一种基于STM32的户外楼梯清雪机器人的制作方法

本实用新型涉及机器人领域，具体是一种基于STM32的户外楼梯清雪机器人。

背景技术：

对于北方地区，每到冬季尤其是大雪过后，户外总会堆积一层厚厚的积雪，严重影响人们的出行，对于路面积雪和平台积雪，往往有扫雪车或除雪剂进行清理，而像户外楼梯这种复杂陡险的地形，总是摔滑事故高发地，但是扫雪车过于庞大无法运作，除雪剂又易造成环境污染，因此常常使用人工清雪，在严寒中对于楼梯积雪的清理往往使打扫人员苦不堪言，而且因为天寒，地滑，人工在户外进行楼梯清扫时极易出现摔倒、跌落的危险情形。鉴于这个问题，我们研究一种基于STM32的户外楼梯除雪机器人，它既可以解决使用除雪剂带来的环境污染问题，也可以降低人工操作所产生的伤劳风险，具有全自动运作的性质，以电池作为能源，利用其铲子作为铲雪工具，清理完一层台阶积雪后会通过车体前后齿条自主上台继续工作，在楼梯这种困难地势，此机器人不仅弥补了传统方法的不足，还发挥出了更有价值的优势，具有极高的效率。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种结构简单、使用方便的基于STM32的户外楼梯清雪机器人，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种基于STM32的户外楼梯清雪机器人，包括MCU、电机驱动模块、左转电机、右转电机、光电开关、红外测距模块、后支撑杆和前支撑杆，所述MCU分别连接继电器A、继电器B、电机驱动模块、光电开关和红外测距模块，所述电机驱动模块分别连接左转电机和右转电机，继电器A还连接后支撑杆，继电器B还连接前支撑杆。

作为本实用新型的优选方案：所述前支撑杆和后支撑杆均通过电机控制。

作为本实用新型的优选方案：所述MCU为STM32系列单片机。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：本实用新型基于STM32的户外楼梯清雪 机器人利用单片机控制机器运转，通过传感器实现清雪、前进、后退、上台的检测，凭借前后两个齿条的升降达到机器自如上台的目的，方便可靠、美观大方、结构简易、安全可靠、造价低廉。用于冰雪覆盖的户外楼梯，克服了严寒中传统人工清雪易出现摔倒、跌落危险情形的隐患、使用除雪剂对环境造成巨大负担的污染问题以及扫雪车这种大型清雪机器对于户外楼梯台阶这种复杂狭窄地势不易运作的劣势，该清雪机器人外观简单精致，遇到阶梯高台可以自动攀爬，遇到台阶边缘也可以及时退回，因此在楼梯积雪的清扫上比人工和大型机器更能保持无死角、高效率的特点，它不仅绿色环保，解决了使用化学除雪剂带来的环境污染问题，同时降低人工操作所产生的伤劳风险，而且还凭借其小巧的外观，可以在楼梯台阶这样的困难地势中灵活运作，充分发挥它的最大作用。

附图说明

图1为基于STM32的户外楼梯清雪机器人的电路图。

图2为本实用新型一种实施例的结构图。

图中：1-3D打印件2、2-电路控制板、3-3D打印件3、4-电机、5-光电传感器、6-麦克纳母轮、7-钣金外壳、8-工具铲、9-24V涡轮电机、10-3D打印件1、11-齿条。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅图1-2，一种基于STM32的户外楼梯清雪机器人，包括MCU、电机驱动模块、左转电机、右转电机、光电开关、红外测距模块、后支撑杆和前支撑杆，所述MCU分别连接继电器A、继电器B、电机驱动模块、光电开关和红外测距模块，所述电机驱动模块分别连接左转电机和右转电机，继电器A还连接后支撑杆，继电器B还连接前支撑杆。

前支撑杆和后支撑杆均通过电机控制。MCU为STM32系列单片机。

本实用新型的工作原理是：采用计算机、机械、电控相结合的技术，主要由STM32控 制板，继电器，电机，电机驱动，光电开关，红外测距，前后支撑杆等部分组成，其特征是：本机器呈立方体小车形象，在单片机设计程序的基础上，具有上台、冲击、清扫等功能，机器前端装有铁铲装置，铁铲采用高耐性、高韧性302不锈钢材料，运用钣金冲压技术，保证铲面与地面的紧密贴合，可破坏压实冰雪对地面的附着力和亲和力，再利用车身的冲击力从而顺利将积雪铲离楼梯台面；本机器在上台时采用前后齿条轮流撑地的方法，当通过高低不同的两个传感器检测到准备上台时，在单片机控制下车体的前齿条下伸撑起前车身使前车轮搭于台阶边缘，前齿条收回，车轮加速使车身行进一段距离，使后齿条贴于台面(这时由于车身倾斜，只有齿条下端贴台面)，再使车身后齿条下伸撑起车身(这时车身过半已在台面上)，随后收齿条上台；本机器装有麦克纳母轮，可保证在狭窄的台阶台面实现平稳前行与转弯；除此之外，本机器利用红外传感和测距技术，实现对周围物体的时时捕捉，从而确定目标所在位置，传感器把信号反馈给控制板，控制板及时对信息作出处理，通过对电机的控制改变车轮速度，进而使机器检测到阶梯高台可以自动攀爬，检测到台阶边缘也可以及时退回，并完成相应的左转、右转、冲击、上台、后退等动作，达到清除积雪的目的。

作为本实用新型的一种实施例，如图2所示，为机器的模型视图。(由右至左)麦克纳母轮通过联轴器(图中未标示)与电机联接并通过螺栓螺母与底板固定；301不锈钢工具铲通过合页与3D打印件1固定，后者通过螺栓螺母与底板固定；24v涡轮电机与齿条进行配合，并通过3D打印件2固定齿条的形位；电路控制板通过铜柱(图中未标示)与底板进行固定；光电传感器通过3D打印件3与底板进行固定；根据图中装配关系，侧壳，后壳与底板，顶板通过螺栓螺母联接；把手通过螺栓螺母与顶板进行联接。为更好显示装配内容，图中未显示内容有4s电池一块，导线类(杜邦线，电机线)若干，螺栓螺母若干。

机器运作：机器尺寸为300mm*300mm，常规台阶的宽度为300—320mm。在有积雪的台阶左侧(人体面对台阶)放置机器(后端贴于台面)，通过高低不同的光电传感器对台面的检测，执行上台程序，在单片机控制下车体的后齿条下伸撑起后车身使后车轮搭于台 阶边缘，后齿条收回，车轮加速使车身行进一段距离，使前齿条贴于台面(这时由于车身倾斜，只有齿条下端贴台面)，再使车身前齿条下伸撑起车身(这时车身过半已在台面上)，随后收齿条上台。上台之后，程序控制电机驱动，是麦克纳母轮实现定点90°右旋转，之后，机器沿直线行进，并通过工具铲将积雪清理，至行驶至台阶末端时，机器前方的防掉台光电传感器，检测到地面停止行进，并执行程序，使车身定点90°左旋转后，再次执行上述的上台程序，直至清理完最后一阶台阶的积雪后关闭电源，完成清雪任务。