一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，包括底盘、车筐、轮毂和控制模块，还包括机械手臂，所述机械手臂安装在所述地盘侧面，所述机械手臂上安装有三个舵机用于控制机械手臂执行动作。本实用新型相比现有技术具有以下优点：减少人工成本，集中货物数量，获得收发价格的优惠。可以集中配送点发货，节约快递公司搬运时间；有助于园区内的企业优化周转库存场地，优化了园区的环境，增强了园区内企业办公环境的安全性及清洁性；园区的快递业务可以得到有效整合，可增值物业服务。
【专利说明】一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及机器人领域，尤其涉及的是一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车。
【背景技术】
[0002]智能控制(intelligent controls)在无人干预的情况下能自主地驱动智能机器实现控制目标的自动控制技术。信息技术、计算技术的快速发展及其他相关学科的发展和相互渗透，也推动了控制科学与工程研宄的不断深入，控制系统向智能控制系统的发展已成为一种趋势。
[0003]用机器人代替人力去做一些重复性的高强度的劳动是现代机器人研宄的一个重要方向。在电子商务园区，快递业务需求量很大，企业选择的快递公司也是多种多样，快递包裹一般主要靠人工分拣，在收取和发送的时候效率极其低下，而且各个快递公司都需要配备相关的专门人员负责收发，这样使得园区内人员杂乱，无法有效管理。园区内如果能够使用具有智能分拣功能的小车，并配以专用的轨道，这样可以使得园区内的快递业务可以得到整合，增值物业服务。
[0004]目前在物流系统，智能小车被广泛的应用，但其主要的引导方式是电磁或者惯性引导，电磁引导需要埋设金属线，并加载引导频率，其缺点明显，灵活性差，改变或扩充路径较麻烦，对引导线路附近的铁磁物质有干扰。而惯性引导主要安装陀螺仪，缺点是成本较高维护保养等后续问题较难解决，地面也需要磁性块作辅助定位。
实用新型内容
[0005]本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种本实用新型的目的在于克服现有技术的不足，提供了一种适用于园区快递业务的智能分拣小车，可自动在园区各个企业收发各种快递。
[0006]本实用新型是通过以下技术方案实现的:一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，包括底盘、车筐、轮毂和控制模块，其特征在于:还包括机械手臂，机械手臂安装在地盘侧面，机械手臂上安装有三个舵机用于控制机械手臂执行动作。
[0007]作为上述方案的进一步改进，还包括两个直流电机，两个直流电机与轮毂连接。
[0008]作为上述方案的进一步改进，控制模块包括传感器检测模块、执行模块和运算控制模块；传感器检测模块包括寻迹传感器、物体检测传感器、终点检测传感器、和霍尔传感器，执行模块包括机械手控制器和驱动电路，运算控制模块包括主控制器和助控制器；寻迹传感器、物体检测传感器、终点检测传感器和与主控制器连接，霍尔传感器与助控制器和直流电机连接，机械手控制器与主控制器和舵机连接，助控制器与主控制器连接。
[0009]作为上述方案的进一步改进，主控制器和助控制器均选用STC89C52RC型单片机。
[0010]作为上述方案的进一步改进，寻迹传感器和终点检测传感器选用黑白线检测传感器 TK-20。
[0011]作为上述方案的进一步改进，物体检测传感器选用红外避障传感器E18-D80NK。
[0012]作为上述方案的进一步改进，驱动电路选用集成芯片L298N。
[0013]作为上述方案的进一步改进，舵机选用MG995舵机。
[0014]本实用新型相比现有技术具有以下优点:减少了人工成本，集中货物数量，获得收发价格的优惠。可以集中配送点发货，节约快递公司搬运时间；有助于园区内的企业优化周转库存场地，优化了园区的环境，增强了园区内企业办公环境的安全性及清洁性；园区的快递业务可以得到有效整合，可增值物业服务。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的控制模块结构示意图。
[0016]图2是主控制器控制模块原理图。
[0017]图3是机械手控制器的电路图。
【具体实施方式】
[0018]下面对本实用新型的实施例作详细说明，本实施例在以本实用新型技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
[0019]结合图1所示，一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，包括底盘、车筐、轮毂和控制模块，还包括机械手臂，机械手臂安装在地盘侧面，机械手臂上安装有三个舵机41用于控制机械手臂执行动作，还包括两个直流电机31，两个直流电机31与轮毂连接；控制模块包括传感器检测模块2、执行模块3和运算控制模块I ;传感器检测模块2包括寻迹传感器21、物体检测传感器22、终点检测传感器23和霍尔传感器50，执行模块3包括机械手控制器30和驱动电路40，运算控制模块I包括主控制器11和助控制器12 ;寻迹传感器21、物体检测传感器22、终点检测传感器23和与主控制器11连接，霍尔传感器50与助控制器12和直流电机31连接，机械手控制器30与主控制器11和舵机41连接，助控制器12与主控制器11连接。
[0020]主控制器11和助控制器12均选用STC89C52RC型单片机。主控制器11是搬运小车的运行控制中枢，考虑到舵机41的运行中的电流变化干扰，舵机41的控制采用单一单片机来控制，舵机41只执行由指定单片机发过来的执行指令，根据要求来控制三个舵机41的运行，控制机械手运行并执行不同的抓、放、取等动作。助控制器12用于实现行驶距离和计时功能，主控制器11负责信号的接收与处理并适时发送定向的执行信号，使系统能够协调的处理运动中出现的各种外界需要和精确的定位。主控制器11通过脉宽控制实现小车的左转、右转、前进、停止等功能，从而实现小车能够精确停靠在指定位置，最终实现搬运功能。主控制器11对外界的信号检测全部都是两次判断并进行延时处理，避免了不必要的误差和误动作。
[0021]寻迹传感器21和终点检测传感器23选用黑白线检测传感器TK-20。普通发光二极管及光敏电阻组成的发射接收方案可以实现巡迹功能，但是在实际使用时，容易受到外界光源的干扰，因为可见光的反射效果跟地表的平坦程度、地表材料的反射情况都有直接关系，所以有时检测不准确甚至检测不到。虽然可采取超高亮度发光二极管降低一定的干扰，但这又增加额外的功率损耗。经过多方面考虑最终采用黑白线检测传感器TK-20，它是TK-1O的升级版，该传感器体积小，易于安装，输出高低电平，TK-20寻迹模块改进了探测距离、加强了探测精度，通过调节电位器，有效探测距离一般为0-3cm左右，最远可以达到1cm0小车检测终点也使用TK-20黑白线检测传感器模块来检测终点。
[0022]物体检测传感器22选用红外避障传感器24E18-D80NK。经过测试比对选择传感器分述如下。该传感器具有探测距离远、受可见光干扰小、价格便宜、易于装配、使用方便等特点，可以广泛应用于机器人避障、流水线计件及自动生产线各站检测等众多场合。它是E18-D80NK的升级版，是一种集发射与接收于一体的光电传感器，发射光经过调制后发出，接收头对反射光进行解调输出，有效的避免了可见光的干扰。透镜的使用，也使得这款传感器最远可以检测80厘米的距离。检测障碍物的距离可以根据要求通过尾部的电位器旋钮进行调节。
[0023]驱动电路40选用集成芯片L298N。直流电机31非常简单容易实现调速，本控制系统驱动动力源及调速采用直流电机31，综合考虑后决定采用集成芯片L298N构成驱动电路40ο L298N是双H桥高电压大功率集成电路，可用来驱动直流电动机和步进电动机等电感性负载。单片机控制L298N芯片使之工作在占空比可调的开关状态，精确调整电动机转速，整个调速控制系统采用脉宽调速技术，通过控制脉冲宽度来控制电机的转速从而控制小车的运行速度。占空比的不同决定了直流电机31的通电时间，也决定了直流电机31单位时间转过的角度及速度，所以通过占空比的控制可以准确控制小车的速度。
[0024]舵机41选用MG995舵机。
[0025]本实用新型提供的带机械手臂的电商产业园智能分拣小车运行过程如下:由出发点出发开始行驶，小车的巡线传感器检测到白轨道信号后反馈给主控制器11，助控制器12接收到信号后，发送指令到驱动电路40，驱动电路40驱动小车后两轮的电机，电机带动轮毂转动向前行驶，小车一直沿着轨道运行，当前方安装的物体检测传感器22检测到包裹后，发送信号给主控制器11，主控制器11接收到信号后，发送指令到驱动电路40，控制电机停下，然后主控制器11发送信号到机械手控制器30驱动舵机41，指挥机械手臂完成取件动作，完成取件动作后，机械手控制器30发送信号给主控制器11，主控制器11接收到信号后再次驱动后轮电机转动，使得小车沿轨道送到指定的仓储位置，终点检测传感器23检测到终点位置信息后，发送信号到主控制器11，主控制器11控制电机停转，小车停下，再由主控制器11发送指令到机械手控制器30，由舵机41控制机械手完成放物件的动作，然后再返回原点；助控制器12通过检测霍尔传感器50的脉冲信号来计算轮毂的转数得到行驶距离，通过TO定时器来记录行驶时间并不断更新，并发送信息到主控制器11，由主控制器11控制直流电机31转速来调节运行速度。仓储位置存放的包裹由快递公司的取件人员统一运送。周而复始，减去人工不停来回取件。
[0026]以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
【权利要求】
1.一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，包括底盘、车筐、轮毂和控制模块，其特征在于:还包括机械手臂，所述机械手臂安装在所述底盘侧面，所述机械手臂上安装有三个舵机用于控制机械手臂执行动作。
2.如权利要求1所述一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，其特征在于:还包括两个直流电机，所述两个直流电机与所述轮毂连接。
3.如权利要求1所述一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，其特征在于:所述控制模块包括传感器检测模块、执行模块和运算控制模块；所述传感器检测模块包括寻迹传感器、物体检测传感器、终点检测传感器和霍尔传感器，所述执行模块包括机械手控制器和驱动电路，所述运算控制模块包括主控制器和助控制器；所述寻迹传感器、物体检测传感器、终点检测传感器与主控制器连接，所述霍尔传感器与助控制器和直流电机连接，所述机械手控制器与主控制器和舵机连接，所述助控制器与主控制器连接。
4.如权利要求2所述一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，其特征在于:所述主控制器和所述助控制器均选用STC89C52RC型单片机。
5.如权利要求2所述一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，其特征在于:所述寻迹传感器和终点检测传感器选用黑白线检测传感器TK-20。
6.如权利要求2所述一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，其特征在于:所述物体检测传感器选用红外避障传感器E18-D80NK。
7.如权利要求2所述一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，其特征在于:所述驱动电路选用集成芯片L298N。
8.如权利要求1所述一种带机械手臂的电商产业园智能分拣小车，其特征在于:所述舵机选用MG995舵机。
【文档编号】G05D1/02GK204178237SQ201420564736
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年9月28日 优先权日:2014年9月28日
【发明者】杨力, 朱小平, 向楠, 陆会娥 申请人:安徽国防科技职业学院