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济宁保洁智能控制系统设计与工作原理
1）济宁保洁激光雷达可以在半径为5米的范围内进行360°的二维平面扫描，产生空间的平面点云地图数字信息；2）通过HC-SR04超声波、红外线传感器采集高度50cm以下部分的环境障碍物信息，碰撞传感器检测是否发生碰撞。
3）济宁保洁微处理器通过点云数据的滤波算法将激光雷达采集的构图信息进行处理并建立地图，从而分析出障碍物的方向、角度、大小等信息来规划清洁路线；4）STM32微控制器控制伺服电机按路径规划算法得到的路径进行运动并控制清洁机构工作。控制系统结构框图如图3所示。
图3 控制系统硬件结构框图
2 硬件设计
在智能济宁保洁车的控制系统设计中，硬件部分占有很大的比重。包括传感器的选择、驱动电机的选取、电机驱动电路的设计、人机交互界面的设计、无线通信模块和供电模块的设计等。
2.1 传感器的选择
济宁保洁传感器是智能济宁保洁车的“感觉器官”，考虑到单一传感器难以满足设计需要，所以采用多传感器融合的设计方案。选用RPLIDAR激光雷达实现地图信息采集,采样率可调整，默认每秒采样2500点、扫描频率7Hz，角度分辨率为1度。并且可以通过调节旋转部分的电机电压来实现对角度分辨率、扫描频率等参数的调整。选用HC-SR04智能超声波传感器和夏普公司生产的GP2D12红外测距传感器，可实现近距离的非接触式距离感测功能，选用接触式的碰撞传感器，保证在发生碰撞时可以及时刹车。
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