基于MakeBlock控制的電動(dòng)穿梭小車驗(yàn)證模型設(shè)計(jì)

摘 要：運(yùn)貨是各個(gè)行業(yè)不可或缺的過程，人工運(yùn)貨隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，不能完全滿足市場(chǎng)的需求。該電動(dòng)穿梭小車驗(yàn)證模型是模仿工業(yè)AGV小車的功能并加以改進(jìn)，通過Make block Orion進(jìn)行控制。該小車模型可以安裝不同的末端以完成各種不同形狀和狀態(tài)的工件搬運(yùn)工作，可以應(yīng)用于環(huán)境狹小的工作區(qū)域，大大減輕了人類繁重的體力勞動(dòng)，具有廣闊的市場(chǎng)前景。

關(guān)鍵詞：電動(dòng)穿梭小車驗(yàn)證模型；AGV小車；Make block

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.24.105

1 概述

在產(chǎn)品生產(chǎn)的整個(gè)過程中，僅僅有5%的時(shí)間是用于加工和制造，剩余的95%都用于儲(chǔ)存、裝卸、等待加工和輸送。因此，目前世界各工業(yè)強(qiáng)國(guó)普遍把改造物流結(jié)構(gòu)、降低物流成本作為企業(yè)在競(jìng)爭(zhēng)中取勝的重要措施，為適應(yīng)現(xiàn)代生產(chǎn)的需要，物流正在向著現(xiàn)代化的方向發(fā)展。電動(dòng)穿梭小車適應(yīng)性好、柔性程度高、可靠性好、可實(shí)現(xiàn)生產(chǎn)和搬運(yùn)功能的集成化和自動(dòng)化，在各國(guó)的許多行業(yè)都得到廣泛的應(yīng)用。

2 系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

本文所設(shè)計(jì)的電動(dòng)穿梭小車驗(yàn)證模型主要由升降機(jī)構(gòu)、行走機(jī)構(gòu)組成，完成物品的自動(dòng)運(yùn)輸和存放，實(shí)現(xiàn)無人倉(cāng)庫(kù)高效的作業(yè)方式。該小車模型主要為搬運(yùn)小型貨物（最大重量不超過100N）而設(shè)計(jì)，故具有體積小，運(yùn)動(dòng)靈活，適用于狹小空間等特點(diǎn)。

3 硬件設(shè)計(jì)

3.1 升降機(jī)構(gòu)

升降機(jī)構(gòu)由一個(gè)12V直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過齒輪傳動(dòng)，皮帶拖動(dòng)。升降機(jī)構(gòu)安裝在直線導(dǎo)軌上，讓工作臺(tái)從兩邊升起。工作臺(tái)的最大行程是10cm，由于是微型的電動(dòng)穿梭小車，該小車最大載重100N。

3.2 行走機(jī)構(gòu)

行走機(jī)構(gòu)由兩個(gè)直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)，分別安裝在小車兩側(cè)的前后輪上。通過驅(qū)動(dòng)一側(cè)的電機(jī)，另一側(cè)電機(jī)不轉(zhuǎn)，就可以實(shí)現(xiàn)小車的左右旋轉(zhuǎn)；驅(qū)動(dòng)一側(cè)電機(jī)正轉(zhuǎn)，另一側(cè)電機(jī)反轉(zhuǎn)，既可實(shí)現(xiàn)原地回轉(zhuǎn)。

3.3 控制系統(tǒng)

Make block Orion 是一個(gè)基于Arduino Uno升級(jí)改進(jìn)的主控板。它擁有強(qiáng)大的驅(qū)動(dòng)能力，輸出功率可達(dá)18W，可以驅(qū)動(dòng)4個(gè)直流電機(jī)，與傳感器模塊完美匹配。8個(gè)獨(dú)立的RJ25接口，輕松實(shí)現(xiàn)電路連接。

另外，它不僅支持絕大多數(shù)arduino 編程工具（Arduino /Scratch / adublock），而且還提供了兩種Scratch升級(jí)版的圖形編程工具（Mblock/ Make block HD）。

4 系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)

4.1 控制流程設(shè)計(jì)

該電動(dòng)穿梭小車驗(yàn)證模型是基于Make Block控制開發(fā)的遙控控制小車。由手持式遙控器發(fā)出前進(jìn)/后退/轉(zhuǎn)彎等指令，實(shí)現(xiàn)小車的前后左右以及原地回轉(zhuǎn)，能夠?qū)崿F(xiàn)在貨架底部靈活穿梭；當(dāng)?shù)叫≤囘\(yùn)行到所需搬運(yùn)貨物的底部時(shí)，通過遙控器發(fā)出提升平臺(tái)的指令，升降平臺(tái)上升，小車托起貨物，然后小車?yán)^續(xù)前進(jìn)到達(dá)指定卸載貨物位置，升降平臺(tái)下降，實(shí)現(xiàn)一個(gè)循環(huán)。

4.2 編程

4.2.1 驅(qū)動(dòng)程序

由遙控器按鈕發(fā)送信號(hào)，Orion主控板上連接的電子元件紅外接收器接收信號(hào)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)行駛。程序中64、25、7、9、21分別對(duì)應(yīng)小車前后左右及停止按鈕代碼。電機(jī)1、2分別裝在小車左右，編程中小車向前行駛速度設(shè)置為255、255，向后行駛速度設(shè)置為-255、-255，向左行駛速度設(shè)置為100、-50，向右行駛速度設(shè)置為-50、100。

4.2.2 升降程序

小車的升降程序分為三部分分別是對(duì)升降機(jī)構(gòu)的上升、下降、停止控制，對(duì)應(yīng)編程圖中69、70、71按鈕代碼。電機(jī)連接Orion主控板電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊接口1，上升的速度設(shè)置為100，，下降的速度設(shè)置為-100。

5 總結(jié)

通過運(yùn)行調(diào)試電動(dòng)穿梭小車驗(yàn)證模型結(jié)構(gòu)靈活，能夠較好的實(shí)現(xiàn)在狹小空間進(jìn)行前后左右運(yùn)轉(zhuǎn)以及原地回轉(zhuǎn)，滿足設(shè)計(jì)要求。其交叉形升降機(jī)構(gòu)在升降過程中不占橫向空間，平臺(tái)在中間部位，確保重心不偏移，能夠平穩(wěn)的載物及升降。

除此之外，由于MakeBlock的靈活性，小車驗(yàn)證模型還可增加自動(dòng)避障、照明、自動(dòng)充電等功能。

“江蘇省高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目”，項(xiàng)目編號(hào)PPZY2015A088

作者簡(jiǎn)介：劉涵茜（1982-），女，江蘇蘇州人，碩士研究生，講師，工程師，主要研究方向：工業(yè)自動(dòng)化和工業(yè)機(jī)器人技術(shù)。