限制，每個學校最多2個國一，2個國二。

我們學校今年在F題取得了滿額指標，其實我覺得2個國二獲獎隊伍也可以拿國一，奈何規(guī)則限制。

當然，組委會定的規(guī)則非常合理，必須讓更多學校參與并獲獎。

閑話不多說，先看展示視頻：

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方案設計

通過分析賽題可知，單個智能送藥小車首先在藥房處識別病房號，等待裝載藥品后，開始自動運送。

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

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

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

圖1? 整體設計結構圖

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理論分析與計算

2.1? 數(shù)字識別算法

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

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

訓練結束后，將訓練結果文件拷貝至SD卡，插入開發(fā)板后上電即可運行。

K210識別數(shù)字卡片的結果通過串口發(fā)送給單片機，單片機接收并執(zhí)行相應操作。

圖2?模型訓練過程

2.2? 自動尋徑算法

自動尋徑算法通過OpenMV的像素顏色統(tǒng)計來實現(xiàn)，尋徑示意圖如圖2所示。

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

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

單片機通過標記信息判斷小車相對于紅實線的偏移程度，并利用PID算法精確控制小車的轉向角，及時調(diào)整小車的前進方向，即可完成自動尋徑。

圖2? ?尋徑示意圖（OpenMV視野）

單片機通過紅實線的標記信息對小車的轉向進行調(diào)整的具體操作如下：

（1）若第一個區(qū)域標記了“1”，則控制小車左轉0.5度；

（2）若第二個區(qū)域標記了“1”，則控制小車左轉0.4度；

（3）若第三個區(qū)域標記了“1”，則控制小車左轉0.3度；

（4）若第五個區(qū)域標記了“1”，則控制小車右轉0.3度；

（5）若第六個區(qū)域標記了“1”，則控制小車右轉0.4度；

（6）若第七個區(qū)域標記了“1”，則控制小車右轉0.5度。

（7）若第二、第五兩個區(qū)域，或第二、第六兩個區(qū)域，或第三、第五兩個區(qū)域，或第三、第六兩個區(qū)域同時標記了“1”，則認為小車到達十字路口，控制小車左轉或右轉90度。

2.3? PID算法

小車的速度和轉向控制采用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）進行控制的一種閉環(huán)控制算法，它具有原理簡單，易于實現(xiàn)和適用面廣等優(yōu)點。PID算法原理如圖3所示。

圖3? ?PID算法框圖

在實際的軟件控制中，使用的是離散化的PID算法表達式：

在不同的運用場景中，只需對式（1）選擇相應的組合并對、和三個系數(shù)進行調(diào)節(jié)即可實現(xiàn)相應的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)為電機編碼器脈沖數(shù)測量值和電機編碼器脈沖數(shù)理論值；

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

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電路與程序設計

3.1 電路方案設計

根據(jù)題目要求，設計了系統(tǒng)控制板，主要包括STM32F103RCT6單片機、電源、降壓模塊、ZigBee、OLED、MPU6050模塊、紅外傳感器、電機驅動、編碼器、舵機、OpenMV、K210等模塊的接線端口。

實現(xiàn)了用STM32F103RCT6單片機控制各個模塊運行的功能，電路方案設計框圖如圖4所示。

圖4?電路結構圖

3.2 程序設計

小車1需完成單個小車運送藥品和兩車協(xié)同運送藥品的任務，程序設計流程圖見：

圖5? 小車1程序設計流程圖

4.2? 小車2的程序設計

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

圖6? 小車2程序設計流程圖

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最后

由于篇幅有限，過多的細節(jié)在此不放了，本篇F題的設計報告以及代碼，都已經(jīng)放到知識星球了，星球的朋友們可以直接獲取下載鏈接。

未加入星球的同學也可以獲取部分代碼和設計報告，可以添加微信：

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

順帶著推薦下知識星球，之前發(fā)了朋友圈想做個付費平臺，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，一般我都會回復，但看到一些朋友提問表達的方式：

我想學單片機該從哪里下手？

我想?yún)⒓颖荣?#xff0c;該如何學習？

我想轉行硬件，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，很多都是重復性的問題，反復回答，真的累死人。

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

這也就導致為什么很多消息回復不及時，我也有自己的工作，不可能時時刻刻守著微信給大家回消息。

也正因為回復消息不及時，許多朋友會覺得我不禮貌，直接就刪除好友，我也哭笑不得。

這就可以引出第二點：沉淀知識。

2. 知識星球是什么？

知識星球是一個付費加入的社群，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。容易用來做知識沉淀，

3. 為什么不做微信群，QQ群？

微信群的缺點大家都知道，信息容易遺漏、分享的文件容易失效，無法積累。知識星球則彌補了這些缺點。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。

知識星球對比微信社群的好處是，它更像一個社區(qū)，每天更新的內(nèi)容更容易沉淀且搜索，且價值度更高。

。。。。。。

4. 搭建一個圈子。

想做一個電子相關的圈子，付費加入的朋友，肯定都是想來提升自己，付費之后肯定會更珍惜，并且更注重知識方便的學習。

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)驗分享，對于學生，學校保研、比賽、等等。

同時也會邀請一些大廠的工程師、高校老師、優(yōu)秀的學長學姐加入星球。

。。。

星球剛上線，現(xiàn)在價格199元/年，未畢業(yè)的學生，提供學信網(wǎng)截圖，99元/年，因為精力有限，可以維護的人數(shù)也是有限的，所以不會開放太多人。

價格貴？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. 知識星球介紹

想要加入的同學，可以加微信：great_xiaolong，私聊，備注【知識星球】

總結

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。的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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