一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，包括底盤、車筐、輪轂和控制模塊，還包括機械手臂，所述機械手臂安裝在所述地盤側(cè)面，所述機械手臂上安裝有三個舵機用于控制機械手臂執(zhí)行動作。本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點：減少人工成本，集中貨物數(shù)量，獲得收發(fā)價格的優(yōu)惠。可以集中配送點發(fā)貨，節(jié)約快遞公司搬運時間；有助于園區(qū)內(nèi)的企業(yè)優(yōu)化周轉(zhuǎn)庫存場地，優(yōu)化了園區(qū)的環(huán)境，增強了園區(qū)內(nèi)企業(yè)辦公環(huán)境的安全性及清潔性；園區(qū)的快遞業(yè)務(wù)可以得到有效整合，可增值物業(yè)服務(wù)。
【專利說明】一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及機器人領(lǐng)域，尤其涉及的是一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車。

【背景技術(shù)】
[0002]智能控制(intelligent controls)在無人干預(yù)的情況下能自主地驅(qū)動智能機器實現(xiàn)控制目標(biāo)的自動控制技術(shù)。信息技術(shù)、計算技術(shù)的快速發(fā)展及其他相關(guān)學(xué)科的發(fā)展和相互滲透，也推動了控制科學(xué)與工程研宄的不斷深入，控制系統(tǒng)向智能控制系統(tǒng)的發(fā)展已成為一種趨勢。
[0003]用機器人代替人力去做一些重復(fù)性的高強度的勞動是現(xiàn)代機器人研宄的一個重要方向。在電子商務(wù)園區(qū)，快遞業(yè)務(wù)需求量很大，企業(yè)選擇的快遞公司也是多種多樣，快遞包裹一般主要靠人工分揀，在收取和發(fā)送的時候效率極其低下，而且各個快遞公司都需要配備相關(guān)的專門人員負(fù)責(zé)收發(fā)，這樣使得園區(qū)內(nèi)人員雜亂，無法有效管理。園區(qū)內(nèi)如果能夠使用具有智能分揀功能的小車，并配以專用的軌道，這樣可以使得園區(qū)內(nèi)的快遞業(yè)務(wù)可以得到整合，增值物業(yè)服務(wù)。
[0004]目前在物流系統(tǒng)，智能小車被廣泛的應(yīng)用，但其主要的引導(dǎo)方式是電磁或者慣性引導(dǎo)，電磁引導(dǎo)需要埋設(shè)金屬線，并加載引導(dǎo)頻率，其缺點明顯，靈活性差，改變或擴充路徑較麻煩，對引導(dǎo)線路附近的鐵磁物質(zhì)有干擾。而慣性引導(dǎo)主要安裝陀螺儀，缺點是成本較高維護保養(yǎng)等后續(xù)問題較難解決，地面也需要磁性塊作輔助定位。
實用新型內(nèi)容
[0005]本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種本實用新型的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供了一種適用于園區(qū)快遞業(yè)務(wù)的智能分揀小車，可自動在園區(qū)各個企業(yè)收發(fā)各種快遞。
[0006]本實用新型是通過以下技術(shù)方案實現(xiàn)的:一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，包括底盤、車筐、輪轂和控制模塊，其特征在于:還包括機械手臂，機械手臂安裝在地盤側(cè)面，機械手臂上安裝有三個舵機用于控制機械手臂執(zhí)行動作。
[0007]作為上述方案的進一步改進，還包括兩個直流電機，兩個直流電機與輪轂連接。
[0008]作為上述方案的進一步改進，控制模塊包括傳感器檢測模塊、執(zhí)行模塊和運算控制模塊；傳感器檢測模塊包括尋跡傳感器、物體檢測傳感器、終點檢測傳感器、和霍爾傳感器，執(zhí)行模塊包括機械手控制器和驅(qū)動電路，運算控制模塊包括主控制器和助控制器；尋跡傳感器、物體檢測傳感器、終點檢測傳感器和與主控制器連接，霍爾傳感器與助控制器和直流電機連接，機械手控制器與主控制器和舵機連接，助控制器與主控制器連接。
[0009]作為上述方案的進一步改進，主控制器和助控制器均選用STC89C52RC型單片機。
[0010]作為上述方案的進一步改進，尋跡傳感器和終點檢測傳感器選用黑白線檢測傳感器 TK-20。
[0011]作為上述方案的進一步改進，物體檢測傳感器選用紅外避障傳感器E18-D80NK。
[0012]作為上述方案的進一步改進，驅(qū)動電路選用集成芯片L298N。
[0013]作為上述方案的進一步改進，舵機選用MG995舵機。
[0014]本實用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有以下優(yōu)點:減少了人工成本，集中貨物數(shù)量，獲得收發(fā)價格的優(yōu)惠?？梢约信渌忘c發(fā)貨，節(jié)約快遞公司搬運時間；有助于園區(qū)內(nèi)的企業(yè)優(yōu)化周轉(zhuǎn)庫存場地，優(yōu)化了園區(qū)的環(huán)境，增強了園區(qū)內(nèi)企業(yè)辦公環(huán)境的安全性及清潔性；園區(qū)的快遞業(yè)務(wù)可以得到有效整合，可增值物業(yè)服務(wù)。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本實用新型的控制模塊結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖2是主控制器控制模塊原理圖。
[0017]圖3是機械手控制器的電路圖。

【具體實施方式】
[0018]下面對本實用新型的實施例作詳細(xì)說明，本實施例在以本實用新型技術(shù)方案為前提下進行實施，給出了詳細(xì)的實施方式和具體的操作過程，但本實用新型的保護范圍不限于下述的實施例。
[0019]結(jié)合圖1所示，一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，包括底盤、車筐、輪轂和控制模塊，還包括機械手臂，機械手臂安裝在地盤側(cè)面，機械手臂上安裝有三個舵機41用于控制機械手臂執(zhí)行動作，還包括兩個直流電機31，兩個直流電機31與輪轂連接；控制模塊包括傳感器檢測模塊2、執(zhí)行模塊3和運算控制模塊I ;傳感器檢測模塊2包括尋跡傳感器21、物體檢測傳感器22、終點檢測傳感器23和霍爾傳感器50，執(zhí)行模塊3包括機械手控制器30和驅(qū)動電路40，運算控制模塊I包括主控制器11和助控制器12 ;尋跡傳感器21、物體檢測傳感器22、終點檢測傳感器23和與主控制器11連接，霍爾傳感器50與助控制器12和直流電機31連接，機械手控制器30與主控制器11和舵機41連接，助控制器12與主控制器11連接。
[0020]主控制器11和助控制器12均選用STC89C52RC型單片機。主控制器11是搬運小車的運行控制中樞，考慮到舵機41的運行中的電流變化干擾，舵機41的控制采用單一單片機來控制，舵機41只執(zhí)行由指定單片機發(fā)過來的執(zhí)行指令，根據(jù)要求來控制三個舵機41的運行，控制機械手運行并執(zhí)行不同的抓、放、取等動作。助控制器12用于實現(xiàn)行駛距離和計時功能，主控制器11負(fù)責(zé)信號的接收與處理并適時發(fā)送定向的執(zhí)行信號，使系統(tǒng)能夠協(xié)調(diào)的處理運動中出現(xiàn)的各種外界需要和精確的定位。主控制器11通過脈寬控制實現(xiàn)小車的左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、前進、停止等功能，從而實現(xiàn)小車能夠精確?？吭谥付ㄎ恢?，最終實現(xiàn)搬運功能。主控制器11對外界的信號檢測全部都是兩次判斷并進行延時處理，避免了不必要的誤差和誤動作。
[0021]尋跡傳感器21和終點檢測傳感器23選用黑白線檢測傳感器TK-20。普通發(fā)光二極管及光敏電阻組成的發(fā)射接收方案可以實現(xiàn)巡跡功能，但是在實際使用時，容易受到外界光源的干擾，因為可見光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情況都有直接關(guān)系，所以有時檢測不準(zhǔn)確甚至檢測不到。雖然可采取超高亮度發(fā)光二極管降低一定的干擾，但這又增加額外的功率損耗。經(jīng)過多方面考慮最終采用黑白線檢測傳感器TK-20，它是TK-1O的升級版，該傳感器體積小，易于安裝，輸出高低電平，TK-20尋跡模塊改進了探測距離、加強了探測精度，通過調(diào)節(jié)電位器，有效探測距離一般為0-3cm左右，最遠(yuǎn)可以達到1cm0小車檢測終點也使用TK-20黑白線檢測傳感器模塊來檢測終點。
[0022]物體檢測傳感器22選用紅外避障傳感器24E18-D80NK。經(jīng)過測試比對選擇傳感器分述如下。該傳感器具有探測距離遠(yuǎn)、受可見光干擾小、價格便宜、易于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應(yīng)用于機器人避障、流水線計件及自動生產(chǎn)線各站檢測等眾多場合。它是E18-D80NK的升級版，是一種集發(fā)射與接收于一體的光電傳感器，發(fā)射光經(jīng)過調(diào)制后發(fā)出，接收頭對反射光進行解調(diào)輸出，有效的避免了可見光的干擾。透鏡的使用，也使得這款傳感器最遠(yuǎn)可以檢測80厘米的距離。檢測障礙物的距離可以根據(jù)要求通過尾部的電位器旋鈕進行調(diào)節(jié)。
[0023]驅(qū)動電路40選用集成芯片L298N。直流電機31非常簡單容易實現(xiàn)調(diào)速，本控制系統(tǒng)驅(qū)動動力源及調(diào)速采用直流電機31，綜合考慮后決定采用集成芯片L298N構(gòu)成驅(qū)動電路40ο L298N是雙H橋高電壓大功率集成電路，可用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機等電感性負(fù)載。單片機控制L298N芯片使之工作在占空比可調(diào)的開關(guān)狀態(tài)，精確調(diào)整電動機轉(zhuǎn)速，整個調(diào)速控制系統(tǒng)采用脈寬調(diào)速技術(shù)，通過控制脈沖寬度來控制電機的轉(zhuǎn)速從而控制小車的運行速度。占空比的不同決定了直流電機31的通電時間，也決定了直流電機31單位時間轉(zhuǎn)過的角度及速度，所以通過占空比的控制可以準(zhǔn)確控制小車的速度。
[0024]舵機41選用MG995舵機。
[0025]本實用新型提供的帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車運行過程如下:由出發(fā)點出發(fā)開始行駛，小車的巡線傳感器檢測到白軌道信號后反饋給主控制器11，助控制器12接收到信號后，發(fā)送指令到驅(qū)動電路40，驅(qū)動電路40驅(qū)動小車后兩輪的電機，電機帶動輪轂轉(zhuǎn)動向前行駛，小車一直沿著軌道運行，當(dāng)前方安裝的物體檢測傳感器22檢測到包裹后，發(fā)送信號給主控制器11，主控制器11接收到信號后，發(fā)送指令到驅(qū)動電路40，控制電機停下，然后主控制器11發(fā)送信號到機械手控制器30驅(qū)動舵機41，指揮機械手臂完成取件動作，完成取件動作后，機械手控制器30發(fā)送信號給主控制器11，主控制器11接收到信號后再次驅(qū)動后輪電機轉(zhuǎn)動，使得小車沿軌道送到指定的倉儲位置，終點檢測傳感器23檢測到終點位置信息后，發(fā)送信號到主控制器11，主控制器11控制電機停轉(zhuǎn)，小車停下，再由主控制器11發(fā)送指令到機械手控制器30，由舵機41控制機械手完成放物件的動作，然后再返回原點；助控制器12通過檢測霍爾傳感器50的脈沖信號來計算輪轂的轉(zhuǎn)數(shù)得到行駛距離，通過TO定時器來記錄行駛時間并不斷更新，并發(fā)送信息到主控制器11，由主控制器11控制直流電機31轉(zhuǎn)速來調(diào)節(jié)運行速度。倉儲位置存放的包裹由快遞公司的取件人員統(tǒng)一運送。周而復(fù)始，減去人工不停來回取件。
[0026]以上所述僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，包括底盤、車筐、輪轂和控制模塊，其特征在于:還包括機械手臂，所述機械手臂安裝在所述底盤側(cè)面，所述機械手臂上安裝有三個舵機用于控制機械手臂執(zhí)行動作。
2.如權(quán)利要求1所述一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，其特征在于:還包括兩個直流電機，所述兩個直流電機與所述輪轂連接。
3.如權(quán)利要求1所述一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，其特征在于:所述控制模塊包括傳感器檢測模塊、執(zhí)行模塊和運算控制模塊；所述傳感器檢測模塊包括尋跡傳感器、物體檢測傳感器、終點檢測傳感器和霍爾傳感器，所述執(zhí)行模塊包括機械手控制器和驅(qū)動電路，所述運算控制模塊包括主控制器和助控制器；所述尋跡傳感器、物體檢測傳感器、終點檢測傳感器與主控制器連接，所述霍爾傳感器與助控制器和直流電機連接，所述機械手控制器與主控制器和舵機連接，所述助控制器與主控制器連接。
4.如權(quán)利要求2所述一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，其特征在于:所述主控制器和所述助控制器均選用STC89C52RC型單片機。
5.如權(quán)利要求2所述一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，其特征在于:所述尋跡傳感器和終點檢測傳感器選用黑白線檢測傳感器TK-20。
6.如權(quán)利要求2所述一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，其特征在于:所述物體檢測傳感器選用紅外避障傳感器E18-D80NK。
7.如權(quán)利要求2所述一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，其特征在于:所述驅(qū)動電路選用集成芯片L298N。
8.如權(quán)利要求1所述一種帶機械手臂的電商產(chǎn)業(yè)園智能分揀小車，其特征在于:所述舵機選用MG995舵機。
【文檔編號】G05D1/02GK204178237SQ201420564736
【公開日】2015年2月25日 申請日期:2014年9月28日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月28日
【發(fā)明者】楊力, 朱小平, 向楠, 陸會娥 申請人:安徽國防科技職業(yè)學(xué)院