童丹繪 傅思煒 朱凱

摘 要：對用于物流搬運的機器人進行研究，設(shè)計出了智能物流搬運機器人。通過主控板的控制，實現(xiàn)對機器人運動、掃描讀取任務(wù)、機械手抓取放置物料、識別物料操作的協(xié)調(diào)控制，實現(xiàn)物料的搬運自動化，減少勞動力的投入，降低生產(chǎn)成本，提高企業(yè)競爭力。

關(guān)鍵詞：搬運;主控板;自動化

0 引言

隨著網(wǎng)絡(luò)商業(yè)的發(fā)展，物流行業(yè)也隨之興起，物流在全國范圍內(nèi)普及了起來。與此同時，由于勞動力成本的大幅度提升，使工業(yè)自動化備受關(guān)注，而物流搬運機器人就是其中之一。物流搬運機器人，其核心在于應(yīng)用單片機的靈活性與多用性實現(xiàn)自動化物料識別與搬運，實現(xiàn)物品搬運順序優(yōu)化。另外，結(jié)合二維碼的讀取和openmv攝像頭的智能物品識別，做到精確定位抓取與放置，真正實現(xiàn)物料搬運的智能化。

1 智能物流搬運機器人系統(tǒng)

本機器人系統(tǒng)主要是由自主移動模塊、視覺檢測識別模塊、抓取放置模塊構(gòu)成。自主移動模塊作為基層搭載了其余模塊，三個模塊通過主控板傳遞信息，并由主控板控制完成搬運任務(wù)。

機器人運作流程：從出發(fā)點出發(fā)，到固定位置識別掃描二維碼讀取任務(wù)，二維碼給出搬運物料順序以及物料具體顏色、大小、形狀信息，并將信息傳回到主控芯片并顯示在交互屏幕上。自主移動模塊根據(jù)信息移動到物料存放區(qū)，通過openmv攝像頭對物料進行識別，并根據(jù)任務(wù)移動到對應(yīng)位置，移動模塊配合抓取放置模塊將物料放置到相應(yīng)區(qū)域。完成任務(wù)后，機器人返回出發(fā)區(qū)。

2 機器人核心板設(shè)計

本物料搬運的自控部件的控制器采用AVR單片機為核心。電源部分采用LM2576穩(wěn)壓，輸入可達6～35V。在穩(wěn)壓芯片的輸入和輸出側(cè)通過電解電容和貼片電容進行濾波。以ATmega2560單片機為主導，加上晶振和復位電路組成AVR最小系統(tǒng)，并通過接插件引出其輸入輸出引腳至擴展板，并輔以電源引腳，方便傳感器和舵機等信號的接入輸出，CH340作為傳輸芯片。

模塊化設(shè)計：整個主控板主要有三個部分即最小系統(tǒng)板，主板，電機驅(qū)動。這樣設(shè)計方便了模塊的更換，增大了板子的易用性，減少維修成本。設(shè)置兩個電源接口，建議分別接入7.8V電池與12V電池。7.8V電池接口通過LM2575穩(wěn)壓至5V給傳感器與最小系統(tǒng)板供電;又單獨引出一路到pwm I/O口對應(yīng)的VCC上，方便舵機等需要高電壓的電子器件，降低接線難度。12V單獨給驅(qū)動供電，比起單電源設(shè)計降低了穩(wěn)壓芯片的壓力，降低了發(fā)熱，提升了穩(wěn)定性。

3 機器人抓取放置模塊設(shè)計

抓取放置模塊：考慮到機器人的穩(wěn)定性，減少抓取與放置的機械誤差，因此在機械臂的選擇上盡量減少其自由度，加大可控程度，使機器人整體運行更加穩(wěn)定。本機器人機械手采用三自由度設(shè)計，兩個自由度用于定位物料所在位置，另一個自由度用于控制抓取物料松緊程度。

傳動設(shè)計說明：兩個齒輪一個為與舵機連接的主動輪，另一個為從動輪，兩個連接有機械手的齒輪相互配合使其同時張開同時收縮。采用極簡設(shè)計，用最簡單的結(jié)構(gòu)打印數(shù)個爪子，利用銅柱連接起來，組成機械手，較大的張開角保證了較高的容錯率，大大的降低了失誤概率。

4 機器人識別模塊設(shè)計

識別采用自帶主控芯片的openmv攝像頭，攝像頭通過數(shù)據(jù)線與主控進行串口通訊，當攝像頭將二維碼信息傳輸?shù)街骺匦酒瑑?nèi)，主控將根據(jù)傳輸回來的信息結(jié)合相應(yīng)算法進行路徑規(guī)劃，做到準確抓取，準確放置。另外，攝像頭還用于物料物理特征的識別讀取，將讀取信息傳回主控芯片與任務(wù)信息做出對比后，自主規(guī)劃路線抓取相應(yīng)物料并放置。

5 結(jié)束語

本文提出了一種物流搬運自動化的實施方案。該方案能夠自主進行任務(wù)讀取與物料搬運，實現(xiàn)了一定程度上的自動化，能夠大大減少勞動力成本的投入。

參考文獻

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