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硬件设计技术报告 第一部分 方案设计 本次比赛的题目是通过M100 平台及小车开发智能自主抓取娃娃的无人机系统。我们小 组通过前期讨论提出了几种方案。先提出了通过智能小车抓取，飞机与小车对接娃娃的方案， 但是后期经过论证发现技术实现比较复杂困难，于是想到直接通过无人机完成抓取投递任 务。在经过激烈讨论后，我们认为首先完成任务的第一个目标就是把一区的小娃娃能完全投 到九宫格里，其次是完成大娃娃的抓取及投递到led 屏幕对应的格子里。考虑到比赛时间只 有10 分钟，及无人机自主抓取系统的不稳定性，我们一致认为，把第一区的小娃娃一波带 走是最直接最完美的方案。于是就有了第一套抓取设备：通过给无人机的四个脚架增加机械 矫正辅助降落滑竿，消除无人机在识别到框并降落的过程中的偏移误差；通过一个框型结构 套住所有娃娃，完成小章鱼一波带走的目标。 基于上边方案，我设计了对此方案的电路设计。方案需2 个小型5v 舵机，通过Arduino Nano 主控完成对机械设备的控制。流程图如图一所示： 妙算对数据进行 Arduino Nano接 处理并将控制指 收妙算的控制指 舵机完成操作 令传输到Arduino 令并完成对舵机 Nano 的控制 图一：机械抓取控制流程图 电路设计整体思路如下： 5V 电压对舵 通过LM2596 机进行供电， 在电源处引 进行降压到 Arduino Nano 出24v 电压 5V处理 供电通过妙 算的USB串口 图二：电路整理思路 为了节省空间及提高控制系统的稳定性，我在此方案实施过程中设计将Arduino Nano 板与LM2596 降压模块合成一个PCB 板。 在后期通过讨论，为了拿到更多的分数，我们决定放弃框型结构，实现分区投放的目 的，因此设计了2 套爪型结构，分别装于机身前后。此套方案设计初期要求6 个12V 小型 直流电机，如果采用传统驱动方式，那么将至少需要3 个L298n 驱动板，为了减少驱动 板，优化电路结构，我提出采用Makeblock 的主控板，通过主控板上的4 个驱动芯片，8 个驱动口对6 个电机进行控制，这样会大大节省电路体积。此时需要将24V 电源电压转换 成12V 电压对主控板及电机进行控制。整体布线如图所示： 图三：电路连接示意图 第二部分 方案完成 第一种方案的硬件设计由于后期方案更迭，因此没有进一步完善。本设计最终采用了方 案二。由于采用的是直流电机而不是舵机，无法实现对电机进行精准位控，因此我们在丝杆 顶端加了一个按键开关，实现对电机的精准位控，当丝杆带动的贴片到达顶端时，触动按键 开关，进而停止转动。 图四 按键开关示意图 综述，一个电机部分需4 根连接线，四个电机共需16 根，因此布线必须规则，否则不 仅杂乱无章不美观，电路出问题时也不方便检测。我将各个电机的连接线捆绑一起，然后 固定在机身的横杆上(图三示意)，不同连接线用不同颜色区分，不仅布局合理，并且便于 调试安装。 总结 在本次夏令营比赛过程中，我认为我的收获不是学到了什么知识，而是再次体验到了什 么是码农精神，享受到了为了达到某个目标而不眠不休奋战一个多月的快感，结识了一批技 能高超，思想独特的同行者，