方案一：利用步进电机能够精准的控制小车的前进、后退、转向和自转，不需要过多的PID调制就可以达到所预期的目标速度和小车的运动轨迹，但对于本项目单个步进电机的体积过大，加上其他基本部件会超过项目要求的最大高度。

   方案二：利用霍尔编码器电机，通过编码器返还的实时脉冲数，通过PID的实时计算修正，达到小车的预期运动轨迹，体积适中，PID调节难度适中，能够满足本项目对电机控制的全部需求。

综上所述故选方案二。

方案一：利用K210进行对应的模型训练，识别字模的准确率可达75%，价格较低，操作难易度适中，满足本项目字模识别所需的精度要求。

方案二：利用V831进行模型训练，识别字模的准确率可达89%，价格较高，操作难易程度较高，远远满足本项目字模识别所需的精度要求。

综上所述故选方案一。

方案一：利用OPENMV视觉传感器对指示线识别，通过串口收发数据给MSPM0，达到实时PID调节控制小车的姿态和预期运动轨迹。指示线识别的准确率可达85%，满足本项目的各种标志位的识别，以及本项目所需的各种标志位之间互相协调。

方案二：利用灰度对指示线识别，通过软件I2C给MSPM0发送数据，达到实时控制小车的运行轨迹。指示线识别的准确率可达95%，软件I2C的操作难度较大。

综上所述故选方案一。

方案一：利用HX771重力传感器识别药品，达到检测药品是否获取的目的。价格较低，精确度较低。

方案二：利用红外传感器检测药品。价格较低，精准度较高，环境要求较低。

综上所述故选方案二。

方案一：利用ZIGBEE无限透传，进行双车数据互传，达到双车联动、实时数据共享的目的。传输速率有250Kbps、范围较大、AES加密安全级别高。

方案二：利用蓝牙5.0达到双车通信的目的。传输速率2Mbps、范围较小、通信安全级别较低。

综上所述故选方案一。

方案一：利用前轮舵机舵机转向，后轮双电机提供动力，在小车的长方形底板上构建所需的模块，达到小车的总体稳定的目的。体积较大，在出库入库易出界，灵活性较低。

方案二：利用双电机差速转向和同速直行，两个辅助轮增加小车的稳定性，在圆形底板上构建模块，达到小车的总体稳定的目的。体积较小，小车灵活，易操作，体积在项目的要求之内。

综上所述故选方案二。

图1 系统整体框图

本系统以超低功耗单片机MSPM0G3507为控制核心，小车采用OPENMV视觉识别，K210模型识别，红外传感器，霍尔编码器电机驱动，ZIGBEE无线透传构成。单片机输出PWM波经过直流电机驱动控制两个霍尔编码器，使小车获得运动动力。K210识别目标病房，得到小车的预期运动轨迹，通过霍尔编码器和OPENMV判断指引线坐标得到小车的实时运动情况，利用PID计算实时调整，形成信号反馈回路。组成闭环控制系统。

本项目将八个病房分为近、中、远端三类病房，而实际操作中将其分为中端和远端两类病房，中端病房部分包括项目中的近端和中端病房。对中端病房送药，首先通过K210识别目标病房，OPENMV记录小车通过的路口数小于3判断小车需要送药的病房为中端病房，识别进目标病房并进入目标病房的目的，取药后通过进入目标病房记录的数据进行回到起点的目的。对远端病房送药，通过K210识别目标病房，OPENMV记录小车通过路口数大于2判断小车所需要送药的病房为远端病房，在最后第3个路口进行左转到达远端左方病房，如果目标病房在其中则进入，不在则自转到达右方远端进行最后的识别进入目标送药病房的目的，取药后通过进入目标病房记录的数据进行回到起点的目的。单车远端送药逻辑图如图2所示

图2 远端送药逻辑图

一车中端病房送药，一车K210识别目标病房，到达目标病房后通过ZIGBEE命令二车开始运动到达目标病房的对立病房，当一车取药通过路口后，命令二车开始运动到达目标病房，取药后回到起点。

一车远端病房送药，一车K210识别目标病房，一车通过第三个路口后左转判断目标病房是否在左边，在左边直接到达目标病房并停车，不在左边病房则自转向右边巡逻，进入目标病房。一车停在目标药房，取药后命令二车快速启动运动到第三个路口，一车从第三路口出来，命令二车则向第三路一车的对立面避让，一车回到起点，二车继续向前运动识别目标病房并运动到目标病房进行取药。

双车联动远端送取药逻辑图如图3所示。

图3 双车远端送取药逻辑图

一车二车均利用增量式和位置式并行PID控制，通过OPENMV发送给MSPM0G3507的指示线中心点X坐标与预期目标值进行差分、微分、积分计算得到预期控制PWM控制，加上编码器返还的实时电机转动实况，进行差分、积分、微分计算预期控制PWM，形成闭环实时控制。实时增量式PID公式如公式1所示。实时位置式PID公式如公式2所示。

公式2 

通过OPENMV得到指示线的实际CX坐标与小车运动的目标CX做差得到位置式的Err，编码器得到小车实时运动速度与预取运动速度做差得到增量式的Err，通过本次和上次的误差得到增量式和位置式的微分差值，最后经过Kp、Kd系数来调节差分和微分的比例，将最后的PID_out和Increment_val进行求和最终达到实时调节小车运行轨迹和速度的目的。

由于直流电机做执行机构，所以需要有给直流电机供电的电源，并且为了防止电机转动带来的电流对单片机的影响，单片机供电和电机供电要分开。所以选用7805稳压芯片输出5V稳定电压给单片机供电。稳压电路模块原理图如图4所示。

图4  稳压电路模块原理图

（1）单车目标近端病房送药，单车进行病房1，病房2反复切换目标送药。小车开始启动时即开始计时，观察小车是否超越界线，小车返还起点并停止运动时停止计时。

（2）单车目标中端病房送药，单车进行中端病房送药并不断随机变换中端病房房号。小车开始启动时即开始计时，小车返还起点并停止计时。

（3）单车目标远端病房送药，单车进行远端病房送药并不断随机变换远端病房房号。小车开始启动时即开始计时，小车返还起点并停止计时。

（4）双车中端送药，二车运动后开始计时，一车到达起点二车到达病房停止计时。

1. 双车远端送取药，一车返还时开始计时，二车到达目标病房取药后开始停止计时。

小车在运行过程中返还的中心点的坐标会受到光照强弱的影响，会导致小车的运行轨迹受到影响，导致时间上下有所起伏。

1. 张立婷，钟杨福，黄辉等.基于物联网的无人智慧药房系统[J], 机电信息, 2023.10.23:10.19541.
2. 徐贤，高小慧，李羽婷等.基于STM32单片机的智能送药小车设计[J],信息科技，2024.6.27：10.16589.