一种用于图书回位的自动运输车的制作方法

本发明涉及智能控制及自动运输车的技术领域，尤其涉及到一种在图书馆内将图书回位的全自动的运输车。

背景技术：

目前，图书馆工作人员每天都要处理大量归还的书籍，将书籍初步分类后，利用小推车将分选好的图书运输到原来的书架，再有其他人员将图书放置到原来的位置，繁重的劳动强度大，图书周转速度也受到一定的影响，如果采用电动运输车来运输图书会降低工作人员的劳动强度，市面上具有一些电动运输车的缺陷如下：1、车身不具备用于运输图书的结构；2、车轮直接安装在车架上，造成底盘低且维护不方便；3、智能控制度低，无法实现自动将图书运输到指定位置。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：提供一种用于图书回位的自动运输车，以克服现有的自动运输车的缺陷，从而实现利用自动运输车代替工作人员将图书在不同位置运转，来减轻工作人员劳动强，同时又能提高图书的利用率的目的。

为了解决以上问题，本发明采取的技术方案是：一种用于图书回位的自动运输车，包括车架和车轮，所述车轮设置在车架的底部，所述车架包括车底板、车轮安装组件和车身，所述车身呈方形体状且由前侧板、后侧板、左侧板、右侧板和顶板焊接而成，所述顶板上设有一用于容纳图书的凹槽，所述前侧板和后侧板的上部分别设有至少两个第一安装孔，所述左侧板或者右侧板上具有一第二安装孔，所述车身通过螺钉固定在车底板上，所述车轮安装组件包括安装外壳、减速器和电机，所述安装外壳呈方形盒状且在其一侧面上设有让位孔，所述电机和减速器固定在安装外壳内，所述电机通过联轴器与减速器的输入轴连接，所述减速器的输出轴伸出让位孔且通过联轴器与车轮的轮轴连接，所述车轮的数量是四个且采用麦克纳姆轮，所述车底板的底面具有四个位置区域，所述四个位置区域内均垂直地设有至少两个螺栓以及开有孔，每个车轮安装组件中的安装外壳水平设有至少两个安装侧耳且安装侧耳上具有固定孔，所述车底板底面的任一个位置区域中的螺栓穿过一个车轮安装组件的安装侧耳的固定孔并由螺母拧在螺栓上以固定车轮安装组件。

进一步地，所述车底板和安装侧耳之间设有弹簧且弹簧是套在螺栓上，安装外壳与车底板底部之间有缝隙，从而可以实现模块化壳体的上下微移，起到缓冲减震的作用。

一种用于图书回位的自动运输车，包括控制板、电池、惯性导航仪、距离传感器、光电编码器和触摸屏，所述控制板集成了单片机控制电路单元、电机驱动电路单元和电源电路单元，所述电源电路单元配备为将电池电压转换成单片机控制电路单元、惯性导航仪和触摸屏所需电压，所述单片机控制电路单元采用msp430f2274单片机，所述电机驱动电路单元采用l298n双h桥集成电路，所述单片机控制电路单元与两个电机驱动电路单元连接且给电机驱动电路单元发送pwm控制指令，所述四个车轮安装组件中的电机分别与l298n双h桥集成电路连接，所述惯性导航仪、光电编码器、距离传感器和触摸屏分别与控制板中的单片机控制电路单元连接，所述距离传感器安装在第一安装孔中，所述触摸屏安装在第二安装孔中。对控制系统进行改进，实现智能化。

进一步的，所述距离传感器采用srf08超声波收发模块，测试距离4cm-6m,测距灵敏。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：改进后的车身可以防止书籍，采用车轮安装组件1-2来安装车轮，有利于轮子的维护和更换，提高车底板的高度，实现了运输车全自动化，利用惯性导航仪来实现运输车在室内的定位，从而完成自主行走，代替了工作人员将图书在不同位置运转，减轻了工作人员劳动强，同时又能提高了图书的利用率。

附图说明

图1为本发明的运输车的侧视图。

图2为本发明的运输车的（仰视）三维视图。

图3为本发明的运输车的（俯视）三维视图。

图4为本发明的车轮安装组件的拆装图。

图5为本发明的单片机控制电路单元的一种电路图。

图6为本发明的电机驱动电路单元的一种电路图。

图1-4中，标识如下：车底板1-1、车轮安装组件1-2、安装外壳1-21、减速器1-22、电机1-23、车身1-3、凹槽1-31、第一安装孔1-32、第二安装孔1-33、螺栓1-4、螺母1-5和防撞条3。

具体实施方式

为使本发明的内容更加清楚，下面结合附图，对本发明的具体实施方式作进一步详细描述。应当注意，为了清楚的目的，附图和说明中省略了与本发明无关的、本领域普通技术人员已知的部件的表示和描述。

实施例1一种用于图书回位的自动运输车包括车架和车轮2，所述车轮2设置在车架的底部，本发明中的一种用于图书回位的自动运输车的创造重点在于，参考图1、图2、图3和图4，所述车架包括车底板1-1、车轮安装组件1-2和车身1-3，所述车身1-3呈方形体状且由前侧板、后侧板、左侧板、右侧板和顶板焊接而成，所述顶板上设有一用于容纳图书的凹槽1-31，所述前侧板和后侧板的上部分别设有至少两个用于安装距离传感器的第一安装孔1-32，所述左侧板或者右侧板上具有一用于安装触摸屏的第二安装孔1-33，所述车身1-3通过螺钉固定在车底板1-1上，所述车轮安装组件1-2包括安装外壳1-21、减速器1-22和电机1-23，所述安装外壳1-21呈方形盒状且在其一侧面上设有让位孔，所述电机1-23和减速器1-22固定在安装外壳1-21内，所述电机1-23通过联轴器与减速器1-22的输入轴连接，所述减速器1-22的输出轴伸出安装外壳1-21上的让位孔且通过联轴器与车轮2的轮轴连接，所述车轮2的数量是四个且采用麦克纳姆轮，所述车底板1-1的底面具有四个位置区域，所述四个位置区域内均垂直地设有至少两个螺栓1-4以及开有孔，该孔用于电机的电源线的走线，每个车轮安装组件1-2中的安装外壳1-21水平设有至少两个安装侧耳1-24且安装侧耳1-24上具有固定孔，所述车底板1-1底面的任一个位置区域中的螺栓1-4穿过一个车轮安装组件1-2的安装侧耳1-24的固定孔并由螺母1-5拧在螺栓1-4上以固定车轮安装组件1-2。

本发明对车身1-3改进，使得能够放置图书，采用车轮安装组件1-2来安装车轮，有利于轮子的维护和更换，提高车底板的高度。

优选地，所述车底板1-1和安装侧耳1-24之间设有弹簧且弹簧是套在螺栓1-4上，安装外壳1-21与车底板1-1底部之间有缝隙，即不接触，从而可以实现模块化壳体的上下微移，起到缓冲减震的作用，提高麦克纳姆轮的通过性。

为了防撞，所述前侧板和后侧板的下部分别设有一防撞条3。防撞条3采用橡胶做成，黏贴在前侧板和后侧板的下部分。

为了实现运输车自动化，自动将图书运输到指定位置，在上述的一种用于图书回位的自动运输车的技术方案的基础上，我们进一步改进了运输车的控制系统，包括控制板、电池、惯性导航仪、距离传感器、光电编码器和触摸屏，所述控制板集成了单片机控制电路单元、电机1-23驱动电路单元和电源电路单元，所述电源电路单元配备为将电池电压转换成单片机控制电路单元、惯性导航仪和触摸屏所需电压，所述单片机控制电路单元采用msp430f2274单片机，所述电机1-23驱动电路单元采用l298n双h桥集成电路，所述单片机控制电路单元与两个电机1-23驱动电路单元连接且给电机1-23驱动电路单元发送pwm控制指令，所述四个车轮安装组件1-2中的电机1-23分别与l298n双h桥集成电路连接，所述惯性导航仪、光电编码器、距离传感器和触摸屏分别与控制板中的单片机控制电路单元连接，所述距离传感器安装在第一安装孔1-32中，所述触摸屏安装在第二安装孔1-33中，其中，惯性导航仪用于在图书馆内实现运输车的定位导航，优选型号为：美国microstrain公司的3dm-gx3-15-oem，光电编码器用于检测运输车速度，距离传感器用于检测与障碍物物的距离，所述触摸屏用于触控操作，即给运输车下达指令。

参考图5，图5显示了单片机控制电路单元的具体应用电路，所述单片机控制电路单元由型号为msp430f2274单片机、晶振电路单元和复位电路单元组成。型号为msp430f2274单片机是一款16位的超低功耗单片机，采用了精简指令集结构，具有丰富的寻址方式，片内资源丰富，处理能力强大、系统工作稳定，主要是它具有多路pwm输出，以作为该设计电机控制的有利资源。

所述距离传感器采用srf08超声波收发模块，其波频率为40khz，检测距离范嗣为3cm~6m，da和scl分别为控制端和接收端，共采用四个超声波收发模块分别安装在车身的前后侧板上的第一安装孔内，四个模块分别接在msp430单片机的i/op1.0、i/op1.1、i/op1.2、i/op1.3、i/op1.4、i/op1.5、i/op1.6、i/op1.7端口上，采用i/o触发测距，单片机给sda提供25μs高电平信号，模块自动发送8个40hz方波，并且检测是否有返回信号，若有返回信号，scl管脚输出高电平，高电平持续的时间就是超声波从发射到返回的时间，从而计算出超声波从发射到接收所用的时间t，常温下声波在空气中的传播速度（其中t为摄氏温度），此时可得到是否避障的距离为s=vt/2。

由于msp430工作电压最大是3.3v，电机驱动采用12v电压，srf08超声波收发模块采用5v电压，所以电源电路单元采用lm7812、lm7805和lm1117电源芯片。

参考图6，图6显示了l298n双h桥集成电路的具体电路图，l298n可以驱动两个电机，通过控制输入端in1-in4信号，来控制h桥的通断，使得电机形成正反转或停止，通过控制l298n的使能端ena、enb，采用技术成熟的pwm调速原理来控制电机的转速，从而达到控制小车运行的快慢和转向的目的。本发明中的驱动电机采用的是方波驱动的交流永磁同步电机，该电机的转速与驱动信号的频率成正比，结构简单，调速性能优良，运行可靠且便于维护。

该运输车主要功能帮助图书管理员完成在图书馆范围内图书从某一点到另外一点的自动运输，具体操作流程为下：

首先由图书管理员将图书摆放到车身的图书存放槽内，通过触摸屏输入图书要去的地址，地址的形式为某一行某一列，运输车的惯性导航仪会根据在图书馆内安放的定位磁钉确定运输车的当前地址，并将当前地址坐标数据信息通过内部总线传输给单片机，单片机将目的地址和当前地址分析，确定运输车行进的方向和距离，将行进的方向和距离最终转为电机的运动参数，在运输车前进过程中，惯性导航仪会根据分布的磁钉来更新运输车的当前地址，然后再重复上面的流程，是运输车的运动形成一个闭环控制。当惯性导航仪和单片机确定的当前地址和目标地址的差值在一定范围后，单片机确定此处位置即为目标地址，运输车完成运输任务，处于待机状态，存放槽内的图书由图书工作人员取出后，点击触摸屏中的返回命令，运输车会根据在系统记录的数据信息重复上面的流程回到起初位置。

在运输车运动过程中，距离传感器实时监测运输车周围的环境，光电编码器给单片机实时反馈运输车的速度，当障碍物与运输车的距离达到预先设定的距离时，运输车将降速运行，如果两者距离再靠近，速度再降低，当达到警戒距离时，运输车速度为零，停在原地等待，当两者距离增大到警戒距离时，运输车以最低速运行，当两者距离大于安全距离后，运输车全速运行，当障碍物突然出现时，防撞条碰到障碍物时，运输车就急停，速度为零，停在原地等待，本发明的运输车仅局限于在图书馆某一层的不同位置的图书运输。

最后应说明的是：上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，对于本技术领域的普通技术人员依然可以对实施例所阐述的技术方案进行修改，而对本发明做出的任何修改和改变也应视为本发明的保护范围。