立项原因:台球桌台呢清洁长期依赖人工,效率低且清洁效果不稳定,公司决定开发台球桌清洁机器人替代人工。但台球桌清洁工艺极其复杂——需要喷水、烫板预热、滚刷粗刷、喷清洁液、烫板细烫、滚刷精刷、喷气、抽风吸干、烫板收尾等 12 步工艺,且需要 4 套对位方案(轮毂对位、清洁对位、回充对位、远距对位)保证机器人能精准上桌、定位、清洁、回充。本项目的目标是做运动板+清洁板两板嵌入式全栈开发,用 4 轮麦克纳姆轮全向底盘+CANOpen 协议驱动,实现 12 步清洁工艺全自动执行,是公司所有项目里硬件最复杂、工艺环节最多的。
行业场景:台球桌清洁机器人,属于商用清洁机器人垂直细分场景,是台球厅无人化清洁的核心智能硬件产品。台球桌清洁机器人通过 4 轮全向移动、多套对位方案、12 步清洁工艺全自动执行,替代人工完成台呢清洁,是清洁机器人行业针对特殊台面的定制化产品。
1、4 轮全向移动模块:4 轮麦克纳姆轮底盘,CANOpen SDO 协议驱动,实现 ±2cm 精度全向移动,支持前后左右斜向任意方向平移。
2、4 套对位方案模块:轮毂对位(±1cm 球桌边沿红外精确定位)、清洁对位(清洁机构对准台面)、回充对位(地检红外+白纸黑点视觉定位 ±5mm)、远距对位(红外粗对位 ±5cm),四套方案覆盖上桌、清洁、回充全流程。
3、12 步清洁工艺状态机模块:进桌定位→喷水→烫板预热→滚刷粗刷→喷清洁液→烫板细烫→滚刷精刷→喷气→抽风吸干→烫板收尾→喷气→出桌回充,12 步状态机全自动执行。
4、烫板温控模块:PTC 加热烫板,双段温控(60°C/80°C/50°C 三档),保证烫板温度精确控制。
5、执行器控制模块:滚刷直流电机控制(带过流保护)、电磁阀喷水喷气控制、抽风机吸尘、水泵清洁液控制,四类执行器协同。
6、5A 协议约 80 命令码模块:清洁板 5A 协议约 80 命令码,覆盖速度/对位/工艺/温控/执行器/故障急停上报全套命令。
我负责的具体任务:运动板+清洁板双板架构设计、4 套对位方案设计与实现(轮毂/清洁/回充/远距)、12 步清洁工艺状态机、CANOpen 4 轮全向底盘驱动、烫板温控与滚刷过流保护、5A 协议约 80 命令码设计与实现、整机调试排错(最多的一次,14 条结构问题)、结构问题清单与清洁工艺细节文档编写。
技术栈与架构亮点:双板架构运动板(STM32F4)+清洁板(STM32F1),运动板管 CANOpen 4 轮全向底盘,清洁板管 12 步工艺+执行器+温控,双板串口协同+RS485 通信;底盘层用 CANOpen SDO 驱动麦克纳姆轮实现全向移动 ±2cm 精度;对位层 4 套方案分级(远距红外粗对位→近距红外精对位→视觉回充精对位),保证上桌定位回充全流程精准;工艺层 12 步状态机串接喷水烫板滚刷喷气抽风全套执行器,烫板双段温控保证温度精确。
难点:1)4 轮麦克纳姆轮全向运动学解算,四轮速度耦合复杂,通过运动学正逆解+底盘参数标定解决;2)12 步清洁工艺状态机工艺环节多,执行器协同复杂,通过状态机+5A 协议命令码统一调度;3)整机调试问题最多,14 条结构问题(烫板高度/滚刷压力/喷水角度等),逐条排查整改才跑通全流程。
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