防疫消殺機器人系統(tǒng)設(shè)計

防疫消殺機器人系統(tǒng)設(shè)計第1章緒論1.1研究目的及意義新型冠狀病毒疫情的爆發(fā)，使得全世界人民的生命和健康面臨著巨大的風(fēng)險。為了降低傳染風(fēng)險和及時排查疑似感染人員，公共場合的疫情防控作業(yè)是不容忽視的一環(huán)。常態(tài)化的環(huán)境消毒和對來訪者進行體溫測量成為了防疫工作中的常規(guī)操作，但是由于公共場合的人流量密集，這也大大地增加了工作人員的感染風(fēng)險。為了降低人員接觸帶來的交叉感染風(fēng)險，使用遠程智能機器人設(shè)備替代人工是最有效的解決方案。通過對公共場合的疫情防控需要及作業(yè)環(huán)境進行分析，本文設(shè)計的設(shè)備符合以下幾個要求：①能夠適應(yīng)復(fù)雜多變的作業(yè)環(huán)境；②精準(zhǔn)檢測來訪者的體溫；③可以進行消毒殺菌作業(yè)；④實現(xiàn)遠程操控作業(yè)；⑤設(shè)備能與控制端實現(xiàn)穩(wěn)定的信號傳輸；⑥操控便捷高效。1.2國內(nèi)外研究現(xiàn)狀隨著社會經(jīng)濟的迅速發(fā)展，各種智能機器人逐漸發(fā)展起來，借助機器人的技術(shù)，可以使得工作簡單化，提高整個工作的效率，并且不需要人親自接觸某些危險場所，同時具有龐大的市場需求。2022年，劉騰飛、呂償、潘光煥、王廷軒在《基于OpenMV與STM32防疫消殺機器人設(shè)計》文中談到北京達闥科技有限公司研發(fā)一款消毒機器人，可以實現(xiàn)對室內(nèi)環(huán)境的建圖，并且在運行時可以自主避障。2020年，陳新欣、葉承龍、陳嘉茂、朱春熙、李慧琪在《基于單片機的智能防疫消殺機器人的設(shè)計》文中講到，本研究采用直流減速電機作為防疫消殺機器人的動力裝置，直流減速電機的驅(qū)動選用H橋大功率驅(qū)動模塊BTS796模塊。在機器人行駛過程中，為了減少車輪與地面的摩擦，采用PWM脈沖進行調(diào)速，通過改變輸出高低電平的頻率，從而實現(xiàn)對電機轉(zhuǎn)速的控制。2021年，楊日容在《智能消殺防疫機器人》文中介紹了防疫消殺機器人的機械結(jié)構(gòu)由3個部分組成，分別是載重部分、驅(qū)動部分以及機械臂。在底盤載重設(shè)計方面，為了增強其承載能力，用四根工字形鋁型材采用打孔穿釘方式進行組裝，采用這種方式可以增加其承重能力。2022年，MassimilianoPau、BrunoLeban在《Patents;ResearchersSubmitPatentApplication,"TrolleyforCarryingGoods",forApproval(USPTO20170057531)》文章中講到馬來西亞學(xué)者設(shè)計出噴霧消毒機器人，以Arduino作為其控制核心，并且結(jié)合相機、超聲波傳感器、電機、WiFi等裝置進行防疫消殺。2019年，Politics&GovernmentWeek在《TheDesignofFishTankThermostatControllerBasedonTC89C52》文中，在設(shè)計過程中指定位置定位移動這一關(guān)鍵環(huán)節(jié)，采用了以最佳輸出為導(dǎo)向的新型算法控制，解決了傳統(tǒng)增量式PID不容易調(diào)試參數(shù)以及容易出現(xiàn)較大超調(diào)和偏差的問題。2018年，JournalofEngineering在《ChigooInteractiveTechnologyCo.Ltd.;PatentIssuedforTrolleyForCarryingItems》文中談?wù)撚《葘W(xué)者設(shè)計出自動切換紫外線消毒的機器人，用于檢測人體與物體，在檢測到人體時就自動停止，檢測到物體時自動進行防疫消殺。綜上所述，可以發(fā)現(xiàn)世界各國雖然對防疫機器人有著多樣化的設(shè)計，但無論是國內(nèi)還是國外的研究，由于消殺環(huán)境的復(fù)雜性，導(dǎo)致防疫消殺機器人都存在著一定的功能缺陷，很難滿足防疫消殺的需求。1.3主要研究內(nèi)容本文圍繞新型冠狀病毒肺炎疫情下公共場合的防疫需求進行設(shè)計，通過分析公共場合的防疫作業(yè)及防疫宣傳的需求，結(jié)合自動化控制技術(shù)及遠程控制技術(shù)，提出了使用遠程智能機器人設(shè)備替代人工進行防疫消毒作業(yè)的解決方案。采用智能化機器人設(shè)備進行防疫作業(yè)，工作人員只需要在后臺的控制中心操控設(shè)備即可對來訪人員進行溫度測量以及對環(huán)境進行殺菌消毒作業(yè)。防疫消殺機器人在防疫中的應(yīng)用和普及，能夠有效地降低工作人員的病毒感染風(fēng)險，大幅度提高防疫作業(yè)的工作效率。該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有:1.設(shè)備可實時監(jiān)測有無人員處在消殺機器人前方；2.設(shè)備監(jiān)測到有人員處在消殺機器人前方時，可對人員進行紅外無接觸測溫，并語音播報體溫；3.監(jiān)測人員體溫異常，語音播報示警；4.設(shè)備監(jiān)測有人員處在消殺機器人前方，并且體溫?zé)o異常時，對人員進行消毒：（1）語音播報開啟消毒；（2）開啟霧化消毒設(shè)備；（3）消毒時間可設(shè)定；（4）到達消毒時間停止霧化噴灑消毒液；（5）設(shè)備可實時監(jiān)測消毒設(shè)備內(nèi)消毒液體含量；（6）消毒液體含量不足，語音提示；第2章系統(tǒng)總體結(jié)構(gòu)2.1設(shè)計方案本文圍繞新型冠狀病毒肺炎疫情下公共場合的防疫需求進行設(shè)計，通過分析公共場合的防疫作業(yè)及防疫宣傳的需求，結(jié)合自動化控制技術(shù)及遠程控制技術(shù)，提出了使用遠程智能機器人設(shè)備替代人工進行防疫消毒作業(yè)的解決方案。采用智能化機器人設(shè)備進行防疫作業(yè)，工作人員只需要在后臺的控制中心操控設(shè)備即可對來訪人員進行溫度測量以及對環(huán)境進行殺菌消毒作業(yè)。防疫消殺機器人在防疫中的應(yīng)用和普及，能夠有效地降低工作人員的病毒感染風(fēng)險，大幅度提高防疫作業(yè)的工作效率。該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有:1.設(shè)備可實時監(jiān)測有無人員處在消殺機器人前方；2.設(shè)備監(jiān)測到有人員處在消殺機器人前方時，可對人員進行紅外無接觸測溫，并語音播報體溫；3.監(jiān)測人員體溫異常，語音播報示警；4.設(shè)備監(jiān)測有人員處在消殺機器人前方，并且體溫?zé)o異常時，對人員進行消毒：（1）語音播報開啟消毒；（2）開啟霧化消毒設(shè)備；（3）消毒時間可設(shè)定；（4）到達消毒時間停止霧化噴灑消毒液；（5）設(shè)備可實時監(jiān)測消毒設(shè)備內(nèi)消毒液體含量；（6）消毒液體含量不足，語音提示。圖2.1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)框圖2.2功能需求分析2.2.1技術(shù)路線（1）硬件部分需要單片機STM32F103C8T6、傳感器、紅外傳感器模塊、蜂鳴器模塊；（2）軟件平臺程序用keil5；（3）畫原理圖用AD；（4）編程語言用C語言；2.2.2預(yù)期結(jié)果通過對系統(tǒng)的布設(shè)和完善，最終完成防疫消殺機器人系統(tǒng)設(shè)計預(yù)期有如下成果：1.設(shè)備可實時監(jiān)測有無人員處在消殺機器人前方；2.設(shè)備監(jiān)測到有人員處在消殺機器人前方時，可對人員進行紅外無接觸測溫，并語音播報體溫；3.監(jiān)測人員體溫異常，語音播報示警；4.設(shè)備監(jiān)測有人員處在消殺機器人前方，并且體溫?zé)o異常時，對人員進行消毒：（1）語音播報開啟消毒；（2）開啟霧化消毒設(shè)備；（3）消毒時間可設(shè)定；（4）到達消毒時間停止霧化噴灑消毒液；5.設(shè)備可實時監(jiān)測消毒設(shè)備內(nèi)消毒液體含量；6.消毒液體含量不足，語音提示。2.3單片機型號選擇51單片機ROM和RAM容量小，以及外設(shè)資源非常有限，不太適合做復(fù)雜的產(chǎn)品。雖然STC51相對傳統(tǒng)的速度有幾倍提升，但與其他處理器相比，處理速度和計算能力都較為有限。對于功能都多的產(chǎn)品依然非常吃力。相對使用更為普及的ARM、AVR等控制器，學(xué)習(xí)曲線較高，開發(fā)成本更高。并且開源資料相對較少，支持工具有限。所以，一般STC51作為教學(xué)用途比較多，不適合實際產(chǎn)品開發(fā)。STM32系列單片機是一款高性能，功能強大的系列單片機。該系列單片機常被用于要求低成本、高性能和低功耗的嵌入式應(yīng)用程序，其在功耗和集成方面也展現(xiàn)出良好的性能。由于其便捷的工具和簡單的結(jié)構(gòu)并且結(jié)合了強大的功能性，在業(yè)界很受歡迎。主控制芯片選擇STM32F103C8T6，STM32F103C8T6是由意法半導(dǎo)體集團基于STM32系列ARMCortex-M內(nèi)核開發(fā)的一款具有64KB的程序存儲器的32位微控制器。其工作時需要2V~3.6V的電壓和-40℃~85℃環(huán)境溫度。因此采用STM32F103C8T6作為主控芯片。圖2.2STM32fl03c8t6芯片圖本設(shè)計采用的最小系統(tǒng)如下圖。圖2.3STM32fl03c8t6最小系統(tǒng)原理圖第3章系統(tǒng)的硬件部分設(shè)計3.1系統(tǒng)總體設(shè)計本文圍繞新型冠狀病毒肺炎疫情下公共場合的防疫需求進行設(shè)計，通過分析公共場合的防疫作業(yè)及防疫宣傳的需求，結(jié)合自動化控制技術(shù)及遠程控制技術(shù)，提出了使用遠程智能機器人設(shè)備替代人工進行防疫消毒作業(yè)的解決方案。采用智能化機器人設(shè)備進行防疫作業(yè)，工作人員只需要在后臺的控制中心操控設(shè)備即可對來訪人員進行溫度測量以及對環(huán)境進行殺菌消毒作業(yè)。防疫消殺機器人在防疫中的應(yīng)用和普及，能夠有效地降低工作人員的病毒感染風(fēng)險，大幅度提高防疫作業(yè)的工作效率。該系統(tǒng)應(yīng)完成的主要功能有:1.設(shè)備可實時監(jiān)測有無人員處在消殺機器人前方；2.設(shè)備監(jiān)測到有人員處在消殺機器人前方時，可對人員進行紅外無接觸測溫，并語音播報體溫；3.監(jiān)測人員體溫異常，語音播報示警；4.設(shè)備監(jiān)測有人員處在消殺機器人前方，并且體溫?zé)o異常時，對人員進行消毒：（1）語音播報開啟消毒；（2）開啟霧化消毒設(shè)備；（3）消毒時間可設(shè)定；（4）到達消毒時間停止霧化噴灑消毒液；（5）設(shè)備可實時監(jiān)測消毒設(shè)備內(nèi)消毒液體含量；（6）消毒液體含量不足，語音提示。3.2系統(tǒng)的主要功能模塊設(shè)計3.2.1人體紅外傳感器模塊設(shè)計紅外傳感系統(tǒng)是用紅外線為介質(zhì)的測量系統(tǒng)，按照功能可分成五類，按探測機理可分成為光子探測器和熱探測器。紅外傳感技術(shù)已經(jīng)在現(xiàn)代科技、國防和工農(nóng)業(yè)等領(lǐng)域獲得了廣泛的應(yīng)用。紅外線對射管的驅(qū)動分為電平型和脈沖型兩種驅(qū)動方式。由紅外線對射管陣列組成分離型光電傳感器。該傳感器的創(chuàng)新點在于能夠抵抗外界的強光干擾。太陽光中含有對紅外線接收管產(chǎn)生干擾的紅外線，該光線能夠?qū)⒓t外線接收二極管導(dǎo)通，使系統(tǒng)產(chǎn)生誤判，甚至導(dǎo)致整個系統(tǒng)癱瘓。本傳感器的優(yōu)點在于能夠設(shè)置多點采集，對射管陣列的間距和陣列數(shù)量可根據(jù)需求進行選取。如圖3.1人體紅外傳感器。圖3.1紅外傳感器原理圖3.2.2LED顯示屏模組模塊設(shè)計本屏所用的驅(qū)??動IC??為S??SD1??306??;SSD1306嵌入了對比度控制、顯示RAM和振蕩器，減少了顯示器的數(shù)量外部元件和功耗。它有256步亮度控制。數(shù)據(jù)/命令通過硬件可選的通用MCU6800/8000系列兼容并行接口發(fā)送，I2C接口或串行外圍設(shè)備接口。它適用于許多緊湊的便攜應(yīng)用程序，其具??有內(nèi)部??升壓功??能;所??以在設(shè)??計的時??候不需??要再專??一設(shè)計??升壓電??路，當(dāng)??然了本??屏也可??以選用??外部升??壓。SS??D13??06的??每頁包??含了1??28個??字節(jié)，??總共8??頁，這??樣剛好??是1??28*??64??的點陣??大小。??這點與??1.3??寸OL??ED??驅(qū)動I??CS??SD1??106??稍有??不同，??SSD??110??6每??頁是1??32??個字節(jié)??，也是??8頁。??所以在??用0??.96??寸OL??ED??移植1??.3寸??OLE??D程序??的時候??需要將??0.??96寸??的顯示??地址向??右偏移??2，??這樣顯??示就正??常了;??否則在??用1.??3寸的??時候1??.3寸??屏右邊??會有??4個像??素點寬??度顯示??不正常??或是全??白，其??它的??SSD??130??6和??SSD??110??6區(qū)??別不大??。LED顯示屏原理圖如下圖。圖3.2LED顯示屏模組原理圖3.2.3lu90614紅外測溫模塊設(shè)計LU90614接口定義：LU90614模塊VCC：3.3-5.5V直流電源正極；T（TXD）：接TTL板或目標(biāo)MCU的TXD端；R（RXD）：接TTL板或目標(biāo)MCU的RXD端；GND：電源負極R為通信口，電平3.3V、5V兼容。）LU90614通信協(xié)議1.波特率9600，數(shù)據(jù)位8，停止位1，無奇偶校驗；2.設(shè)置的參數(shù)可掉電保存；3.體溫模式發(fā)送指令：0XFA0XC50XBF；4.物溫模式發(fā)送指令：0XFA0XC60XC0；5.開始測溫并上傳溫度指令0XFA0XCA0XC4；6.溫度值回傳指令：一包數(shù)據(jù)：包頭+指令+DataH+DataL+保留位1+保留位2+保留位3+保留位4+校驗位包頭：0XFE，為固定包頭；指令：0XAA，此時為物溫模式，DataH為物溫整數(shù)位，DataL為小數(shù)位，單位攝氏度；0XAC，此時為體溫模式，DataH為體溫整數(shù)位，DataL為小數(shù)位，單位攝氏度。校驗位=包頭+包頭+指令+DataH+DataL+保留位1+保留位2+保留位3+保留位4，溢出時只保留低8位。7.舉例1（測量當(dāng)前物溫）：發(fā)送：0XFA0XC60XC0（如果當(dāng)前為體溫測量模式可不發(fā)）0XFA0XCA0XC4回傳：0XFE0XAA0X280X1E0X000X000X000X000XEE回傳數(shù)據(jù)解析：當(dāng)前物溫40.3攝氏度。舉例2（測量當(dāng)前體溫）：發(fā)送：0XFA0XC50XBF（如果當(dāng)前為體溫測量模式可不發(fā)）0XFA0XCA0XC4回傳：0XFE0XAC0X280X1E0X000X000X000X000XF0回傳數(shù)據(jù)解析：當(dāng)前體溫40.3攝氏度。lu90614紅外測溫模組原理圖如下圖。圖3.3lu90614紅外測溫傳感器原理圖3.2.4液位傳感器模塊設(shè)計液位傳感器(靜壓液位計/液位變送器/液位傳感器/水位傳感器)是一種測量液位的壓力傳感器。靜壓投入式液位變送器(液位計)是基于所測液體靜壓與該液體的高度成比例的原理，采用國外先進的隔離型擴散硅敏感元件或陶瓷電容壓力敏感傳感器，將靜壓轉(zhuǎn)換為電信號，再經(jīng)過溫度補償和線性修正，轉(zhuǎn)化成標(biāo)準(zhǔn)電信號(一般為4~20mA/1~5VDC)。分為兩類:一類為接觸式，包括單法蘭靜壓/雙法蘭差壓液位變送器，浮球式液位變送器，磁性液位變送器，投入式液位變送器，電動內(nèi)浮球液位變送器，電動浮筒液位變送器，電容式液位變送器，磁致伸縮液位變送器，伺服液位變送器等。第二類為非接觸式，分為超聲波液位變送器，雷達液位變送器等靜壓投入式液位變送器(液位計)適用于石油化工、冶金、電力、制藥、供排水、環(huán)保等系統(tǒng)和行業(yè)的各種介質(zhì)的液位測量。精巧的結(jié)構(gòu)，簡單的調(diào)校和靈活的安裝方式為用戶輕松地使用提供了方便。4~20mA、0~5v、0~10mA等標(biāo)準(zhǔn)信號輸出方式由用戶根據(jù)需要任選。投入式液位變送器利用流體靜力學(xué)原理測量液位，是壓力傳感器的一項重要應(yīng)用。采用特種的中間帶有通氣導(dǎo)管的電纜及專門的密封技術(shù)，既保證了傳感器的水密性，又使得參考壓力腔與環(huán)境壓力相通，從而保證了測量的高精度和高穩(wěn)定性。原理圖如下圖。圖3.4液位傳感器原理圖3.2.5消殺模塊設(shè)計消殺模塊主要是5V繼電器和霧化裝置時控制，防疫噴霧消毒機器人是采用超聲霧化各種消毒液，并通過高速氣流將霧化后的霧滴彌散到消毒區(qū)域?qū)崿F(xiàn)消毒。可以代替人對室內(nèi)空間物表和空氣進行360°無死角消毒，避免因消毒而造成的人員感染。機器人可以通過自主導(dǎo)航、自主避障的移動方式抵達消毒區(qū)域，進行360°無死角消毒。同時支持手機/Pad遠程遙控，對消毒場所快速、高效、集中消毒。超聲霧化器:利用超聲原理，將藥液霧化。超聲霧化器的噴霧?器對霧?粒無選?擇性，?所以產(chǎn)?生的藥?物顆粒?大部分?僅能沉?積在口??腔、喉?部等上?呼吸道?，而且?由于肺?部的沉?積量很?少，不?能有效?治療下呼吸?道疾病。?同時，?由于超?聲波霧?化器產(chǎn)?生的霧?粒大，?霧化快?，導(dǎo)致?患者吸?入過多?的水蒸?氣，使?呼吸道?濕化，?呼吸道?內(nèi)原先?部分堵?塞支氣?管的干?稠分泌?物吸收?水分后?膨脹，?加大呼?吸道阻?力，可?能會產(chǎn)?生缺氧?現(xiàn)象，?且超聲?波霧化?器會使?藥液結(jié)?成水珠?掛在內(nèi)?腔壁上?，對下?呼吸道?疾病效?果不佳?，對藥?物需求?量大，?造成浪?費的現(xiàn)?象。圖3.5消殺模塊原理圖3.2.6語音播報模塊設(shè)計該模塊是由繼電器JQ6500和喇叭組成。JQ6500是一個提供串口的MP3芯片，完美的集成了MP3、WMV的硬解碼。同時軟件支持TF卡驅(qū)動，支持電腦直接更新spilash的內(nèi)容，支持FAT16、FAT32文件系統(tǒng)。通過簡單的串口指令即可完成播放指定的音樂，以及如何播放音樂等功能，無需繁瑣的底層操作，使用方便，穩(wěn)定可靠是此款產(chǎn)品的最大特點。另外該芯片也是深度定制的產(chǎn)品，專為固定語音播放領(lǐng)域開發(fā)的低成本解決方案。其優(yōu)點也是非常之多，首先，完全支持FAT16、FAT32文件系統(tǒng)，最大支持32G的TF卡，支持32G的U盤、64M字節(jié)的NORFLASH。其次，多種控制模式，串口模式、AD按鍵控制模式，并且，音頻數(shù)據(jù)按文件夾排序，最多支持100個文件夾，每隔文件夾可以分配1000首歌曲，最后，可以通過單片機串口進行控制播放指定的音樂。圖3.6消殺模塊原理圖第4章系統(tǒng)的軟件設(shè)計4.1軟件主流程圖本文圍繞新型冠狀病毒肺炎疫情下公共場合的防疫需求進行設(shè)計，通過分析公共場合的防疫作業(yè)及防疫宣傳的需求，結(jié)合自動化控制技術(shù)及遠程控制技術(shù)，提出了使用遠程智能機器人設(shè)備替代人工進行防疫消毒作業(yè)的解決方案。采用智能化機器人設(shè)備進行防疫作業(yè)，工作人員只需要在后臺的控制中心操控設(shè)備即可對來訪人員進行溫度測量以及對環(huán)境進行殺菌消毒作業(yè)。防疫消殺機器人在防疫中的應(yīng)用和普及，能夠有效地降低工作人員的病毒感染風(fēng)險，大幅度提高防疫作業(yè)的工作效率。系統(tǒng)整體流程表如下圖所示。圖4.1整體流程圖4.2紅外測溫模塊的軟件設(shè)計紅外測溫傳感器是一種用于測量目標(biāo)物體表面溫度的設(shè)備。它通過檢測目標(biāo)物體發(fā)出的紅外輻射并將其轉(zhuǎn)化為電信號來實現(xiàn)溫度測量。以下是紅外測溫傳感器的硬件電路設(shè)計：選擇適合的紅外測溫傳感器模塊，例如LU90614，該模塊具有內(nèi)置的紅外傳感器和環(huán)境溫度傳感器，可方便地測量目標(biāo)物體和環(huán)境的溫度。選擇一款適用的微控制器單元，基于32單片機的芯片，這個單元將用于控制紅外傳感器模塊、數(shù)據(jù)處理和顯示等功能。設(shè)計穩(wěn)定的電源電路，確保紅外測溫傳感器和微控制器單元獲得所需的電源供應(yīng)。紅外傳感器模塊輸出的信號可能需要進行放大、濾波和放大等處理。這些處理可以通過使用運算放大器、濾波器和放大器等電路來完成，以確保準(zhǔn)確的溫度測量。根據(jù)需要，添加語音模塊來播報測量得到的溫度數(shù)值。此外，還可以設(shè)計數(shù)據(jù)處理電路，模數(shù)轉(zhuǎn)換器和數(shù)字信號處理器，以實現(xiàn)數(shù)據(jù)的進一步處理和分析。基于上述電路設(shè)計，進行PCB（PrintedCircuitBoard，印刷電路板）的布線和設(shè)計，確保電路的可靠性、穩(wěn)定性和可維護性。以上是紅外測溫傳感器的硬件電路設(shè)計，在進行硬件電路設(shè)計時，確保正確使用和連接各個組件，并遵循電路設(shè)計的最佳實踐和標(biāo)準(zhǔn)。圖4.2紅外測溫子程序流程圖4.3顯示模塊軟件的設(shè)計在設(shè)計中需要顯示當(dāng)前環(huán)境的顏色信息。系統(tǒng)使用液晶顯示數(shù)據(jù),STM32單片機初始化完成后顯示屏?xí)詣訉懣刂谱?，控制字為單片機中獲得的數(shù)據(jù)，隨后顯示出來。如圖為顯示模塊流程圖。圖4.3OLED顯示子程序流程圖4.4液位傳感器模塊的軟件設(shè)計液位傳感器是一種用于檢測液體水平高度的設(shè)備。軟件程序設(shè)計的目標(biāo)是獲取傳感器輸出的數(shù)據(jù)，并進行適當(dāng)?shù)奶幚砗团袛啵詫崿F(xiàn)對液位的準(zhǔn)確測量和控制。下面是液位傳感器的軟件程序設(shè)計：初始化：在程序開始時，進行傳感器和相關(guān)硬件的初始化設(shè)置。這包括配置傳感器接口、選擇合適的采樣頻率和精度，以及初始化數(shù)據(jù)處理所需的變量。讀取傳感器數(shù)據(jù)：通過傳感器接口讀取液位傳感器輸出的數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)處理：對讀取的傳感器數(shù)據(jù)進行處理，以得到液位的準(zhǔn)確數(shù)值。這可能涉及數(shù)據(jù)的濾波、校準(zhǔn)、線性化或其他數(shù)學(xué)運算，以根據(jù)傳感器的特性轉(zhuǎn)換為實際液位值。液位判斷與控制：根據(jù)液位的數(shù)值進行判斷和控制?？梢栽O(shè)置閾值或范圍來確定液位的狀態(tài)（如低液位、正常液位、高液位），并采取相應(yīng)的控制措施，如報警、自動注水或排水等。數(shù)據(jù)輸出與顯示：根據(jù)需要，將處理后的液位數(shù)據(jù)輸出到外部設(shè)備或顯示器上，以便用戶或其他系統(tǒng)實時監(jiān)測液位變化?？梢允褂么型ㄐ沤涌冢ㄈ鏤ART）或其他協(xié)議來傳輸數(shù)據(jù)。循環(huán)運行：將上述步驟置于一個循環(huán)中，以實現(xiàn)連續(xù)的液位檢測和控制。程序會不斷讀取傳感器數(shù)據(jù)、進行處理和判斷，并根據(jù)需要更新輸出和控制狀態(tài)。上述描述是液位傳感器軟件程序設(shè)計，具體的設(shè)計會根據(jù)液位傳感器的類型、接口和應(yīng)用需求而有所差異。圖4.4液位傳感器子程序流程圖4.5紅外傳感器模塊的軟件設(shè)計本設(shè)計所用的紅外傳感器就采用這種雙探測元的結(jié)構(gòu)。其工作電路原理及設(shè)計電路在VCC電源端利用CI和R2來穩(wěn)定工作電壓，同樣輸出端也多加了穩(wěn)壓元件穩(wěn)定信號。當(dāng)檢測到人體移動信號時，電荷信號經(jīng)過FET放大后，經(jīng)過C2，R1的穩(wěn)壓后使輸出變?yōu)楦唠娢?，再?jīng)過NPN的轉(zhuǎn)化，輸出OUT為低電平。流程圖如下。圖4.5紅外傳感器模塊流程圖

第5章系統(tǒng)測試5.1系統(tǒng)實物圖圖5.1系統(tǒng)完整實物圖5.2測試原理開啟開關(guān)后，手動設(shè)置上位機中溫度的上下限。并觀察上方有溫度傳感器、紅外感應(yīng)傳感器所獲得的實時數(shù)據(jù)。若此時的溫度位于正常范圍內(nèi)則正常工作，若此時溫度不在正常范圍內(nèi)則系統(tǒng)報警。圖5.2噴霧時間調(diào)節(jié)模塊實物圖5.3oled顯示屏功能模塊測試開啟開關(guān)后，手動設(shè)置上位機中溫度的上下限。并觀察上方有溫度傳感器、紅外感應(yīng)傳感器所獲得的實時數(shù)據(jù)。OLED顯示屏實時顯示數(shù)據(jù)，對于不正常的數(shù)據(jù)及時傳送，并發(fā)出報警。圖5.2oled顯示屏功能模塊實物圖5.5紅外傳感器模塊測試開啟后，紅外感應(yīng)傳感器所獲得的實時數(shù)據(jù)。若此時的無人，則待機等待運行，若此時有人，則進行紅外測溫檢測人員提體溫，如果不在正常范圍內(nèi)則系統(tǒng)報警。圖5.4紅外傳感器功能模塊實物圖5.6液位傳感器模塊測試打開開關(guān)后，系統(tǒng)檢測到人體，并經(jīng)系統(tǒng)檢測體溫之后，若體溫正常則進行語音播報溫度信息并開啟噴霧進行消毒處理。圖5.5噴霧傳感器模塊實物圖第6章總結(jié)與展望6.1總結(jié)系統(tǒng)軟件的調(diào)試過程并不是一帆風(fēng)順，在調(diào)試過程中出現(xiàn)了一些錯誤。但在老師的輔導(dǎo)下，我總算發(fā)現(xiàn)了問題，并糾正了設(shè)計中的錯誤和不科學(xué)的地方。設(shè)計方案中的問題和解決方法主要包含下面一些層面。(1)在功率模塊模擬仿真過程中，發(fā)現(xiàn)調(diào)試輸出值一直達不上設(shè)計規(guī)定。查驗基本原理錯誤后，發(fā)現(xiàn)電路板焊接時出現(xiàn)了一些技術(shù)問題，于是重新焊接。(2)應(yīng)用仿真軟件，發(fā)現(xiàn)錯誤代碼。然后調(diào)整，發(fā)現(xiàn)在啟用程序流程時，單片機沒有正常復(fù)位，在程序流程中添加復(fù)位程序流程后才獲得準(zhǔn)確的結(jié)果。(3)在模擬仿真時，一直提醒端口號P0存有邏輯錯誤。盡管不危害效果的輸出，但在具體印刷制版過程中確實會危害電源電路。之后通過調(diào)研發(fā)現(xiàn)，數(shù)據(jù)信息發(fā)送錯誤代碼表明時，未能分辨忙碌情況。之后在制定中添加忙碌情況分辨后，系統(tǒng)軟件工作中一切正常，數(shù)據(jù)信息口也沒有提醒邏輯錯誤。6.2展望隨著深度學(xué)習(xí)、運動控制、大數(shù)據(jù)技術(shù)等先進技術(shù)的應(yīng)用，消毒機器人在功能和應(yīng)用場景上將會進一步的提升和完善。例如：實現(xiàn)快速部署和多手段復(fù)合消毒；針對不同區(qū)域?qū)崿F(xiàn)定點分類消毒；優(yōu)化消毒模式及運動路徑，減少消毒用品浪費；豐富消毒用品種類，實現(xiàn)藥品智能配比、輸送，實時監(jiān)測用品流量，提高消毒成效；具備人體檢測功能，防止對人員造成傷害；優(yōu)化視覺檢測算法，可精準(zhǔn)檢測醫(yī)護人員、患者等形體輪廓，實現(xiàn)快速定位消殺；實現(xiàn)消毒清潔一體化操作，集成消毒、清掃、烘干多種方式，按需定制操作模式；實現(xiàn)環(huán)境樣本回收，搜集消毒區(qū)域樣本，輔助檢測人員快速判斷消毒成果；提高產(chǎn)品自身防護等級，可進入高輻射、高溫、高病菌場所開展作業(yè)；拓展產(chǎn)品落地場景，通過更換備品實現(xiàn)農(nóng)田、果園、養(yǎng)殖場等生產(chǎn)性場所的藥物和水體噴灑。

參考文獻[1]劉騰飛;呂償;潘光煥;王廷軒.基于OpenMV與STM32防疫消殺機器人設(shè)計.河南科技.2022.[2]陳新欣;葉承龍;陳嘉茂;朱春熙;李慧琪.基于單片機的智能防疫消殺機器人的設(shè)計[C],電子制作.2021.[3]楊日容.智能消殺防疫機器人[C],中國農(nóng)村科技.2022.[4]楊雨琪.農(nóng)機裝備在新冠肺炎疫情消殺中的應(yīng)用[M].軟件,2020.[5]崔承毅，王開宇，高慶華，等.基于智能小車的模塊化教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計［J］.實驗技術(shù)與管理，2018（8）：192-195.[6]翟彥飛.一種自動搬運小車的機械裝置設(shè)計研究[M].中國設(shè)備工程,2021.[7]安石莉.防疫消殺巡檢機器人定位導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計[P].寧夏大學(xué),2022.[8]龍賜.遠程視像監(jiān)控系統(tǒng)的開發(fā)研究[P].湖南師范大學(xué),2020,.[9]彭川桃;杜忠杰.基于AT89S52單片機的智能搬運小車設(shè)計[J].無線互聯(lián)科技.2020[10]楊東霖.疫情背景下地鐵智能消毒機器人的設(shè)計研究[M]. 魯迅美術(shù)學(xué)院.2022[11]DengguiWang;XinlingMa. DesignofAutomatedGuidedVehicleforConveyingObjects.[M].2019[12]MassimilianoPau;;BrunoLeban.CharacterizationofPullingForcesExertedbyPrimarySchoolChildrenWhileCarryingTrolleyBags.2022.[13]Politics&GovernmentWeek.Patents;ResearchersSubmitPatentApplication,"TrolleyforCarryingGoods",forApproval(USPTO20170057531).2019[14]GrigorovOtto;DruzhyninEvgenij;StrizhakVsevolod.Numericalsimulationofthedynamicsofthesystem"trolley–load–carryingrope"inacablecrane[P].M2Presswire.2020[15]JournalofEngineering;ChigooInteractiveTechnologyCo.Ltd.;PatentIssuedforTrolleyForCarryingItems(USPTO10,086,859).2018.[16]何苗，吳永剛，陳金花.基于STM32的數(shù)字舵機控制系統(tǒng)[J].水雷戰(zhàn)與艦船防護，2015（1）：52-54.[17]寧春雷，劉凡齊，孫在尚.基于STM32的多自由度機械臂設(shè)計[J].電子世界，2017（9）：118.[18]崔承毅，王開宇，高慶華，等.基于智能小車的模塊化教學(xué)系統(tǒng)設(shè)計[J].實驗技術(shù)與管理，2018（8）：192-195..[19]TheScienceNews-Lette．ChristmasFlowersKeptFreshinFreezingLocker.2022[20]TheScienceNews-Lette．ChristmasFlowersKeptFreshinFreezingLocker.2021.[21]EdgarH，Callaway.CUTFLOWERSKEPTFRESHBYASPIRIN.2020[22]ChristophA.BeeckenDipl．GlobalMarketsforControlledIntelligent,PreservationandforFoodandBeverages[J]．Beton‐undStahlbetonbau.2020[23]FarahaniS.GlobalMarketsforControlledIntelligent,PreservationandforFoodandBeverages[M]．Newnes.2019.附錄電路圖源代碼******************************************************************************/#include<stdint.h>/*definecompilerspecificsymbols*/#ifdefined(__CC_ARM)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforARMCompiler*/#define__INLINE__inline/*!<inlinekeywordforARMCompiler*/#elifdefined(__ICCARM__)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforIARCompiler*/#define__INLINEinline/*!<inlinekeywordforIARCompiler.OnlyavaiableinHighoptimizationmode!*/#elifdefined(__GNUC__)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforGNUCompiler*/#define__INLINEinline/*!<inlinekeywordforGNUCompiler*/#elifdefined(__TASKING__)#define__ASM__asm/*!<asmkeywordforTASKINGCompiler*/#define__INLINEinline/*!<inlinekeywordforTASKINGCompiler*/#endif/*###################CompilerspecificIntrinsics###########################*/#ifdefined(__CC_ARM)/*RealViewCompiler*/__ASMuint32_t__get_PSP(void){mrsr0,pspbxlr}__ASMvoid__set_PSP(uint32_ttopOfProcStack){msrpsp,r0bxlr}__ASMuint32_t__get_MSP(void){mrsr0,mspbxlr}__ASMvoid__set_MSP(uint32_tmainStackPointer){msrmsp,r0bxlr}__ASMuint32_t__REV16(uint16_tvalue){rev16r0,r0bxlr}__ASMint32_t__REVSH(int16_tvalue){revshr0,r0bxlr}#if(__ARMCC_VERSION<400000)__ASMvoid__CLREX(void){clrex}__ASMuint32_t__get_BASEPRI(void){mrsr0,basepribxlr}__ASMvoid__set_BASEPRI(uint32_tbasePri){msrbasepri,r0bxlr}__ASMuint32_t__get_PRIMASK(void){mrsr0,primaskbxlr}__ASMvoid__set_PRIMASK(uint32_tpriMask){msrprimask,r0bxlr}__ASMuint32_t__get_FAULTMASK(void){mrsr0,faultmaskbxlr}__ASMvoid__set_FAULTMASK(uint32_tfaultMask){msrfaultmask,r0bxlr}__ASMuint32_t__get_CONTROL(void){mrsr0,controlbxlr}__ASMvoid__set_CONTROL(uint32_tcontrol){msrcontrol,r0bxlr}#endif/*__ARMCC_VERSION*/#elif(defined(__ICCARM__))/*ICCCompiler*//*IARiccarmspecificfunctions*/#pragmadiag_suppress=Pe940uint32_t__get_PSP(void){__ASM("mrsr0,psp");__ASM("bxlr");}void__set_PSP(uint32_ttopOfProcStack){__ASM("msrpsp,r0");__ASM("bxlr");}uint32_t__get_MSP(void){__ASM("mrsr0,msp");__ASM("bxlr");}void__set_MSP(uint32_ttopOfMainStack){__ASM("msrmsp,r0");__ASM("bxlr");}uint32_t__REV16(uint16_tvalue){__ASM("rev16r0,r0");__ASM("bxlr");}uint32_t__RBIT(uint32_tvalue){__ASM("rbitr0,r0");__ASM("bxlr");}uint8_t__LDREXB(uint8_t*addr){__ASM("ldrexbr0,[r0]");__ASM("bxlr");}uint16_t__LDREXH(uint16_t*addr){__ASM("ldrexhr0,[r0]");__ASM("bxlr");}uint32_t__LDREXW(uint32_t*addr){__ASM("ldrexr0,[r0]");__ASM("bxlr");}uint32_t__STREXB(uint8_tvalue,uint8_t*addr){__ASM("strexbr0,r0,[r1]");__ASM("bxlr");}uint32_t__STREXH(uint16_tvalue,uint16_t*addr){__ASM("strexhr0,r0,[r1]");__ASM("bxlr");}uint32_t__STREXW(uint32_tvalue,uint32_t*addr){__ASM("strexr0,r0,[r1]");__ASM("bxlr");}#pragmadiag_default=Pe940#elif(defined(__GNUC__))/*GNUCompiler*//*GNUgccspecificfunctions*/uint32_t__get_PSP(void)__attribute__((naked));uint32_t__get_PSP(void){uint32_tresult=0;__ASMvolatile("MRS%0,psp\n\t""MOVr0,%0\n\t""BXlr\n\t":"=r"(result));return(result);}void__set_PSP(uint32_ttopOfProcStack)__attribute__((naked));void__set_PSP(uint32_ttopOfProcStack){__ASMvolatile("MSRpsp,%0\n\t""BXlr\n\t"::"r"(topOfProcStack));}uint32_t__get_MSP(void)__attribute__((naked));uint32_t__get_MSP(void){uint32_tresult=0;__ASMvolatile("MRS%0,msp\n\t""MOVr0,%0\n\t""BXlr\n\t":"=r"(result));return(result);}void__set_MSP(uint32_ttopOfMainStack)__attribute__((naked));void__set_MSP(uint32_ttopOfMainStack){__ASMvolatile("MSRmsp,%0\n\t""BXlr\n\t"::"r"(topOfMainStack));}uint32_t__get_BASEPRI(void){uint32_tresult=0;__ASMvolatile("MRS%0,basepri_max":"=r"(result));return(result);}void__set_BASEPRI(uint32_tvalue){__ASMvolatile("MSRbasepri,%0"::"r"(value));}uint32_t__get_PRIMASK(void){uint32_tresult=0;__ASMvolatile("MRS%0,primask":"=r"(result));return(result);}void__set_PRIMASK(uint32_tpriMask){__ASMvolatile("MSRprimask,%0"::"r"(priMask));}uint32_t__get