首届青年科技创新大赛
系列文章涉及到多方面的知识，为此我也提供了丰富的参考资料，包括Openmv识别程序、主控的赛前程序、参考三维模型、串口屏界面、陀螺仪HWT101程序资料、步进电机及主控板的PCB文件等内容。提供的资料除了主控程序和openmv识别程序需要付费几元下载，其他都是免费滴。
此外，建议大家先阅读系列文章，发现程序对自己有参考价值再下载，毕竟程序依赖于硬件，openmv识别程序可以运行，但是主控的程序必然是无法正常运行滴。免费资料打包如下，我目前已经把知乎上关于工训的文章都重新整理并发布在了WX【Poao】上，如果大家更喜欢在微信上面阅读，可以关注一下~
Openmv例子包中提供了Openmv识别程序及其与arduino的串口通信程序。Openmv程序中包含串口接收、串口发送、二维码识别、物料识别等内容。更多内容也可以参考下载链接，链接中对程序内容进行了详细的介绍。在demo大师平台上的累积下载人数已有200+，但由于demo大师平台不稳定了(偶尔打不开...)，目前只能将代码进行转移，并以付费文章的形式发布（付费后文末有具体下载链接）。
使用淘晶驰串口屏显示任务码、识别出来的物料顺序和计算出来的机械臂动作顺序。任务码显示为规则要求，而后面两项显示内容用于程序调试。
关于我们的控制系统框架，可以参考下文，文章中详细介绍了我们的小车中控制系统各个模块之间的连接关系，包括对下面的PCB板的相关介绍。
控制系统硬件组成：2021-工训智能物流搬运-控制系统硬件组成直接使用mega2560那个大板子接线不方便，所以我们搞了一块PCB板，把需要的接口引出。买个现成的mega2560 mini直接插在pcb板子上面就可。PCB中引脚孔间距都是。控制系统中还需要给步进电机、循迹、串口屏等元器件进行供电，为此绘制了一块步进电机驱动板，可以实现诸多功能。
如果采用与我们相同的方案，那便少不了步进电机的调试，可以参考下面的程序。
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我们的小车跑得确实慢，一部分与整体的动作协调优化有关，一部分与步进电机速度有关，还有一部分与储物槽机械臂的设计有关。有空可以多看看别人的小车，借鉴他们使用的方案。下面我就不提我们的方案啦，直接说别人比较好的方案特点。
改进建议: 采用步进电机闭环控制器 or 尝试tmc2209驱动。
步进电机闭环控制器——很不错，就是贵。程序上面需要的改动应该也不大，主控也只需要控制step，dir两个引脚。 tmc2209——相比较与drv8825，其驱动能力更强，不易丢步，而且静音。基本可以直接替代a4988/drv8825。
如果预算充足，建议直接选用 ives 家的闭环驱动器，直接起飞～ (无利益相关，他家驱动器就是好。) 5A啊！ 我们选的超给力42步进电机，额定电流，当时拖着我们十几斤的废铁板小车跑着都啥问题没有。当然，也可以选择便宜点的tmc2209。
最近很多人在问步进电机，openmv等的购买情况，我这里给出购买截图，可参考图片中包含的信息自行选择。东西都买得比较早，现在很可能已经涨价不少了。 下面这款淘晶驰串口屏和我们比赛用的是一样的，寸。就工训而言，可以不带触摸功能，因为用不上。
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应用类成果侧重将研究成果置于实际应用的场景，以解决实际问题或满足实际需求，通常以产品、技术、服务等形式呈现。
1. 研究内容应含完整的应用方案，包括实际的应用场景、功能特点、解决的问题等，注重实用性、创新性和可推广性。
2. 作品应详细介绍实现方法，包括所使用的技术、系统架构、软件硬件平台等，以及项目成果，包含效果展示、成本效益、市场推广、可持续发展性等，同时阐明实现过程中所遇到的挑战和解决方案。
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1. 主要面向高校、企事业单位、科研单位、青年社会组织等的青年群体，年龄在35周岁（含）以下 （1988年10月1日（含）以后出生） 的中国公民。
2. 参赛人员类型分为在校学生组和在职青年组，参赛者只可报名其中一个组别的一个项目，不可重复参赛。
3. 参赛者可选择以个人方式或团队方式报名，以团队方式参赛的须设负责人1名、成员1-7名，以负责人所在单位为参赛单位。
4. 每个项目须设导师1-2名，每名导师最多指导2个项目，项目导师不可以参赛选手的身份参赛。
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物流小车涉及的主要元器件：arduino mega2560 mini、42步进电机（drv8825）、麦克纳姆轮（三英寸）、十六路机械臂控制板（五自由度机械臂）、hwt101（测yaw）、灰度寻迹模块（单路x2x4）、openmv4（加补光灯）、串口屏。
可以通过下面的几张实物图，大概了解一下我们的小车。主要信息都在下面两张图片中啦，更多内容还是看看上面的视频吧~
一直有小伙伴问我solidworks模型的事儿，这里提供一下非常非常简略的solidworks模型（图里面还有一个地图），但可参考性比较小... 因为我们组画图的队友摸鱼去了，而我负责的是整个控制系统的设计与调试，也没空绘制小车对应的三维模型。
发现之前都没提及过底盘的设计问题，这里简单介绍一下。我们的小车底盘的大体结构可以参考上述提供的三维模型。因为采用4个麦轮，考虑到地面不平可能导致某处麦轮离地，使得小车行进方向不对，为此固定4个电机的底板不能是一整块的，需要设计为两块小板子，二者之间通过前面的“底盘共轴连接件”连接。当然，偷懒也可直接购买现成的底板，他可以配套电机等东西。但是，最好确保学校具有底板的加工条件，比如打孔。一次性把板子、循迹传感器等部件的孔位确定好是不太可能的，需要边调小车边调整。我们当时的循迹安装位置、各种PCB板的固定孔位，基本上都是使用学校工训中心的台钻自己打的。
如果是自己画的底盘，可以去TB购买定制加工服务，推荐2-3mm左右的铝合金板，也可以使用3mm及以上的亚克力板。不过在进行定制加工前，最好将各种零件在Solidworks之类的三维建模软件中装配起来，基本确认无误后再定制加工。装配过程最好也装一下螺丝，这样才知道设计的结构是否具有可装配性，是否存在未考虑到的干涉问题。
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1. 绿色科技创新优秀作品奖。按不同赛道设奖、在校学生组及在职青年组分开评奖，各设置金、银、铜奖（具体设置比例依据实际报名数量及作品质量决定），授予荣誉证书并给予奖金支持。若作品质量未达到获奖标准，则奖项空缺。
2. 绿色科技创新优秀组织单位。奖励在竞赛组织工作中表现突出的单位或集体，具体设置比例依据实际报名数量及作品质量决定，授予荣誉证书。
3. 绿色科技创新优秀导师。对指导作品获得金奖或两个银奖的导师，授予荣誉证书。
绿色发展，久久为功
科技创新，薪火相传
欢迎广大青年积极申报
如有任何问题
请随时与我们联系!
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2021年没啥限制，主控制板没啥限制要求。（可树莓派）其中比较常见的选择为stm32的f4系列或arduino mega2560。秉承谁简单用谁的原则，我们选用的自然是mega2560。 mega2560有4个硬件串口，一个iic，16路模拟输入，50多个数字io口，完全够用。如下图为mega2560 mini，尺寸 54*38 mm 重 。
我们共计使用3个硬件串口，16个模拟输入，11个数字io:
我们之前调试过程中遇到过一个小bug：
依旧秉承以“极简”的方案实现功能，小车的驱动方案选用步进电机与麦克纳姆轮。 驱动电机也可选择直流减速带编码器电机，无刷电机（如大疆的电机）。我们选择步进电机主要考虑到两点。
步进电机控制板相关内容补充：
至于轮子的选择，亦有麦克纳姆轮，全向轮，普通轮子可选。这个没咋想，麦轮安装方法，用起来也简单，所以就选了麦轮。
我们的机械臂结构与tb上的六自由度机械臂类似，多次拆装后更改为五自由度。五个舵机最终选用十六路舵机控制板控制，机械臂控制板通过串口与主控板进行通讯。
该舵机控制板有如下特点：
不推荐如下图所示的基于arduino uno的舵机控制板。
寻迹模块我们尝试过红外寻迹与灰度寻迹，最终采用灰度寻迹模块。为避免阳光对寻迹模块的影响，寻迹模块配备了黑色的挡光罩。鉴于资金有限，实际仅使用了8个单路灰度寻迹，视频里面可能看见安装了16个，实际上主要就使用了8个，其他的都是摆设。
尽管步进电机精度高，但受到各种因素的影响，我们无法保证小车始终走直线，难免会有整体的角度偏移。除外，由于机械臂抓取放置物料的动作组是开环的（提前调好的动作组），为保证较好的色环放置精度，只能尽量保证小车每次都跑到固定的位置（定点，同时车身不偏移）。
综上，我们需求为一个可以精准测量yaw角的陀螺仪。可供选择的陀螺仪很多，有mpu6050/9250（iic），需要通过算法估算yaw角；有jy901（iic/uart），可直接通过串口获取模块解算的yaw角，但测量环境最好远离磁场，测量的yaw角也存在着累计偏移。
总之，可供选择的陀螺仪很多，但都存在着累计偏差，磁场干扰等问题（我们小车底板是3mm铁板）。 最终选择了一款价格比较昂贵的模块，hwt101。 只能输出yaw角及z轴加速度，抗干扰能力强，几乎无偏移，效果很好。
搜寻往届资料，二维码和物料颜色识别的方案无外乎两种，即二维码识别模块（如微雪二维码识别模块）和颜色识别模块、openmv。 大概是因为我们手头有两个openmv，故都采用openmv实现了，效果也不错。（openmv的二维码识别与模块相差不大，但其颜色识别快很多，一次识别上下两层物料顺序。）
