本科生毕业设计（论文）
智能搬运小车
The Subject of Graduation Project
学生姓名
专业光信息科学与技术
学号
指导教师
分院光电科学
2014年 6月
摘要
本设计采用STC12C5A60S2单片机为简易智能小车的核心器件。循迹模块由4对红外收发管组成，通过反射红外线的变化判断黑线的有无以达到循迹的功能，电机驱动模块选用 H 桥驱动芯片L298N 结合单片机来控制电机工作。避障模块由两对红外发光管组成。搬运模块通过TCS230识别不同颜色来分辨抓取和释放，从而达到搬运的目的。整个系统的电路结构简单，可靠性能高，能满足设计的要求。与传统搬运车相比，该车不耗费人力，不会造成人员的浪费且工作效率较高。智能机器准确性较高，可以减少失误的发生，在未来工厂车间中，可以用智能搬运车来代替传统搬运车。本文详细的阐述了整个智能搬运小车设计和制作以及最后测试的过程。以最简洁最最有效的方法制作出了一个具有简单功能的小车。
关键词：智能循迹小车 STC12C5A60S2 红外收发管电机驱动TCS230
ABSTRACT
The design adopts STC12C5A60S2 microcontroller as the core device of simple smart car. The tracking module is composed of a plurality of Photo electric tube, by reflecting infrared changes in judgments of black have to achieve the tracking function, motor drive module selection of commonly used H bridge driver L298N with single- chip microcomputer to control the motor working. Obstacle avoidance module consists of two pairs of infrared light emitting tube. Handling module TCS230 identify the different colors to distinguish grab and release, so as to achieve the purpose of handling. The electric circuit construction of whole system is simple, reliable performance. It can meet a variety of design requirements. Compared with conventional truck, the car is not labor intensive, no waste and higher staff efficiency. Intelligent machine high accuracy, can reduce the incidence of errors in the future on the factory floor, you can use smart truck to replace the traditional truck. This paper describes in detail the design and production of intelligent handling car and the final test of the entire process. In the most simple and effective way to make the most out of the car with a simple function.
Keywords: Intelligent Tracking Car STC12C5A60S2 Infrared Receiving Tube Motor Drive TCS230
目录
摘要 ........................................................................................................................ - 1 -ABSTRACT........................................................................................................... - 3 -第1章绪论 . (1)
1.1 研究目的及意义 (2)
1.2 国内外发展情况 (2)
第2章整体设计框架 (6)
2.1 方案选择及论证 (6)
2.1.1 控制模块选择 (6)
2.1.2 路面探测黑线轨迹模块 (6)
2.1.3 探测路面障碍模块 (7)
2.1.4 电机模块 (8)
2.1.5 电机驱动模块 (8)
2.1.6 车架选择 (9)
2.1.7搬运模块 (9)
2.1.8仓库识别模块 (9)
2.1.9 最终方案选择 (10)
2.2 方案可行性分析 (10)
第3章硬件设计 (12)
3.1 系统总体设计框图 (12)
3.2 红外线光电开关模块 (12)
3.2.1 光电开关的工作原理 (13)
3.2.2 光电开关的类型 (14)
3.2.3 壁障光电管电路的设计 (16)
3.3 电机驱动模块 (16)
3.4 红外循线模块 (18)
3.4.1 红外放射式光电传感器特性与工作原理 (18)
3.5 红外循线具体设计与实现 (19)
3.6金属探测模块 (20)
3.7颜色识别模块 (21)
1 .TCS230芯片的结构框图与特点 (21)
2 .TCS230识别颜色的原理 (23)
3.8 最小系统模块 (25)
3.8.1 晶振电路的设计 (25)
3.8.2 复位电路的设计 (26)
3.9 电源模块 (27)
第4章软件设计 (28)
4.1 主程序流程图 (28)
4.2 避障子程序流程图 (29)
4.3 循线子程序流程图 (30)
4.4搬运子程序流程图 (32)
第5章系统调试和测试 (33)
5.1 安装步骤 (33)
5.2 电路调试 (33)
5.2.1 光电开关模块调试过程 (33)
5.2.2 电机模块调试过程 (34)
5.2.3 红外循线模块调试过程 (34)
5.2.4 测试结果与分析 (35)
1.测试方法 (35)
2.测试结果 (35)
第六章结论 (36)
致谢 (37)
参考文献 (38)
附录设计系统部分源代码 (39)
绪论
随着生产自动化的发展，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。
智能小车的研究、开发和应用涉及传感技术、电气控制工程、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活跃，应用日益广泛的领域。本课题所设计的智能小车，既具有操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化生产设备。
随着工业自动化的不断发展,工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门,如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。由于工业机器人的出现,它不断替代了人们的繁重劳动,大大提高了劳动生产率,减轻了人们的劳动强度,此外,它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进行操作,日益体现出它的优越性。
智能控制小车模拟机器人的运作，可以通过自己的动手排除故障，更加可以给学生一个实践操作的空间，加强学生的动手能力和思维能力。
在制作的产品中，发现一些比较符合实际应用的玩具，而且成本低廉，能够运用实际生产并且有一定的新颖度，有一定的社会需求。在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度，发现商机，为自己在以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的基础。
第一章
1.1 研究目的及意义
通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测障碍、寻线和电机驱动等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹以及避障。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。
从对红外线、电机驱动和光电开关在智能小车上的应用，可以进一步研发，将红外线技术应用到现实中的车辆上，比如红外线倒车警报系统、红外车辆防盗系统等等很多方面都可以利用。
1.2 国内外发展情况
十九世纪末，随着内燃机的诞生，人们发明了最现代化的交通工具——汽车。经过一个多世纪的发展，汽车技术、性能有了很大的提高，人们充分享受到了汽车带来的巨大便利。在享受汽车交通上带来便利的同时，人们也发现运货是各个行业不可或缺的过程，人工运货随着经济的快速发展，不能完全满足市场的需求。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时斯坦福研究院的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。
智能搬运小车可以安装不同的末端以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，可以广泛应用于机床上下料，冲压机自动化生产线，自动装配流水线，码垛搬运，集装箱等的自动搬运，大大减轻了人类
繁重的体力劳动，具有广阔的市场前景。
最早的成型的搬运车始于1917年，即第一次世界大战快要结束的时候。世界大战结束后，世界经济迎来一阵复苏和发展的阶段，同时，手动液压搬运车的技术得到快速的发展。当时的物流主要是用于军事行动，提供供给之类，他的作用可见一斑。在第二次世界大战中，搬运车以比较成熟的形象亮相，得到了快速的发展和普遍的应用。
我国搬运车发展历史较晚。在上世纪50年代，那是的企业搬运活动还是主要使用落后的人工搬运，费时费力，效率低下。随着战后经济的复苏，科技文化的发展，企业逐渐将高效率作为生产的主题之一。于是乎，政府和企业都认识到了物流对发展的重要性，高效搬运被单独提了出来，搬运物流业从人工搬运转向了机械化搬运。近30年来我国经济发展较快，对搬运车提出了更高的要求，特别是自从电子商务物流的快速发展，让第三方物流行业已经第四方物流行业得到了快速的发展，对搬运车设备提出了更高的要求，在过去的几年中，我国搬运车需求均呈现两位数增长，发展势头良好。国家已经将物流产业加入十大振兴产业规划当中，足见物流在提高社会效益方面的巨大作用。
搬运车作用作为物流搬运中的主力军，其作业不容忽视。物流，实物空间的移动活动，垂直移动称为堆高（堆垛）物流，平行移动称为搬运物流，这两个物流活动是物流活动中最常见的物流，还有装卸物流，这些物流过程均离不开搬运车的参与。搬运车的价值正日益凸显，搬运车主要功能是完成搬运物流活动。
搬运车发展历史，经历3代发展，搬运车发展正在向第四代发展。第一代搬运车为手动搬运车，简称CBY,其特点是自动化、智能化程度不高，但它为人工搬运向机械化搬运转化做出了巨大的贡献，时至今日，它在搬运车市场仍然具备一定的市场份额；第二代搬运车是以内燃叉车为代表的内燃搬运车，简称FT，具备较高的自动化，内燃叉车以发动机为动力，动力强劲，缺点是有废气排放污染环境，效能较低，
有害人类健康，不适合食品行业使用；第三代搬运车是以电动叉车为代表的全电动搬运车，简称CBD,其自动化程度和内燃叉车相当，但它是节能环保理念推动的动力技术更新，使用的是电池动力，电动搬运车具备节能、无废气排放、噪音小等优点，是食品行业的最佳选择，由于其节能的突出优点，被搬运车行业认为是未来最有潜力的叉车之一，但目前遇到了发展瓶颈，由于其受电瓶容量的限制，功率小，作业时间短。第四代搬运车发展是以自动无人搬运车为代表的，简称AGVS,AGVS预计在本世纪50年代将得到大范围的应用，是当今柔性制造系统(ＦＭＳ)和自动化仓储系统中物流运输的有效手段，现代的AGV是由计算机控制，多数的ＡＧＶＳ配有系统集中控制与管理计算机，用于对ＡＧＶ的作业过程进行优化，发出搬运指令，跟踪传送中的构件以及控制ＡＧＶ的路线，无人搬运车的引导方式主要有电磁感应引导、激光引导和磁铁陀螺引导等方式，可以给无人搬运车编程序输入引导搬运车完成搬运工作，是一种智能化比较高的搬运车。
伴随我国企业和政府对物流的进一步重视，以及经济全球化进程的进一步加快，我国搬运车发展前景非常的好，未来将在一段时间内呈现2到3位数的增长速度成长。
搬运车经历3代发展，搬运车发展正在向第四代发展。
第一代搬运车为手动搬运车，简称CBY,其特点是自动化、智能化程度不高，但它为人工搬运向机械化搬运转化做出了巨大的贡献，时至今日，它在搬运车市场仍然具备一定的市场份额。
第二代搬运车是以内燃叉车为代表的内燃搬运车，简称FT，具备较高的自动化，内燃叉车以发动机为动力，动力强劲，缺点是有废气排放污染环境，效能较低，有害人类健康，不适合食品行业使用。
第三代搬运车是以电动叉车为代表的全电动搬运车，简称CBD,其自动化程度和内燃叉车相当，但它是节能环保理念推动的动力技术更新，使用的是电池动力，电动搬运车具备节能、无废气排放、噪音小
等优点，是食品行业的最佳选择，由于其节能的突出优点，被搬运车行业认为是未来最有潜力的叉车之一，但遇到了发展瓶颈，由于其受电瓶容量的限制，功率小，作业时间短。
第四代搬运车发展是以自动无人搬运车为代表的，简称AGVS, AGVS预计在本世纪50年代将得到大范围的应用，是当今柔性制造系统(FMS)和自动化仓储系统中物流运输的有效手段，现代的AGV 是由计算机控制，多数的AGVS配有系统集中控制与管理计算机，用于对AGV的作业过程进行优化，发出搬运指令，跟踪传送中的构件以及控制AGV的路线，无人搬运车的引导方式主要有电磁感应引导、激光引导和磁铁陀螺引导等方式，可以给无人搬运车编程序输入引导搬运车完成搬运工作，是一种智能化比较高的搬运车。
第2章整体设计框架
2.1 方案选择及论证
根据自己的设计想法，系统要实现循线、壁障功能、搬运，必须要划分成为八个模块。对各个模块的实现，分别有以下一些不同的设计方案。
2.1.1 控制模块选择
方案一：
采用可编程逻辑器件CPLD作为控制器，CPLD可以实现各种复杂的功能、规模大、密度高、体积小、稳定性高、I/O资源丰富、易于进行功能扩展。采用并行的输入输出方式，提高了系统的处理速度，适合作为大规模控制系统的控制核心。但本系统不需要复杂的逻辑功能，对数据的处理速度的要求也不是非常高。且从使用及经济的角度考虑，最终放弃了此方案。
方案二：
采用凌阳的16位单片机，它是16位控制器，且有体积小、驱动能力高、集成度高、易扩展、可靠性高、功耗低、结构简单、中断处理能力强等特点。处理速度高。但是当凌阳单片机作为处理器时，电路较为复杂，而且方案成本较高。
方案三：
采用STC公司的STC12C5A60S2单片机作为主控制器，STC12C5A60S2是一个低功耗、高性能、高速的51内核的CMOS 8位单片机，该单片机结果简单、功耗低、接口丰富，完全能满足此次智能小车设计的要求。最重要的是，它相对前两者成本最为低廉。
从节约成本的角度考虑，最终选择了方案三
2.1.2 路面探测黑线轨迹模块
在该设计中智能小车从起跑线到终点是对路面轨迹进行探测，探
测路面黑线轨迹模块的大致原理是：光线照射到路面并反射，由于黑线和白线的反射系数不同，可根据接收到的反射光的强弱判断是否小车沿黑线行驶。
方案一：
采用可见光发光二级管与光敏二极管组成的发射-接收电路。这种方案的缺点在于其它环境光源会对光敏二极管的工作产生很大干扰，一旦外界条件改变，很可能造成误判和漏判；虽然采用超高亮发光管可以降低一定的干扰，但这又将增加额外的功率损耗。
方案二：
采用反射式红外发射-接收器。采用红外管代替普通可见光管，可以明显降低环境光源干扰，提高了控制精度。
基于此，拟选用方案二。
2.1.3 探测路面障碍模块
方案一：
采用红外线光电开关。由于红外线指向性强，在介质中传播远，因而红外线经常应用于距离的测量、障碍物的探测等。红外线探测障碍物并绕过障碍物模块是利用红外线发射器向某一方向红外线，红外线在空气中传播，途中碰到障碍物就立即返回来，红外线接收器收到反射光经相应的电路进行处理，以测定障碍物的方位及距离，并向小车发送控制信号以使小车绕过障碍物。
方案二：
采用超声波穿感器，超声波传感器探测障碍是利用超声波发送模块向某一方向发射超声波，超声波在空气中传播，在一定距离内遇到测定的障碍物就会立即返回超声波接受模块接受，再由相关电路处理，以测定障碍物的相关方位、距离。超声波传感器成本相对较高，以上两种方案都是比较可行的。尤其是红外线光电开关，应用相当广泛、但是为了本题目更加的实用和有效，超声波传感器成本相对
较高，电路较为复杂，采用红外线光电开关，更加合适与有效，更加有利于发现前方障碍物。所以本设计选择方案一。
2.1.4 电机模块
方案一：
采用步进电机，步进电机的一个显著特点就是具有快速启停能力，如果负荷不超过步进电机所能提供的动态转矩值，就能够立即使步进电机启动或反转。另一个显著特点是转换精度高，正转反转控制灵活。
方案二：
采用普通直流电机。直流电动机具有优良的调速特性，调速平滑、方便，调整范围广；过载能力强，能承受频繁的冲击负载，可实现频繁的无级快速启动、制动和反转；能满足各种不同的特殊运行要求。
由于普通直流电机更易于购买，并且电路相对简单，因此采用直流电机作为动力源。
2.1.5 电机驱动模块
方案一：
使用功率三极管作为功率放大器的输出控制直流电机。线性型驱动的电路结构和原理简单，成本低，加速能力强，但功率损耗大，特别是低速大转距运行时，通过电阻R的电流大，发热厉害，损耗大，对于小车的长时间运行不利。
方案二：
采用继电器对电动机的开或关进行控制,通过开关的切换对小车的速度进行调整.此方案的优点是电路较为简单,缺点是继电器的响应时间慢,易损坏,寿命较短,可靠性不高。
方案三：
采用由集成了双极性管组成的H桥电路芯片L298N。用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电机转速。这种电路由于工作在管子的饱和截止模式下，效率非常高；H桥电路保
证了可以简单地实现转速和方向的控制；电子开关的速度很快，稳定性也很高，是一种广泛采用的调速技术。
综合三种方案的优缺点，决定选择方案三。
2.1.6 车架选择
方案一：
使用四轮驱动的电动小车，这样速度方面非常流畅，但灵活性不足，特别是遇到障碍物时，转弯非常不流畅，程序方面还要相对复杂，对于小车的躲避障碍物非常不利。
方案二：
使用两轮驱动的电动小车，虽然速度上无法与四轮的小车相提并论，不过灵活性上却是大大的提升，对于躲避障碍物方面有重要的改变，非常适合题目要求。
综合两种方案的优缺点，决定选择方案二。
2.1.7搬运模块
方案一：
适用舵机控制的机械臂，虽然比较容易抓取，但很难定位物体的位置。可上述选择的单片机在功能上显然不太够用，而且价格比较昂贵
方案二：
选择自制一个叉形结构，用带齿轮的电机拨动带有齿条的叉形结构来实现上下运动，从而实现简单的棒状结构的搬运。
2.1.8仓库识别模块
这模块经过反复思考，只想出了一种方案，在仓库出放置涂有红和绿的金属片，在行进的过程中先经过金属探测器探测确定位置立即停下来，然后通过颜色识别传感器TCS230来识别金属片颜色，取定货物需由红色金属片出转移至绿色金属片处。从而有单片机操纵搬运模块实现运货与卸货。
2.1.9 最终方案选择
经过反复论证，最终确定了如下方案：
采用STC12C5A60S2单片机作为控制器；用反射式红外发射-接收器进行黑线检测；采用红外线光电开关来探测路面障碍物；L298N作为直流电机的驱动芯片；电机模块使用普通直流电机；使用两轮的车架增加灵活性；仓库识别模块采用金属探测器和颜色传感器；搬运模块采用由直流电机带动的叉形结构。
2.2 方案可行性分析
红外寻线模块，是通过红外二极管发出红外线，根据红外线在白色和黑色物质上反射回来的强弱，来判断黑线的位置。本项目采用的是一体红外接收装置，当遇到黑色物时送给单片机一个高电平触发，进而通过事先编辑好的程序控制电机的运转。通过分析，此模块可以准确的进行循线功能。
光电开关避障模块，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无的。物体不限于金属，所有能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱或有无对目标物体进行探测。
本次设计采用红外线漫反射型光电开关，它是通过发光器发出一个光信号，当障碍物挡住光时，把部分光线反射回来，收光器就接受到光信号，输出一个开关信号。输出的开关信号由控制器处理，判断前方是否由障碍，从而确定是否要转向。通过分析，此模块可以用来探测障碍。
动力方面，此次设计使用了L298N电机驱动模块，L298N是一种二相和四相电机的专用驱动器，即内含两个H桥的高电压大电流双全桥式驱动器，接收标准TTL逻辑电平信号，可驱动46V、2A以下的电
机。通过分析，它能很好的驱动电机。
搬运方便，采用金属探测器和颜色识别传感器，仓库位置的识别可靠性较高，自制叉形结构在物理结构上可能会不太完美，但基本能实现搬运。
综上所述，可以看出方案的可行性非常之高，可以安心地进行智能小车实物的创作。
第3章硬件设计
智能小车采用两轮驱动，左右两边各用一个电机驱动，调制两个后面两个轮子的转速从而达到控制转向的目的，前轮是万象轮，起支撑的作用。将八个红外线光电传感器分别装在车体的左右，当车的左边的传感器检测到黑线的边界时，主控芯片控制左轮电机减速，车向左修正，当车的右边传感器检测到黑线时，主控芯片控制右轮电机减速，车向右修正。
避障的原理和循线一样，在车头的前面装了一个红外线光电开关，当前方传感器检测到障碍物时，车子向右转，从而避开障碍物。
3.1 系统总体设计框图
系统硬件电路的设计采用了模块化的设计方法，系统硬件电路由光电开关避障模块，单片机最小系统模块，电源模块，电机驱动以及寻迹模块多部分组成，各模块即可组合联调也可单独使用。如图3-1所示为智能小车硬件设计方框图。
3.2 红外线光电开关模块
在本设计中红外光电开关模块是智能小车前向通道的主要组成部分，本设计采用E3F-DS30C4作为探测前方障碍物体的检测元件，光电开关发出信号由单片机89C51产生。E3F-DS30C4的工作电压为5V，工作电流为10mA，驱动电流为100mA，感应距离为30cm。结合题目指标和实际测试结果，本设计中设定感应距离为6cm。
图3-1 系统功能模块图
3.2.1 光电开关的工作原理
光电开关是传感器中的一种,它把发射端和接受端之间光的强弱变化为电流的变化以达到探测的目的。光电开关是光接近开关的简称，它是利用被检测物对光束的遮挡或反射，由同步回路选通电路，从而检测物体有无得。所以能反射光线的物体均可被检测。光电开关将输入电流在发射器上转换为光信号射出，接收器再根据接收到的光线的强弱对目标物体进行探测。工作原理如图3-2所示。
收光器
图3-2 光电开关工作原理图
3.2.2 光电开关的类型
红外线光电开关它利用被检测物体对红外光束的遮光或反射，由同步回路选通而检测物体的有无，其物体不限于金属，对所有能反射光线的物体均可检测。根据检测方式的不同，红外线光电开关可分为四种：漫反射式光电开关、镜反射式光电开关、对射式光电开关、槽式光电开关。
漫反射光电开关是一种集发射器和接收器于一体的传感器，当有被检测物体经过时，将光电开关发射器发射的足够量的光线反射到接收器，于是光电开关就产生了开关信号。图3-3为漫反射光电开关工作原理图。
图3-3 漫反射式光电开关工作原理图
镜反射式光电开关亦是集发射器与接收器于一体，光电开关发射器发出的光线经过反射镜，反射回接收器，当被检测物体经过且完全阻断光线时，光电开关就产生了检测开关信号。图3-4为镜反射式光电开关工作原理图。
图3-4 镜反射式开关工作原理图
对射式光电开关包含在结构上相互分离且光轴相对放置的发射器
比赛目的 设计一个轮式小型机器人，在比赛场地里移动，将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定分值的高低。它模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。 比赛内容及任务 在规定时间内，机器人完成物料的分类搬运，并回到出发点，具体如下： 机器人采用轮式机器人形式；机器人从出发区出发，到达物料储存区后，分拣其赛前抽签决定好的任务，即从5个预知颜色料块（黄、白、红、黑、蓝）抽3种颜色料块，然后抽3种颜料块在A、C、E的摆放位置，随后在已知6种组合（任务）中，选其中1个作为比赛任务（料块均要求摆放在场地图的A、C、E位置，B、D位置不放置物料，场地图参见比赛规则：比赛场地)，再按照设计好的控制策略控制机器人动作，以便将三个料块快速准确地搬运到对应的三个颜色中心区域内，最后回到出发区。
规则一比赛场地
规则 1.1 尺寸 比赛场地为正方形。 规则 1.2 场地区域及标识 比赛场地用直线、圆及数字进行标识。详见图1、图2。
图 1 场地示意图 图 2 机器人出发区
规则二比赛用料块 使用5 个直径为40、高度为40 的料块，颜色分别为黄色、白色、红色、黑色、蓝色。可用白色PVC水管，侧面用喷绘不干胶贴装，并在中间增加十字形标记，以准确获得中心计分点。 规则三比赛队员装备 为了能公平比赛，本次比赛对于参赛队使用的机器人做如下限制，以便各个参赛队能在公平的平台上进行比赛。 1．控制器要求，组办方提供8051控制器，参赛队也可使用其他类型控制器。 2．轮子直径≤80mm。 3．机器人可以在规则允许的条件下，扩展多种传感器来对机器人的比赛进行精确的控制，以求更好的成绩。 4．机器人尺寸：机器人在地面的投影不超出：长250mm×宽160mm。 规则四裁判 1、规定项目比赛：每场比赛将委派两名裁判执行裁判工作，裁判员在比赛过程中所作的判决将为比赛权威判定结果，参赛队伍必须接受裁判结果。 2、裁判责任： 执行比赛的所有规则。 监督比赛的犯规现象。 记录比赛的成绩和时间。 核对参赛队伍的资质。 审定场地，机器人等是否符合比赛要求。 规则五比赛要求 1．比赛场地上有五个不同颜色（黄、白、红、黑、蓝）的得分区域，参赛队赛前进行现场抽签，每支队伍可以有最长5 分钟的调试时间。参赛队根据确定的任务进行准备调试。2．如现场条件许可，正式比赛前，所有机器人将统一编号，并摆放在指定区域。比赛时到摆放区域直接领取相应的机器人参加比赛。比赛完成再放回摆放地点。所有比赛结束方可领回机器人。如需维修等事宜需请示现场裁判是否许可。如现场条件限制，由竞赛委员会商讨决定如何编号等事宜。 3．各个队机器人参赛队按照赛前抽签的方式决定比赛出场次序并进行比赛。抽签时首先抽出三种色块，然后抽三种色块在A、C、E 的摆放位置；色块的颜色、位置和摆放顺序都是现场抽签决定的。 4．每支参赛队伍的正式比赛时间最长为3 分钟，机器人在得到裁判指令后启动，没有裁判指令不可以再次接触机器人，由机器人自主运行完成比赛，如果机器人连续停止运行超过20秒，则自动终止比赛。 6．设置“2 秒违例”规则，即计时开始后操作机器人的总时间不得超过2 秒，2 秒钟后人为触动任何一台机器人均视为违例，裁判将终止比赛并不计得分。 规则六比赛记分标准 规则 6.1 成绩及排名
智能搬运车 摘要：本设计以高速单片机C8051f330作为小车的控制核心，电路由路面黑线检测模块，金属探测模块，显示及声光控制模块，方向控制模块等几部分组成。路面检测采用红外开关来检测黑线；金属探测头来检测薄铁片；电机驱动采用H 型桥式电路，灵活方便对车速进行控制。各探头检测到的信号经单片机综合分析处理，对小车运动进行控制，完成自动搬运的功能，同时记录时间，并发出相应的声光信号。系统硬件结构简单合理，控制方案易于实现。 一、设计思路 根据设计的要求，本设计采用两片单片机作为小车的控制核心部分，采用双电源供电。其中一片控制黑线检测模块，金属探测模块，搬运模块，电机驱动模块，方向控制模块，显示模块等几部分。另一片控制光源检测模块，声光信息模块，并记录行驶时间。小车从起跑线开始，先判断射灯的位置来确定要搬运铁片铁片的颜色。其中铁片的颜色用红外对管来检测。小车启动后直接向前行驶，当检测到黑线时停止，接着小车后退，此后小车在铁片和前方的黑线区域内前进后退扫描式的检测铁片。其中黑线的检测由小车底部四周的红外对管来完成，通过金属探头来检测铁片，当检测到铁片，电磁铁通电，将铁片吸引，红外对管判断铁片是否为目标物，若不是目标物，电磁铁断电将铁片放下，继续寻找目标物；若是目标物，在射灯引导下，小车后退将铁片搬运到指定存储区。其中光源检测由车尾的光敏三极管来完成，同时小车四周的红外对管控制小车在指定区域内行驶。当将所有铁片都搬运完了，由程序控制小车进入车库。 二、方案论证与比较 1、路面情况检测方案的选择与论证 路面情况检测包括检测路面黑线和检测路面薄铁片。 探测路面黑线的基本原理是：光线照射到路面并反射，黑线和白纸对光的反射系数不同，根据接收到的反射光强弱来判断黑线。可实现的方案有以下几种：
。。国噬擅鹜滋醚型竺燮幽塑 进行处理，实时跟踪小车的行进路线，并由此画出小车的行进示意图。 ２关键技术和模块电路 ２．１电机驱动模块 方案一：采用电机细分驱动，电机细分驱动芯片ＴＡ８４３５可以用两路ＰＷＭ信号控制两个步进电机，能够节省单片机资源，但致命的缺点是当单片机速度变化较大时，电机很容易失控。 方案二：Ｌ２９８驱动芯片，用Ｌ２９８驱动虽然占用较多的单片机Ｉ／０口，但控制比较容易。在速度变化较大时，基本卜不会出现电机失控的情况。本设计采用方案二，直流电机驱动电路主要由一个双桥式驱动芯片Ｌ２９８和７４０４组成，电路图如图２所示。为使其准确调整两电机的速度，以控制小车行进方向，必须精确控制ＰＷＭ的占空比。若输入左电机的ＰＷＭ占空比大于右电机，则小车右转；反之，则左转。 ２．２引导线检测方案 方案一：可见光发光二极管与光敏二极管组成的发射一接收电路，该方案缺点在于易受外界环境光源的干扰，容易造成误判，准确度不高。 方案二：反射式红外发射一接收器，对黑自检测比较敏感，灵敏度较高，且电路简单，完全满足系统要求。 比较两种方案，选用方案二。 采用红外检测单元电路，如图３所示。反射式红外发射一接收器检测到信号后与比较器ＬＭ３２４的参考电压相比较，当检测不到黑线时，发射管发出的光经面板反射后被接收管接收，接收管导通，ＬＭ３２４输出低电平，当检测到黑线时，发射管发出的红外光将不被接收管接收，ＬＭ３２４输出高电平。 ２．３码盘检测电路 码盘测速电路如图３所示，码盘见图４所示，对射式红外发射一接受器检测脉冲个数，通过计算脉冲的周期 Ｖ（。 图３ｇＩ导线红外检测硬件电路图 图４红外光电码盘 来计算小车的行进速度。 ２．４图形识别模块 图形识别模块在本设计中起着至关重要的作用，其识别正确与否直接影响到小车搬运的正确与否。本系统场景设置比较单一，图形边缘信息较为规则，故采用Ｈｏｕｇｈ变换实现图形识别。 Ｈｏｕｇｈ变换是对图像进行某种形式的坐标变换。它将原始图像中给定形状的曲线或直线变换成参数空问的一个点，即原始图像中给定形状的曲线和直线的所有的都集中到参数空问的某个点形成峰值点。这样，就把原始图像中给定形状曲线或直线的检测问题变成寻找 ｉ 图２电机驱动模块硬件电路图参数空问中的峰值点问题。利用Ｈｏｕｇｈ变换检测各种图形的具体思路如下： （１）检测三角形：三角形由３条边组成，其对应的参数空间３个中心点的横坐标分别表示三角形３条边的法向量与ｘ轴的夹角０，从而可以计算出３条边与Ｘ轴的夹角，从而可以检测出三角形。识别前后结果如图５（ａ）、图５（ｂ）所示。 （２）检测圆形：把平面上的圆转换到参数空间，则图像空间中过任意一点的圆对应于参数空间中的一个三维锥面，图像空间中
智能搬运小车 摘要： 关键词：单片机，PWM，光电传感器，运货小车 1.引言 1.1智能搬运小车研究的背景和目的： 运货是各个行业不可或缺的过程，人工运货随着经济的快速发展，不能完全满足市场的需求。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时斯坦福研究院的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。 智能搬运小车可以安装不同的末端以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，可以广泛应用于机床上下料，冲压机自动化生产线，自动装配流水线，码垛搬运，集装箱等的自动搬运，大大减轻了人类繁重的体力劳动，具有广阔的市场前景。 1.2智能搬运小车的功能介绍： 智能搬运小车希望能够希望得到可以自动抓取货物，循迹行进，自动卸货物的功能。 2.总体方案及论证 2.1系统结构框图： 图1.系统结构框图 2.2具体设计： 整个系统包括单片机控制模块、电机驱动模块、光电传感器模块、机械手
模块、模拟电源模块、小车车体。将单片机控制模块，驱动模块固定在小车上端；光电电传感器安装在小车底部；将机械手安装在小车上部的前端；车架结构选择铝板。 2.2.1系统机械部分 采用铝板安装设计图纸自行加工。即根据图纸首先用剪床剪得合适大小的铝板，再用钳工和折床将铝板做成合适的形状，再用钻床钻孔，用车床加工轴，用铣床加工轴套，最后安装即可得到所需的机械部分。 图2.小车底盘 图3.轴承座
智能搬运小车 摘要： 设计一个轮式小型机器人，在比赛场地里移动，将不同颜色、形状或者材质的物体分类搬运到不同的对应位置。比赛的记分根据机器人将物体放置的位置精度和完成时间来决定分值的高低。它模拟了工业自动化过程中自动化物流系统实际工作过程。 关键词：单片机，PWM，光电传感器，运货小车 1.引言 1.1智能搬运小车研究的背景和目的： 运货是各个行业不可或缺的过程，人工运货随着经济的快速发展，不能完全满足市场的需求。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时斯坦福研究院的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。 智能搬运小车可以安装不同的末端以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，可以广泛应用于机床上下料，冲压机自动化生产线，自动装配流水线，码垛搬运，集装箱等的自动搬运，大大减轻了人类繁重的体力劳动，具有广阔的市场前景。 1.2智能搬运小车的功能介绍： 智能搬运小车希望能够希望得到可以自动抓取货物，循迹行进，自动卸货物的功能。 2.总体方案及论证 2.1系统结构框图：
图1.系统结构框图 2.2具体设计： 整个系统包括单片机控制模块、电机驱动模块、光电传感器模块、机械手模块、模拟电源模块、小车车体。将单片机控制模块，驱动模块固定在小车上端；光电电传感器安装在小车底部；将机械手安装在小车上部的前端. 2.2.1系统布局部分
用于电商配送中心的物流仓储搬运机器人（AGV）的研究 摘要：近几年来，我国的计算机信息技术和自动化技术在不断地发展与进步， 我国的电子商务业随之发展起来为AGV的研究与应用提供了空间。在大多数传统 电商配送中心中，物流配送模式相对较为落后，大部分采用人力劳动力工作，人 力进行物流搬运与拣选的工作效率较低，出现错误率较高，不能满足当前电子商 务业发展的需求。随着发展的迅速，物流配送的批量变少，物流品类变多，这就 需要电子商务方面对物流系统进行创新，加强物流系统的智能化与自动化，使得 电子商务物流业的能力得到提升。本文针对就目前来看电子商务配送中心的发展 需求，研发可以进行物流仓储搬运的AGV设备。 关键词：电商配送；物流；搬运AGV 1、AGV进行物流搬运的特点 在当前发展到的物流设备中，物流仓储搬运的AGV已经成为必不可少的重要 存在，它具备了智能化的特点，在工作运行过程中灵活方便，能够大幅度地提高 工作搬运效率。就现阶段来看，物流搬运AGV主要具备了几个放慢的特点，首先 是物流搬运机器人能够指定工作的类型，保证重复工作时也能高质量完成，提高 搬运工作的效率。其次，物流搬运机器人具有良好的导向功能，能够在一定程度 上促进各项功能的调整优化，更有利于对整体环境的处理布置。物流搬运机器人 还可以通过设定，自动将所需要搬运的货物输送达设定的区域，大大地节省了劳 动力资源。另一方面，物流搬运机器人还可以与仓库系统中的自动输送线形成良 好的配合，实现配送中心各种货物的自动装卸工作。最后是物流搬运机器人在供 电的电源方面属于直流电池，所产生的噪音污染相对较小，能够有效地减少对生 态环境的污染，保证配送中心的工作环境质量。 2、物流搬运AGV技术的关键 2.1 传感器技术 在实施AGV进行物流搬运的过程中，需要注意AGV在运行时的位置走向、 速度以及运行姿态等，在允许的条件下对其进行实时的监管与检测，以此来保证AGV能够正常稳定地运行，在通过对AGV运行状态的监测记录之后，及时将AGV 实时详细的状态数据向控制器管理系统反馈，并要结合实际具体的情况，来完成 上位机的操作指令。注意获取运行时内外部环境的状况，确保AGV的正常运作， 并保证运行时的安全性。智能化传感器的出现及发展进一步提高了AGV的智能化 程度。当前，智能化的传感器技术主要包括有内部与外部这两种种类，内部的智 能化传感器主要用于对AGV行为的控制以及自身的监测，而外部传感器的作用主 要是通过传感感知外部环境中的各数据信息，并传输安装在AGV的系统之中。 2.2 智能化控制技术 智能控制在AGV中主要是指通过自主驱动的智能机器来实现自动控制的技术，随着现代社会计算机信息技术和智能化技术的发展，智能化控制技术也得到了一 定的探究成果，如今自动控制系统也成为了智能系统发展的一种趋势。智能化控 制技术的出现，也解决了传统作业中很多不能解决的操控问题。在当前的发展状 况下，逐渐成熟的控制方法有能够使用知识进行学习的智能控制、模糊控制、人 工智能控制等。在国外市场中，大部分领域会使用到神经网络的控制与模糊控制，广泛应用于AGV的控制领域。 2.3 直流电源技术 AGV在进行工作时，必须要有充足的电力能源，当前AGV的主要充电方式分
(19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告号 (45)授权公告日 (21)申请号 201920592770.8 (22)申请日 2019.04.27 (73)专利权人 苏州吴江金茂保温材料有限公司 地址 215000 江苏省苏州市吴江区黎里镇 金家坝金贤路 (72)发明人 沈大钧 (74)专利代理机构 苏州创策知识产权代理有限 公司 32322 代理人 董学文 (51)Int.Cl. B62B 3/02(2006.01) B62B 3/04(2006.01) B62B 5/04(2006.01) (54)实用新型名称 物料搬运小车 (57)摘要 本实用新型提供了一种物料搬运小车，包括 小车底座以及与小车底座滑动连接的移动座，小 车底座以及移动座的底部均匀的设置有四组脚 轮，移动座能在驱动机构的作用下靠近或远离小 车底座；移动座的上表面开设有滑槽，小车底座 上设有与滑槽相适配的滑块，移动座通过滑槽和 滑块与小车底座滑动连接；小车底座以及移动座 的边缘安装有用于固定物料的围栏；驱动机构包 括螺纹杆、与螺纹杆相对应的螺纹槽以及用于驱 动螺纹杆旋转的电机；将小车本体设置为滑动连 接的小车底座以及移动座两部分，通过螺纹杆以 及螺纹槽调节两者之间的距离，同时利用可伸缩 的U形围栏对泡沫大板进行固定，结构简单、使用 灵活。权利要求书1页 说明书2页 附图3页CN 209921366 U 2020.01.10 C N 209921366 U
权 利 要 求 书1/1页CN 209921366 U 1.一种物料搬运小车，其特征在于：包括小车底座以及与小车底座滑动连接的移动座，所述小车底座以及移动座的底部均匀的设置有四组脚轮，所述移动座能在驱动机构的作用下靠近或远离所述小车底座； 所述移动座的上表面开设有滑槽，所述小车底座上设有与所述滑槽相适配的滑块，所述移动座通过所述滑槽和滑块与所述小车底座滑动连接；所述小车底座以及所述移动座的边缘安装有用于固定物料的围栏； 所述驱动机构包括螺纹杆以及用于驱动螺纹杆旋转的电机，所述螺纹杆通过轴承安装在所述小车底座靠近所述移动座一侧的侧壁上，所述移动座相对的侧壁上则开设有对应的螺纹槽；所述螺纹杆的一端与所述电机的输出轴固定连接，另一端则与所述螺纹槽螺纹连接。 2.根据权利要求1所述的物料搬运小车，其特征在于：所述围栏整体呈U形设置，包括对称设置的第一围栏和第二围栏，所述第一围栏以及第二围栏分别固定在所述小车底座以及所述移动座的上表面，且两者通过滑杆以及滑杆槽滑动连接。 3.根据权利要求2所述的物料搬运小车，其特征在于：所述围栏上固定有便于推动小车的推杆，所述电机的启动按钮设置在所述推杆上。 4.根据权利要求1所述的物料搬运小车，其特征在于：所述小车底座底部的脚轮上设有刹车。 2
智能化搬运agv小车在日常生活中的好处【派瑞得锂电】无论在在仓库，还是在在工厂车间里面，都需要将原材料、半成品、成品频繁地进行点对点的运送。以前我们一般都依靠叉车和工人来实现搬运，现在AGV 小车逐渐代替叉车+工人的搬运。那么agv小车又是有哪些好处让我们青睐它呢？ 1 可靠度 对国外十几家AGV公司27个系列产品所采用的主要导向技术的统计结果显示，比如动进科技AGV公司，电磁感应、惯性导航、光学检测、位置设定、激光检测、图像识别所占比例分别为32.3%、27.8%、16.9%、13.8%、7.69%和1.54%。其中，电磁感应导向技术的应用比例最高，这表明该项技术已经十分成熟。而机器视觉导向技术应用较少，说明该项技术还需要深入研究和不断完善。另外，自主导航技术仍然处在研究阶段，还有许多技术问题需要解决。 2 适应能力
适应能力是指AGV小车运行时所经过地面的整洁程度、空间无障碍程度以及光电干扰程度对导向技术的限制。由于不同的导向技术对应用环境的要求不同，因此，某种导向方法的实际应用有可能受到限制。 对于有线式导向技术，如埋线感应、光学导向和机器视觉等，环境要求主要是地面的平整和清洁程度。除了埋线电磁感应式对地面的清洁程度要求较低外，其他几种方式都要求较高。但电磁和磁带导向方式对地面的平整程度要求较高。 3 路径柔性 由AGV小车组成的物料搬运系统有良好的柔性，但不同的导向技术其路径柔性有很大差别。无线式导向方法可以在很短的时间内改变运行路径，其中有些方法只需改变控制软件实现运行路径的变更。而有线式导向方法的路径柔性相对较差，其中电磁感应埋线导向技术导向路径的变更最困难，成本较高。 4 运行速度 AGV小车的运行速度受导向技术的影响很大，主要取决于对导向路径识别的实时性。所采用的导向技术对路径的识别能力(如检测精确性、实时性和抗干扰性等)直接影响运行速度。有线式导向方法识别路径的速度快、实时性好，而无线式导向方法相对较差。 5 导向稳定程度 导向稳定程度是指为使AGV沿着规定的路线行驶单位时间内进行纠偏转向控制的次数和幅度。由于AGV在运行过程中，受某种因素的影响不可避免地产生偏离运动路径的状态，因此为了保证运行方向必须对车辆进行转向控制，引起车辆沿曲线运动，导致车辆摆动，甚至转向振荡。一般来讲，有线式导向方法对路径的跟踪能力强，行驶稳定性好，AGV沿着规定路线行驶的稳定程度高。
2009广东工业大学第二届电子设计大赛设计报告 注：转载本文内容需注明出处！否则后果自负！ 本文内容来自https://www.doczj.com/doc/f312057937.html, 如有电子方面的问题可以加入我们的QQ群（84998716）进行交流 竞赛题目：智能搬运小车 参赛编号:X1-003 学生姓名： 学院班级： 智能搬运小车 一．前言 随着生产自动化的发展，智能小车已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的发展，传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。视觉传感器的典型应用领域为自主式智能导航系统，对于视觉的各种技术而言图像处理技术已相当发达，而基于图像的理解技术还很落后，机器视觉需要通过大量的运算也只能识别一些结构化环境简单的目标。视觉传感器的核心器件是摄像管或CCD，但其价格、体积和使用方式上并不占优势，因此在不要求清晰图像只需要粗略感觉的系统中考虑使用接近传感器是一种实用有效的方法。 智能搬运小车要实现自动寻迹功能、趋光行驶功能和金属探测功能就必须要检测黑带、感知光源和识别金属物，传感器相当给机器人一个视觉功能。故对机器人的研究已成为必要。智能循迹是基于红外传感器实现小车寻找黑线，利用光敏电阻在不同强度光照下电阻分压的不同实现趋光行驶，利用接近开关探测金属物并用电磁铁将金属捡起，并可实现声光提示。注：转载本文内容需注明出处！否则后果自负！ 本文内容来自https://www.doczj.com/doc/f312057937.html, 二．硬件设计 1.小车控制单元的选择 方案一：采用各类数字电路来组成小车的控制系统，对光源检测信号，黑带检测信号，铁片检测信号。本方案电路复杂，灵活性不高，效率低，不利于小车智能化的扩展，对各路信号处理比较困难。 方案二：采用STC89C52单片机来作为整机的控制单元。铁片检测采用电感式接近开关LJ18A3-4-Z/BX检测，黑带检测采用红外发射二极管和红外接收管对光源信号进行采集，光源检测利用光敏电阻的感光特性对光源信号检测，信号送到单片机系统处理。此系统比较灵活，采用软件方法来解决复杂的硬件电路部分，使系统硬件简洁化，各类功能易于实现，能很好地满足题目的要求。 单片机是整个小车的大脑，是整个小车运行的核心部件，起着控制小车所有运行状态的作用。正确选用单片机作为小车的核心控制单元，本设计的主控芯片选择STC89C52，负责检测传
哈爾濱工業大學 制造系统自动化大作业 ——自动导引式物料搬运小车系统设计 姓名：刘玉帅 学号：1080810524 班级：0808105 专业：机械设计制造及其自动化 日期：2011.06.15
目录 第一部分设计任务书 (3) 一、自动导引搬运小车功能示意图 (3) 二、基本要求与参数 (3) 三、工作量 (3) 四、设计内容及说明 (3) 第二部分设计说明书 (4) 一、小车轮系结构的设计与分析 (4) 二、自动导引方案的设计及传感器的选择与分析 (6) 三、小车驱动及运动控制方案的设计与分析 (8) 四、控制流程的设计以及控制程序的编写 (8) 参考文献 (11)
作业一 自动导引式物料搬运小车系统设计 第一部分 设计任务书 一、自动导引搬运小车功能示意图 自动导引搬运小车结构示意图 小车运行线路示意图 二、基本要求与参数 本作业要求完成一种自动导引式物料搬运小车系统设计。小车主要实现的功能是自动寻迹并且完成物料的搬运。如上图所示，小车首先在A 区装载物料，然后开始沿着指定轨迹（黑色导引线）自动运行，导引线宽为20mm ，小车上要求装有相应的传感器用来完成寻迹和小车运行轨迹调节，保证小车始终沿着指定轨迹运行不偏离。运行到C 区以后停止，卸货后沿原路径返回A 区再次装载物料，如此往复。A 、C 区各有一条与导引线垂直的黑色边界线，线宽为20mm ，要求小车在A 、C 区停止时，不能超出边界线限定范围。（小车由蓄电池供电） 相关设计参数： （1）小车运动方式：全自动导引式。 （2）小车载重能力:15Kg ，自重不超过15Kg 。 （3）小车运动距离：5000mm 。 （4）小车运行速度：不小于0.5m/s 。 三、工作量 （1）小车轮系结构的设计与分析； （2）自动导引方案的设计及传感器的选择与分析； （3）小车驱动及运动控制方案的设计与分析； （4）控制流程的设计以及控制程序的编写； （ 5）设计说明书一份。
开发研究 智能物料搬运小车的设计 戴本尧 (浙江工贸职业技术学院，浙江温州325003) 摘要：针对现有物流存在的问题，设计了一款气动剪叉机构与悬挂式摆臂结合的智能物流搬运小车,具有成本低、环保性能好、适用性强、控制性能高的特点，可广泛用于物流、仓储、搬运。 关键词：智能;搬运;小车 随着互联网时代的到来，快递作为物流行业的一个浓缩版，是将物流中零散的快递,进行精准派送的一个过程。目前,国内快递流水线中自动分拣系统比较成熟，但是快递物品从自动分拣系统到物品仓储环节中，如何将物品搬运至货架，还存在一个自动化程度不高，技术相对薄弱的关节点。国外部分物流企业采用了仓储物流机器人或者搬运机器人,但是设备或系统的总体价格非常昂贵,对于大多数物流企业是不适用的。因此，研究和设计1台适用性强、设备成本低、自动化程度高的自动化搬运小车，用于快递流水线系统中物品的分拣、仓储和搬运等工作，能够有效减少快递行业的人力物力财力的消耗，具有非常重要的现实意义。1智能物料搬运小车的设计 设计了一款自动化物品搬运小车。主要结构由剪叉机构、工作台、工作台转向机构、机械手气压夹紧机构、机械手托举机构、小车车轮等组成。可以夹紧和提升物品到工作台，然后再实现小车搬运至指定位置,最后放下物料,通过剪叉机构实现离地2m高度工作区间;小车可以实现遥控或者自动化搬运，可广泛用于物流、仓储等。 1.1小车后轮驱动装置设计 快递物品从自动化分拣输送台搬运至货架，需要小车驱动到达货架指定位置，就需要设计1套驱动装置。最简便的后轮驱动，沿导轨直行。后轮驱动动力选择电动，传动方式可以有链式、齿轮传动和带轮传动等;考虑小车移动过程需要精确定位和制动，本设计后轮驱动装置采用伺服电机驱动、同步带轮传动、驱动后轮转动。 1.2小车前轮转向装置设计 快递物品从自动化分拣输送台搬运至货架，无需涉及转向;因此,前轮转向就直接安装了定轮;如果是无线遥控,就需要安装转向轮系统;按转向力能源的不同，可将转向系分为机械转向系和动力转向系。 1.3小车升降机构设计 自动化物品蘇小车要举升物体到2m高度，必须借助剪升机构。该机构MW帥紧凑、稳定側、轉能力高和操控性好等特点。因此在起重运输、物料搬运、仓储、自动炮设备的制造与W1中均可以得到 1.4小车工作台转向机构和夹紧机构设计 自动化分拣设备将快递物品分流输送过来后，需要将快递物品从输送台搬运到货架指定位置，这时候就需要用到自动化物品运输小车。在工作中，要用到机械手去抓物品,然后放置到工作台,再由小车行驶到指定货架前，由举升机指定到货架高度位置，拖岀物品到货架上的过程。需要设计气动夹紧机构和工作台的转向机构。 转向机构一般由电机带动，考虑经济性和实用性原则,本设计采用汽缸推动直齿轮，直齿轮带动圆柱齿轮转动，接着由圆柱齿轮带动整个工作台转动的过程。该结构具有结构简单、转动精准、控制方便和经济实用等特点。 为了实现夹紧行程的可调整性，首先在固定汽缸的板上做了滑道,可以依据用户需求，方便调整夹紧机构行程;其次，夹紧面做了相应防滑处理;最后，控制方面来说，可以在夹紧面上安装压力传感器和气动溢流阀，调整汽缸输出速度和输出力。 由于该丝杠托举机构悬挂在工作台导轨两侧，能够前后摆动。在承受重物后,具有较大后倾力矩,为此,在工作台增加了2个汽缸做为支撑。为了实现小车工作台丝杠托举机构执行动作时，不发生前后大的倾斜，将机构设置成了具有一定摆动幅度,安装了限位开关,实现柔性调节丝杆和地面的垂直度。 2产品实物及创新点 2.1产品实物 根据上述设计，加工 装配后，产品如图1所示： 2.2创新点 本产品创新点体现 在：实现了气动剪叉机构 零的突破，采用悬挂式摆图1智能物料搬运小车实物图 臂工作，通过汽缸和限位开关共同稳定的托举构造,以压缩空气为动力源，各执行机构采用气动方式控制和执行，节能环保。 3结束语 本产品针对物流快递行业存在的问题，设计了一种节能环保可靠的智能物料搬运小车，具有成本低、环保性能好、适用性强、控制性能高的特点，可广泛用于物流、仓储、搬运。参考文献： ［1］虞和谦.中国物料搬运技术的现状与发展［J］.中国机械工程.1995(01):14-17. ⑵孙欣.物料搬运的发展［Jh煤炭技术.1997(02):26. 基金项目:浙江省教育厅一般项目:快递行业仓储环节的智能搬运小车的研发，编号:Y201840750。 (收稿日期：2019-03-20) 《湖北农机化》2049年第40 期
智能搬运小车 摘要：本设计以实现电动车搬运铁片的智能化为目的，利用单片机MSP430G2553作为小车的控制核心；采用PWM驱动芯片控制电机动作；车身前后布置了多个红外反射式光电传感器用于对黑色边界线的检测，辅助小车定位，同时利用红外进行避障；此外还安装了舵机摆杆，接近开关检测铁片、红外反射式光电传感器和电磁铁组成的模块实现了对铁片的检测、颜色识别和搬运功能。加之独特的软件算法，实现了对小车行进路线及铁片搬运的精确控制。另外，设计中我们设计了电池低电量报警模块，整个系统功能全面，能完成题目的各项指标。 关键词：智能小车、搬运铁片、金属检测、电磁铁
目录 一、方案论证与选择 (3) 1.试题分析 (3) 2.车体的选择 (3) 3.电机的选择 (3) 4.摆杆电机的选择 (3) 5.电机驱动方式的选择 (3) 6.地面黑线检测和铁片颜色检测模块 (4) 7. 搬运工具选择 (4) 8.寻找铁片和避障方案 (4) 二、系统具体设计与实现 (5) 三、各单元电路的设计 (5) 1.电机驱动模块 (5) 2.红外模块 (6) 3.金属检测模块 (6) 4.电磁铁模块 (7) 5.声光报警模块 (7) 四、系统软件设计分析 (7) 五、系统测试 (8) 1.测试方法 (8) 2.测试结果与分析 (8) 六、总结分析 (8) 七、参考文献 (8)
一、方案论证与选择 1.试题分析 本题要求利用多种传感器协调配合，设计一辆具有一定适应能力的自动智能搬运小车。小车能在有一定范围内的场地探测到金属并根据金属片的颜色，在规定的时间内，能成功避开障碍物将其搬运到不同的货物储存区。根据题目要求，设计应有电机驱动，控制模块，场地黑边线检测模块，避障模块，金属探测与颜色识别模块，电源模块，电磁铁模块，电源模块，显示模块，声光提示模块及单片机控制模块。由于本设计属于移动性高精度实时控制系统，因此模块必须具有高精度，稳定性强，多种传感器综合控制，智能控制等诸多性能要求。 2.车体的选择 方案一：用玩具小车，选用其车体的主体结构再加以改造，在玩具商店很容易买到。但其驱动能力较差并且其转弯效果均不理想。 方案二：自制简易小车，车体的大小与外型完全由我们决定且驱动电机选择型号可以选择，但在短时间内装配一简易小车很有难度。 3.电机的选择 方案一：采用直流电机。其中直流电机使用方便，价格便宜，但运动精度较低，难以实现精确的位置控制。如用直流电机调整输液瓶的高度，将难以控 制其精确位置，系统稳定性较差，较难达到题目的要求。 方案二：采用步进电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动 一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量， 从而达到准确定位的目的；同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转 动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 我们小组最后选用步进电机，自制三轮车，前轮用两个步进电机，后轮用万向轮，转弯灵活。 4.摆杆电机的选择 方案一：采用步进电机。步进电机是一种将电脉冲转化为角位移的执行机构。当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它就驱动步进电机按设定的方向转动 一个固定的角度（及步进角）。可以通过控制脉冲个数来控制角位移量， 从而达到准确定位的目的；同时也可以通过控制脉冲频率来控制电机转 动的速度和加速度，从而达到调速的目的。 方案二：采用舵机。控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动，电机带动一系列齿轮组，减速后传动至输出舵盘。舵机的输出轴和位置反 馈电位计是相连的，舵盘转动的同时，带动位置反馈电位计，电位计将 输出一个电压信号到控制电路板，进行反馈，然后控制电路板根据所在 位置决定电机的转动方向和速度，从而达到目标停止。体积紧凑，便于 安装；输出力矩大，稳定性好；控制简单，便于和数字系统接口。 舵机体积小，安装轻便，控制简单，所以我们采用舵机来控制摆杆。 5.电机驱动方式的选择
0引言 机器人技术的快速发展离不开制造技术的新材料技术的发展[1]。在大大小小的领域里机器人都发挥了不可忽视的作用:如军事领域的飞行机器人和可移动式地面机器人;航空领域的空间机器人和家庭智能式清洁机器人。因此,自动化的物流的全面普及也已成为物流运输行业的发展趋势[2]。亟需建立一个以自动化、智能化设备为基础的现代智慧仓[3]。小型起重搬运机械的传动装置要求结构紧凑,传动比大,传动平稳可靠,体积与质量小[4]。在发展智能化的、更加灵敏的物流系统这一趋势下[5],仓储式物流行业需要一种灵活、多功能、高效率的小型移动式起重机替代繁杂的人力劳动。基于物流行业智能化发展的需求,本文提出了一种基于齿轮齿条减速机传动的智能遥控搬运小车装置,利用ADAMS软件运动学仿真验证设计结构运动的稳定性。 1搬运装置的主要结构组成与工作原理 1.1装置的工作原理 本小型搬运实验装置主要处理在物流仓库中的小型货物的取放和装卸的工作,使用者可以依照自己的实际需要,设计机器的工作路线,实时控制机器的运作情况,机器的三轮式的行走机构可快速地进行移动,利用舵机的控制方向,精确地到达工作场地,完成对货物的运输;因为本装置采用了可延展的抓取装置,可通过齿轮齿条的配合来实现对不同位置的货物进行同时装卸,能灵活地应对不同工况;使用者可利用无线蓝牙信号通讯方式,通过一台主控制器实时与小车的控制系统连接,小车的起重升降机构接收到来自stm32主控制系统的信号,从而驱动12V 直流电机进行工作,控制啮合齿轮的正反转,使得升降机构进行升降,具体的升降高度可根据实际需求进行无线控制,以此完成货物的提取和放置。1.2整体结构设计 智能遥控搬运小车结构如图1所示。智能遥控搬运小车实验装置的主要结构包括勾取机构、升降机构、延展机构、行走机构和无线蓝牙信号控制机构。结构的具体连接方式如下:勾取机构的上方设置所述横向延展机构,横向延展机构的传动系统主要采用齿轮齿条结构设计,在其下方设置升降驱动结构,该结构由通过12V直流电机固定连接,直接驱动升降机构的工作。最下方设置行走机构的底盘,升降机构用内六角螺栓与行走机构的主车身固定连接,由其给予支撑,来自stm32控制芯片的PWM 信号控制前轮的直流电机正反转和舵机,实现整个装置的灵活移动。升降机构上设置的延展机构通过旋合卡紧来锁死,保持固定连接。勾取爪则与延展桁架用内六角螺栓固定连接,可进行快拆更换勾取机构。整体的设计采用轻量化,在保证结构强度的情况下,减轻整体重量。本作品属于小型移动式起重机,具有灵活、多功能和高效率的特点。 1.勾取机构; 2.延展机构; 3.升降机构; 4.行走机构。 图1智能遥控搬运小车结构图 2主要部件的结构分析 该起重机具有轻量化,成本低的要求。因此其机构在满足具体工作要求的同时,要尽量保持轻巧和简单的设计,降低成本。在此基础上,需要对该装置的各个构件进行分析校核,保证强度和刚度。 2.1升降机构安装设计 智能遥控搬运小车实验装置,其升降机构包括支撑光轴、齿条、齿轮、套筒、三脚固定架、旋紧螺块、驱动电机;支撑光轴与齿 一种智能物流遥控搬运小车结构设计及仿真分析* 李茂盛,张世亮,吴米,王坤,李凤娣 (广东海洋大学机械与动力工程学院,广东湛江524088) 摘要:根据当下仓储式物流搬运趋向自动化的需求,以及人力劳动成本日渐提高的问题,利用舵机和电机同步驱动,齿轮齿条机构配合传动,研发了一台可遥控、自动装卸货的智能遥控搬运小车。利用Soliworks对该装置进行结构模型的设计,使用ADAMS软件对总体结构进行运动学仿真,调节各结构参数,优化机器的结构设计。本装置通过stm32控制端的蓝牙信号通道,实现小车的运动路径设计和货物搬运工作。研究的结果验证了本设计装置具有实际的可行性,对仓储式物流搬运机器人研究提供了一定参考。 关键词:搬运小车;齿轮齿条;同步驱动;ADAMS;运动学仿真 中图分类号:TP23文献标志码:A文章编号:1672-3872(2019)13-0024-04 The Design And Emulation Mode Of An Intellectual Telecontrol Logistics Mover LI Maosheng,ZHANG Shiliang,WU Mi,WANG Kun,LI Fengdi (College of Mechanical and Power Engineering Guangdong Ocean University,Zhanjiang,524088,China) Abstract:In order to arrode the need of automation in godown logistics and resolve the problem of high labor cost,this paper excogitate an telecontrol intellectual mover which can carry goods of itself by the synchrony both of azimuth stabilizer and electromotor and the stnchromesh of gear wheel and https://www.doczj.com/doc/f312057937.html,ing Soliworks to design the mode of this machine and analyzing the whole structure with ADAMS to improve the structure design.With the Bluetooth of the stm32,make the mover’s path design and automatizing things transport fulfilled.The conclusion indicstes that this structure is practicable which can be the reference of the development in intellectual telecontrol logistics robots. 基金项目:2018年广东海洋大学大学生“海之帆”起航计划项目 (qhjhkj201824) 作者简介:李茂盛(1997—),男,广东河源人,本科,研究方向:机械设计 制造及其自动化。 通讯作者:张世亮(1960—),男,陕西汉中人,本科,教授,研究方向:数字 化设计与制造。
智能搬运小车 哈尔滨工程大学信息与通信工程学院080813班 摘要： 关键词：单片机，PWM，光电传感器，运货小车 1.引言 1.1智能搬运小车研究的背景和目的： 运货是各个行业不可或缺的过程，人工运货随着经济的快速发展，不能完全满足市场的需求。世界上许多国家都在积极进行智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时斯坦福研究院的Nils Nilssen和charles Rosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。 智能搬运小车可以安装不同的末端以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，可以广泛应用于机床上下料，冲压机自动化生产线，自动装配流水线，码垛搬运，集装箱等的自动搬运，大大减轻了人类繁重的体力劳动，具有广阔的市场前景。 1.2智能搬运小车的功能介绍： 智能搬运小车希望能够希望得到可以自动抓取货物，循迹行进，自动卸货物的功能。 2.总体方案及论证 2.1系统结构框图：
89C52单片机 PWM 波 直流稳压电 源 减速直流电 机 光传感器 自动循迹舵机 夹取货物 电压比较器 图1.系统结构框图 2.2具体设计： 整个系统包括单片机控制模块、电机驱动模块、光电传感器模块、机械手模块、模拟电源模块、小车车体。将单片机控制模块，驱动模块固定在小车上端；光电电传感器安装在小车底部；将机械手安装在小车上部的前端；车架结构选择铝板。 2.2.1系统机械部分 采用铝板安装设计图纸自行加工。即根据图纸首先用剪床剪得合适大小的铝板，再用钳工和折床将铝板做成合适的形状，再用钻床钻孔，用车床加工轴，用铣床加工轴套，最后安装即可得到所需的机械部分。
分类号：TP242 单位代码：10452 临沂大学 学士学位毕业设计(论文) 仓储搬运智能小车 姓名李道源 学号200707820201 年级2007级 专业电气工程及其自动化 系（院）信息学院 指导教师韩晓翠 2011年4月24日
SMART CAR STORAGE AND HANDLING by Li Daoyuan April 2011
诚信声明 本人呈交给临沂师范学院的这篇毕业论文，除了所注参考文献和世所公认的文献外，全部是本人在指导老师指导下的设计成果。 学生签名： 日期： 经检查该毕业设计（论文）为独立完成，不存在抄袭现象。 指导老师签名： 日期：
摘要 本设计是结合企业车间实际需要而确定的设计类课题。设计的智能小车能够自动启停止、往返运动、避障功能、记录行驶速度、快慢行驶。根据设计要求，确如下方案：在现有的玩具小车的基础上，采用AT89S51单片机作为控制核心，充分利用其内部丰富的资源，大大简化电路。使用L298N芯片控制电机转动，实现小车快慢行驶。利用光电开关控制小车自动避障，在避障时，利用电机转速差实现小车方向的变动。利用光电对管实现小车自动循迹，保证小车行驶在规定的线路上。在测量速度上采用霍尔元件，可以简化较好的实现功能。利用霍尔元件输出方波个数算出小车行驶的路程，利用LED显示速度和路程。 关键词：AT89S51；循迹；避障；集成电路
Abstract The design is a based on enterprise workshops actual needs. The intelligent design can be automatically activated to stop the car, to and from movement, obstacle avoidance function, record speed, the speed of traffic.According to the design purpose of the request, do the following programs: the existing toy car based on the use AT89S51 microcontroller as the control, for take advantage of its internal resources, greatly simplifies the circuit. using the L298N chips to Control the motor rotation for achieve the speed of driving the car. Photoelectric switch control car automatic obstacle avoidance, when the car obstacle avoidance, using the motor speed differential to achieve changes in the direction of the car. Photoelectric automatic tracking of the tube to achieve the car to ensure the car driving on the lines provided. measuring the speed of the Hall element, can be simplified to achieve better function. Hall element output square wave by the number of cars traveling distance calculated,LED display speed and distance. Key words: AT89S51; tracking; obstacle avoidance; IC