水中机器人电控方案设计

一、机器人三视图

二、电控方案

2.1 识别及控制设计思路

2.2 器件选择及实施方案

三、程序设计

水中机器人的程序设计基于uC/OS-Ⅲ实时操作系统进行开发，左边为程序的整体流程图，程序流程中，我们使用UCOS创建了5个主要任务，具体任务的功能如下：

1. 串口任务：串口任务中串口二用于与OpenMV通信，接收识别的水管位置信息以及障碍物的形状信息，同时串口一外接了蓝牙用于启动整体系统。
2. RGB任务：RGB任务使用了 WS2812彩灯模块，采用单总线的方式编程，任务中通过传递的不同信号量进行不同颜色点灯操作。
3. OLED任务：接收其他任务需要显示的消息，将其显示在OLED上。
4. 电机控制任务： 读取陀螺仪当前的角度数据，带入角度环输出到电调上，维持机器人的平衡，同时通过上位机传过来的角度数据，维持机器人前进方向，读取水压数据，带入PID算法，维持水深。
5. 水压检测任务： 通过IIC读取水压传感器数据，将压强数据发送给其他任务。

程序流程图如下：

四、硬件设计

电路原理图如下图所示，团队考虑水下机器人的主板容易损坏，设计思路为设计一块底板，预留接口，连接其他模块，方便替换，图中预留的接口分别为STM32F103C8T6最小系统板接口，上位机通信接口，水深传感器接口，OLED显示模块接口，6050模块接口，蓝牙模块接口，开关，以及舵机PWM接口，电源供电方式采用电调自身降压到5V给单片机进行供电。以下为各部分模块的介绍：

1. STM32F103C8T6模块：两路排母接口，连接C8T6最小系统板， 引出各个IO口通过底部PCB连接到各个模块，进行控制。
2. 上位机通信串口，采用4脚排针，引出串口二的VCC、GND、RX、TX与OpenMV连接。
3. OLED排针接口，与主控板上硬件SPI相连接。
4. MPU6050陀螺仪模块，使用模拟IIC与开发板连接。
5. 蓝牙模块通信串口，使用排母将单片机串口二的RX、TX与蓝牙连接在一起。
6. 六路PWM输出接口，信号端与C8T6主控TIM1和TIM3的PWM输出连接。

电路原理图：

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