一种搬运机器人的制作方法

本发明涉及一种仓储自动搬运的运输机械，也就是说，仓储的货物从甲地搬运到乙地的一种自动运输机械，准确地说是一种搬运机器人。

背景技术：

众所周知，运货是各个行业不可缺少的过程，人工搬运货物随着经济的快速发展，不能完全满足市场的需求。特别是现在的仓储物流、机械加工车间毛坯加工成零件的搬运动作非常频繁，利用人工搬运货物生产成本很高，劳动强度非常大。有一些地方因温度高、湿度大、腐蚀性强、危险性大的物件采用人工搬运货物，极易发生安全事故；还有一些生产加工速度快、重复动作频率高、边角余料又锋利，采用人工搬运更是不行的。

因此，人们迫切希望有一种既经济，又可随时搬运，生产效率高、结构简单、操作控制方便、使用安全、维护简便，功能齐全、适应性强，故障少、使用寿命长的自动搬运机械。

一种搬运机器人，解决了传统的人工搬运方法，利用控制系统模块中的单片机控制模块使行走底盘按照一定要求的行驶路线进行自动行走和寻找目的地，再通过单片机控制模块使机械手能自动抓取货物进行装车与卸货，从而达到机器人搬运货物的目的。

本方法简化了搬运的生产工艺，降低了搬运生产成本，避免了人工搬运的危险性，随时搬运不受环境变化的影响。同时设备制造容易、性能可靠、结构简单、操作方便、生产效率高、能一次性完成行走底盘的前进、后退、转向、循迹、避障、自动寻找货物地进行自动装货、原路返回和寻找缷货地点进行自动缷货，功能齐全、适应性强、故障少、使用寿命长。

技术实现要素：

本实用新型需要解决的技术问题是：克服现有搬运的不足，提供一种能自动搬运货物的机械。

本实用新型的技术解决方案是：提供一种具有以下结构的搬运机器人，包括：行走底盘、车架、左驱动电机、右驱动电机、控制系统模块、蓄电池、控制器、机械手，它还包括光电传感器、视觉传感器，所述行走底盘上依次安装有车架、左驱动电机、右驱动电机、控制系统模块、控制器、机械手；左驱动电机用螺钉安装在行走底盘中 的车架左侧的左前吊耳上，右驱动电机用螺钉安装在行走底盘中的车架右侧的右前吊耳上；控制系统模块中的电路板用螺钉安装在行走底盘中的车架中部的前端上，蓄电池安装在行走底盘中的车架中部的后端上；机械手安装在行走底盘中的车架前端的上面；光电传感器呈横向间距均匀的一字形排列在行走底盘中的车架前端的下面，视觉传感器安装在行走底盘中的车箱侧板前端的两侧面；控制系统模块中一定宽度的黒色的循迹线，涂在光电传感器中间下面的道路上。

工作时，接通驱动电机的电路，在驱动电机的驱动下使行走底盘沿着黑色的循迹线道路上行走，通过控制系统模块中的光电传感器所接收到的反射光来判断行走底盘行走的方向，当某个光电传感器在道路中的循迹线上时，反射光被黒色的循迹线收收，使光电传感器的发射管截止产生高电平信号输送给单片机控制模块，单片机控制模块将信号处理后，经行走控制器来控制行走底盘中左右驱动电机的运转方向，达到修正行走方向的目的；利用视觉传感器发出超声波信号对物体远近距离的感知，将感知的信号传输给单片机控制模块，单片机控制模块根据信号指令寻找货运的目的地。当到达货运目的时，单片机控制模块发出指令传输给行走控制器，行走控制器将左右驱动电机停止运转而停车装货。同时，单片机控制模块又发出指令传输给机械手控制器，由机械手控制器控制机械手完成货物的抓取、装车；当货物装满车后，单片机控制模块又发出指令使行走底盘调头按原路黒色的循迹线返回至缷货地。当到达缷货目的地时，单片机控制模块发出指令传输给行走控制器，行走控制器将驱动电机停止运转而停车缷货。单片机控制模块又传输指令给机械手控制器，机械手控制器控制机械手完成货物的抓取和缷货。如此循环进行货物搬运，从而实现机器人搬运货物的目的。

采用以上结构后，本实用新型采用机械自动搬运货物，具有以下显著优点和有益效果：搬运机器人能一次性完成行走底盘的前进、后退、转向、循迹、避障、寻找装货目的地、原路返回、寻找缷贷目的地；利用单片机控制模块和配套的机械手，能一次性完成货物的抓取、装车与缷货；工序集中、生产效率高、结构简单、操作控制方便、使用维护简便、功能齐全、适应性强、故障少、使用寿命长。

【附图说明】

图1为本实用新型一种搬运机器人的主剖视图示意图，图2为本实用新型一种搬运机器人图1中的俯视图示意图，图3为本实用新型一种搬运机器人图1中的A-A剖视图示意图，图4为本实用新型一种搬运机器人图1中的电路示意图。

附图主要符号说明

在图1、2、3、4中所示：1.右后吊耳，2.后轮轴，3.后右轮，4.电源，5.行走底盘，6.螺钉，7.右前吊耳，8.右前轮，9.循迹线，10.光电耦合器，11.右驱动电机，12.第一小孔，13螺钉，14.控制系统模块，15.第二小孔，16.线束，17.第一视觉传感器，18.第二视觉传感器，19.前板，20.机械手，21.车架，22.右车箱侧板，23.左前轮，24.左车箱侧板，25.左后轮，26.右驱动电机轴，27.螺钉，28.右线束，29.左线束，30.左驱动电机，31.左前吊耳，32.螺钉，33.左驱动电机轴，34.单片机控制模块，35.第一光电传感器，36.第二光电传感器，37.第三光电传感器，38.第四光电传感器，39.视觉传感器，40.行走控制器，41.电源开关，42.控制器，43.机械手控制器。

【具体实施方式】

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细说明。

参照图1、图2、图3、图4，本实用新型的一种搬运机器人，包括一个行走底盘5，工作时用来完成搬运机器人的行走、停车、倒车、转向和装货的工作；行走底盘5由右后吊耳1、后轮轴2、右前吊耳7、前板19、车架21、右车箱侧板22、左车箱侧板24、左前吊耳31、右前轮8、右后轮3、左前轮23、左后轮25、右驱动电机11、左驱动电机30组成，行走底盘5中的后轮轴2装在车架21右侧下部的右后吊耳1中和车架21左侧下部的左后吊耳中，左后轮25装在后轮轴2左侧端部的轴承上，右后轮3装在后轮轴2右侧端部的轴承上；行走底盘5中的右驱动电机11用螺钉27固定在车架21右侧下部的右前吊耳7上，右前轮8固装在右驱动电机轴26上；行走底盘5中的左驱动电机30用螺钉32固定在车架21左侧下部的左前吊耳31上，左前轮23固装在左驱动电机轴33上；蓄电池4安装在行走底盘5中的车架21中部的后端上；机械手20固定在行走底盘5中的车架21前端的上部位置上。

控制系统模块14由单片机控制模块34、光电耦合器10、循迹线9、视觉传感器39组成，控制系统模块14用来控制行走底盘5的行走和机械手20完成货物的抓取、装车和缷货的动作。单片机控制模块34和控制器42固装在控制系统模块14中的电路板上，控制系统模块14中的电路板用螺钉6固定在行走底盘5中的车架21中部的前端上；光电传感器10呈横向间距均匀的一字形排列在行走底盘5中的车架21前端的下面；一定宽度的黒色的循迹线9，涂在第二光电传感器36和第三光电传感器37之间下面的道路上；视觉传感器39中的第一视觉传感器17安装在左车箱侧板24前端 的左侧面，第二视觉传感器18安装在右车箱侧板22前端的右侧面。工作时，由控制系统模块14中的光电耦合器10采集的寻迹信号和视觉传感器39采集的货物存放地的信号经单片机控制模块34处理后，去控制行走底盘5的行走和控制机械手20完成货物的抓取、装车和缷货的动作。

光电耦合器10由第一光电传感器35、第二光电传感器36、第三光电传感器37、第四光电传感器38组成，光电耦合器10中的第一光电传感器35的输入端A并接在线束16上，第一光电传感器35的输入回路端G并接在低电位端K，第一光电传感器35的输出端Q与单片机控制模块34的P1.0接口相连接，第一光电传感器35的输出回路端L并接在低电位端K；光电耦合器10中的第二光电传感器36的输入端B并接在线束16上，第二光电传感器36的输入回路端H并接在低电位端K，第二光电传感器36的输出端R与单片机控制模块34的P1.1接口相连接，第二光电传感器36的输出回路端M并接在低电位端K；光电耦合器10中的第三光电传感器37的输入端C并接在线束16上，第三光电传感器37的输入回路端I并接在低电位端K，第三光电传感器37的输出端S与单片机控制模块34的P1.2接口相连接，第三光电传感器37的输出回路端N并接在低电位端K；光电耦合器10中的第四光电传感器38的输入端D并接在线束16上，第四光电传感器38的输入回路端J并接在低电位端K，第四光电传感器38的输出端T与单片机控制模块34的P1.3接口相连接，第四光电传感器38的输出回路端P并接在低电位端K；线束16的一端与单片机控制模块34的RST接口相连接，线束16的另一端与电源开关41的一端W相连接，电源开关41的另一端与电源E1的正极相连接，电源E1的另一端接在低电位端X；光电耦合器10的输入端由电源E1提供电能，受电源开关41控制；光电耦合器10用来沿涂有黒色的循迹线9道路行驶时，提供不同的电平信号给单片机控制模块34，由单片机控制模块34去控制行走底盘5沿黒色的循迹线9行走方向。

视觉传感器39由第一视觉传感器17、第二视觉传感器18组成，视觉传感器39中的第二视觉传感器18的输入端E并接在线束16上，第二视觉传感器18的输出端U与单片机控制模块34的P1.4接口相连接；视觉传感器39中的第一视觉传感器17的输入端F并接在线束16上，第一视觉传感器17的输出端V与单片机控制模块34的P1.5接口相连接，视觉传感器39由电源E1提供电能，受电源开关41控制；视觉传感器39用来发射搜索货物地和缷货目的地的信号，将搜索的信号传给单片机控制模块34来判断是否到达货物地和缷货地。

控制器42由行走控制器40和机械手控制器43组成，行走控制器40和机械手控制器43固装在控制系统模块(14)中的电路板上，控制器42中的行走控制器40的输入端INI与单片机控制模块34的输出端P0.0接口相连接，行走控制器40中的输入端IN2接口与单片机控制模块34的输出端P0.1接口相连接，行走控制器40的输出端OUT1接口经右线束28与右驱动电机11的输入端相连接；右驱动电机11的输出端经右线束28与行走控制器40的输出端OUT2接口相连接，行走控制器40的输入端IN3接口与单片机控制模块34的输出端P0.2接口相连接；行走控制器40的输入端IN4接口与单片机控制模块34的输出端P0.3接口相连接，行走控制器40的输入端IN5接口与单片机控制模块34的输出端P0.4接口相连接；行走控制器40的输出端OUT3接口经右线束29与左驱动电机30的输入端相连接，左驱动电机30的输出端经右线束29与行走控制器40的输出端OUT4接口相连接；行走控制器40的电源输入端ENB接口与电源开关41的一端W并联迲接，行走控制器40的电源输入端Vss接口与电源开关41的一端Y并联连接，行走控制器40的GND接口和单片机控制模块34的GND接口并接在低电位端Z；行走控制器40用来控制左驱动电机30和右驱动电机11的运转与停转；控制器42中的机械手控制器43的各输入端与单片机控制模块34的对应输出端接口相连接，机械手控制器43中的各输出端接口与机械手20中的各对应电机接口相连接；机械手控制器43用来控制机械手20对货物的抓取、装车和缷货。

本搬运机器人的工作方式如下：

工作时，合上电源开关41，行走底盘5沿着涂有黒色的循迹线9道路上行驶，光电耦合器10会不断地向地面发射红外光。当第二光电传感器36发射的红外光被黑色的循迹线9吸收时，第二光电传感器36的收管接被截止，使第二光电传感器36的R与单片机控制模块34的输入端P1.1为高电平的信号；通过单片机控制模块34将信号处理后，由单片机控制模块34的输出端P0.3与IN4和P0.4与IN5输出一个指令给行走控制器40。行走控制器40由输出端OUT3和OUT4将蓄电池E2的电能供给左驱动电机30，使右驱动电机30继续驱动行走底盘5行走；同时，单片机控制模块34由输出端P0.1与IN2和P0.2与IN3输出一个指令给行走控制器40，行走控制器40由输出接口OUT1和OUT2将右驱动电机11反相转动，使行走底盘5向右方向小转弯，当向右方向修正转弯后，第二光电传感器36离开黒色的循迹线9恢复直线行驶。

当第一光电传感器35发射的红外光被黑色的循迹线9吸收时，第一光电传感器35 的接收管被截止，使第一光电传感器35的输出端T与单片机控制模块34的输入端P1.0为高电平的信号，通过单片机控制模块34将信号处理后，单片机控制模块34由输出端P0.3与IN4和P0.4与IN5输出一个指令给行走控制器40。行走控制器40的输出接口OUT3和OUT4将蓄电池E2的电能供给左驱动电机30，使右驱动电机30继续驱动行走底盘5行走；同时，由单片机控制模块34的输出端P0.1与IN2和P0.2与IN3输出一个指令给行走控制器40，行走控制器40的输出接口OUT1和OUT2将蓄电池E2的电能反相供给右驱动电机11，使右驱动电机11产生反相转动，使行走底盘5向右方向的大转弯，直到第一光电传感器35和第二光电传感器36离开黒色的循迹线9时恢复直线行驶。

当第三光电传感器37发射的红外光被黑色的循迹线9吸收时，第三光电传感器37的接收管被截止，使第三光电传感器37的输出端S与单片机控制模块34输入端P1.2为高电平信号，通过单片机控制模块34将信号处理后，单片机控制模块34由输出端P0.1与IN2和输出端P0.2与IN3输出一个指令给行走控制器40。行走控制器40的输出接口OUT1和OUT2将蓄电池E2的电能供给右驱动电机11，使右驱动电机11继续驱动行走底盘5行走；同时，单片机控制模块34由输出端P0.3与IN4和输出端P0.4与IN5输出一个指令给行走控制器40，使行走控制器40的输出接口OUT3和OUT4将蓄电池E2的电能反相传给左驱动电机30，使左驱动电机30反向转动，实现行走底盘5向左方向的小转弯，当向左方向修正转弯后，第三光电传感器37离开黒色的循迹线9时恢复直线行驶。

当第四光电传感器38发射的红外光被黑色的循迹线9吸收时，第四光电传感器38的输出端T与单片机控制模块34的输入端P1.3为高电平信号，通过单片机控制模块34将信号处理后，由单片机控制模块34的输出端P0.1与IN2和输出端P0.2与IN3输出一个指令给行走控制器40。行走控制器42的输出接口OUT1和OUT2将蓄电池E2的电能供给右驱动电机11，使右驱动电机11继续驱动行走底盘5行走；同时，单片机控制模块34由输出端P0.3与IN4和输出端P0.4与IN5输出指令给行走控制器40的输出接口OUT3和OUT4将蓄电池E2的电能反相供给左驱动电机30，使左驱动电机30反相转动，实现行走底盘5向左方向的大转弯，一直到第三光电传感器37和第四光电传感器38离开黒色的循迹线9时恢复直线行驶。

当光电耦合器10发射的红外光发射在道路上的白色区域时，四个光电传感器的接收 管都导通，单片机控制模块34的输入端都产生低电平信号，单片机控制模块34输出指令给行走控制器40，行走控制器40将蓄电池E2的电能供给左驱动电机30和右驱动电机11产生同向驱动，使行走底盘5沿黒色的循迹线9直线行走。

当行走底盘5直线行走时，视觉传感器39将向行走底盘5左右两侧进行货物地点的收搜，当行走底盘5左侧的第一视觉传感器17收搜到货物地点很近时，第一视觉传感器17输出端V将信号传给单片机控制模块34的输入端P1.5，单片机控制模块34将信号处理后输出指令给行走控制器40，行走控制器40使左驱动电机30和右驱动电机11停止运动。同时，控制系统模块14中的单片机控制模块34输出指令给机械手控制器43，机械手20在机械手控制器43的控制下完成货物的抓取和装车。当货物装车完毕，在控制系统模块14的作用下使行走底盘5调头沿路寻迹返回，当行走底盘5右侧的第二视觉传感器18收搜到缷货地点很近时，第二视觉传感器18将信号经输出端U传给单片机控制模块34的输入端P1.4，经单片机控制模块34处理后输出指令给行走控制器40，行走控制器40使左驱动电机30和右驱动电机11停止运动。同时，单片机控制模块34输出指令给机械手控制器42，机械手20在机械手控制器42的控制下完成货物的抓取和缷车。

关断电源开关40搬运机器人停止工作，周而复始从而实现搬运机器人的目的。