一种基于虚拟仪器的物流分拣系统的制作方法

本实用新型涉及物流搬运技术领域，具体涉及一种基于虚拟仪器的物流分拣系统。

背景技术：

近些年，我国快递行业的大爆发，推动着自动化物流系统的快速发展。自动导引车(automated guided vehicle,AGV)的研究与应用成为了提高生产效率、促进系统自动化的重要途径。

AGV的主要特点是自动化与无人化，其可根据设定程序，沿着特定路线前进，将货物送至目的地。但是，现有的AGV小车系统存在功能单一、占地面积大、程序编制和修改不方便等缺点。

因此，鉴于以上问题，有必要提出一种功能齐全、程序编制和修改方便快捷的物流分拣系统。

技术实现要素：

有鉴于此，本实用新型提出来了一种基于虚拟仪器的物流分拣系统，包括上位机控制系统、磁带导轨以及分拣机器人，所述分拣机器人在上位机控制系统的控制下沿磁带导轨移动。上位机控制系统以Labview为基础开发软件进行控制与编程设计，更加的方便快捷；分拣机器人为集合识别、自动运输、倾倒、避障导引为一体的完整结构，功能更加齐全，物流运输更加智能化，节省人工成本，且有效提高工作效率。

根据本实用新型的目的提出的一种基于虚拟仪器的物流分拣系统，包括上位机控制系统、磁带导轨以及分拣机器人；

所述上位机控制系统以Labview为基础开发软件进行控制与编程设计；

所述磁带导轨包括铺设于场地上的若干磁条，磁条交叉点为空白矩形；

所述分拣机器人以嵌入式设备myrio为控制核心，在上位机控制系统的控制下沿磁带导轨移动；所述嵌入式设备myrio与上位机控制系统WiFi连接，所述嵌入式设备myrio包括视觉识别模块、定位导航模块以及避障模块；所述分拣机器人包括机器人主体与车轮，所述机器人主体上安装有摄像头、磁感应器以及红外传感器，所述摄像头与视觉识别模块电连接，用于物品扫描与识别，所述磁感应器与定位导航模块电连接，用于磁条感应，所述红外传感器与避障模块电连接，用于障碍物监测。

优选的，所述嵌入式设备myrio还包括侧翻预警模块，所述侧翻预警模块与机器人主体内置陀螺仪电连接。

优选的，所述分拣机器人还包括与车轮固定连接的第一底盘以及安装于机器人主体下方的第三底盘，所述第一底盘和第三底盘之间设置有第二底盘，所述第二底盘与第一底盘相向面的四角处通过四个电动推杆连接，所述第二底盘可相对于第一底盘上下移动；所述第二底盘的上表面与第三底盘下表面旋转连接，第三底盘可相对第二底盘旋转。

优选的，所述第二底盘与第三底盘的旋转连接方式为止推球轴承连接，所述第二底盘与第三底盘分别固定连接于止推球轴承的两端。

优选的，第二底盘与第三底盘相对面上分别成型有用于安装止推球轴承的凹槽，所述止推球轴承与凹槽过盈配合；所述第三底盘下方固定安装有大齿轮，第二底盘上方固定安装有由安装在第二底盘下方的步进电机驱动的小齿轮，所述小齿轮与大齿轮啮合传动，带动第三底盘相对于第二底盘旋转。

优选的，所述第三底盘下方安装有电控电磁铁，机器人主体下方安装有用于检测物品重量的压敏传感器，所述电控电磁铁与压敏传感器电连接，接收压敏传感器检测数据，调整电量大小。

优选的，所述第一底盘的中部设置有底部投放区，所述底部投放区包括底部投放口、第一滑动支撑板、第二滑动支撑板以及丝杆，所述丝杆与第一直流电机联轴器连接，并在第一直流电机的驱动下运动，所述第一滑动支撑板和第二滑动支撑板分别与所述丝杆连接，并在丝杆的驱动下背向运动，打开底部投放口。

优选的，所述车轮为设置于分拣机器人下方四角的四个，每一所述车轮为由直流电机驱动的麦克纳姆轮。

与现有技术相比，本实用新型公开的一种基于虚拟仪器的物流分拣系统的优点是：

所述分拣系统包括上位机控制系统、磁带导轨以及分拣机器人，所述分拣机器人在上位机控制系统的控制下沿磁带导轨移动，通过磁感应信号实现导引，灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设简单易行。上位机控制系统以Labview为基础开发软件进行控制与编程设计，通过G语言图形化编程方式，在开发和维修上都变的更加的方便。分拣机器人为集合识别、自动运输、倾倒、避障导引为一体的完整结构，功能更加齐全，拥有很强的稳定性、灵活性及可拓展性，使得物流运输更加智能化，节省人工成本且有效提高工作效率。

附图说明

为了更清楚的说明本实用新型实施例或现有技术的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做简单的介绍，显而易见的，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域中的普通技术人员来说，在不付出创造性劳动的前提下，还可根据这些附图获得其他附图。

图1为本实用新型公开的一种基于虚拟仪器的物流分拣系统的结构图。

图2为第三底盘与第二底盘旋转连接结构图一。

图3为第三底盘与第二底盘旋转连接结构图二。

图4为底部投放区打开状态结构图。

图5为底部投放区关闭状态结构图。

图中的数字或字母所代表的零部件的名称为：

1-交叉点；2-磁感应器；3-磁条；4-分拣机器人；5-第二底盘；6-第一底盘；7-第三底盘；8-电动推杆；9-第二凹槽；10-丝杆；11-底部投放口；12-第一滑动支撑板；13-第二滑动支撑板；14-第一直流电机；15-大齿轮；16-小齿轮；17-第一凹槽。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式做简要说明。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例，基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，均属于本实用新型保护的范围。

图1-图5示出了本实用新型较佳的实施例，分别从不同的角度对结构进行了详细的剖析。

如图1-5所示的一种基于虚拟仪器的物流分拣系统，包括上位机控制系统，磁带导轨以及分拣机器人4。

上位机控制系统以Labview为基础开发软件进行控制与编程设计。虚拟仪器(Virtual Instrument，简称VI)是基于计算机的软硬件测试平台,由专用的软件实现对真实仪器的模拟，用户可以通过友好的图形界面进行相关操作，相关的数字化和软件技术极大的提高了测量的灵活性及可拓展性。灵活高效的软件可以创建完全自定义的用户界面，模块化的硬件能方便地提供全方位的系统集成，标准的软硬件平台能满足对同步和定时应用的需求。基于虚拟仪器技术进行AGV系统的设计与开发，灵活性及可拓展性好，可极大的提高设备利用率，降低生产成本。

上位机控制系统在一个循环框图中进行，协调各功能单元，不同单元通过事件触发。运行时，首先由磁感应器2回传信息，通过数字信号口读入，因为有无磁感应是通过回传的数字0、1判断，所以设置等式来判断是否在该感应点有磁条3。接着通过磁导轨运行控制程序判断磁条3边沿上方感应点数值的大小，进一步判断车体是否相对于磁条3发生偏移，若发生偏移，那么控制车体向相反的方向做微小调整，如果没有偏移则继续沿磁条3前进。针对地标识别，在磁条3的交叉点1处开一个一定大小的空白矩形区域，使得磁感应器2在经过此处时所有的电压输出全为低电压，触发转动事件。通过磁带导轨路径的规划部分，可以在程序框图中设计小车的行驶路径，根据每次地标位置的触发来确定下一次将要发生的动作，从而到达指定倾倒地点进行货物倾倒。

磁带导轨包括铺设于场地上的若干磁条3，磁条3交叉点1为空白矩形。具体的，在场地上用磁条3粘贴出需要的行进路线，在每一条磁条3的交叉点1处裁剪出一个小矩形。上位机控制系统指引装有磁感应器2的机器人沿着既定粘贴路线不偏移的前进，当机器人在途经交叉点1时，会自动识别地标，明确此时的位置和接下来将要进行的动作。该分拣系统通过磁感应信号实现导引，其灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设简单易行。通过G语言图形化编程方式，在开发和维修上都变的更加的方便。

分拣机器人4以嵌入式设备myrio为控制核心，在上位机控制系统的控制下沿磁带导轨移动。嵌入式设备myrio与上位机控制系统WiFi连接，可加载上位机控制系统上的程序，实时控制小车的动作。

嵌入式设备myrio包括视觉识别模块、定位导航模块以及避障模块。分拣机器人4包括机器人主体与车轮，机器人主体上安装有摄像头、磁感应器2以及红外传感器。摄像头与视觉识别模块电连接，用于物品扫描与识别，为缩小体积，增大条形码扫描范围，方便机器人整体结构布局设计，该系统采用普通小型摄像头直接与myrio进行连接，通过上位机Labview进行程序编辑，烧录至下位机控制摄像头进行条形码识别。通过第三方数据库访问工具包LabSQL，可实现多种方式访问SQL Server数据库。LabSQL通过调用自动化引用句柄，获得相关方法，执行SQL相关功能，最终封装成子VI，进而实现上位机中数据库信息比对工作。

磁感应器2与定位导航模块电连接，用于磁条3感应，从而确定分拣机器人4是否偏离既定路线。具体的，磁感应器2感应磁条3信息，通过数字信号口读入，因为有无磁感应是通过回传的数字0、1判断，所以设置等式来判断是否在该感应点有磁条3。接着通过磁导轨运行控制程序判断磁条3边沿上方感应点数值，进一步判断车体是否相对于磁条3发生偏移，若发生偏移，那么控制车体向相反的方向做微小调整，如果没有偏移则继续沿磁条3前进。

红外传感器与避障模块电连接，用于障碍物监测。具体的，在硬件上设置一定的安全距离，红外传感器一旦感应到分拣机器人与障碍物之间的距离小于安全距离，会通过避障模块将信息回传至上位机控制系统，上位机控制系统将强制停止分拣机器人4的运行，直至障碍物被移开才会继续运行。

具体工作流程：首先将货物放置在分拣机器人4的倾倒板上，倾倒板下方有摄像头，通过扫描货物上的条形码提取货物信息，在数据库中进行比对，判断将要去往投放的地点，从而规划行进路线。在行进的过程中通过磁带导轨实现直行形式，在转弯的路标处识别必要的转向。如果路途中两车相遇，红外传感器就会让分拣机器人4停止，避免碰撞。在到达目的地后通过倾倒让货物准确进入存放区，之后按既定的返回路线返回到起始的位置，这样就实现了整机运行的一个循环，通过多个物流机器人的并行工作实现物流系统的分拣。

进一步的，嵌入式设备myrio还包括侧翻预警模块，侧翻预警模块与机器人主体内置陀螺仪电连接。

进一步的，分拣机器人4还包括与车轮固定连接的第一底盘6以及安装于机器人主体下方的第三底盘7，第一底盘6和第三底盘7之间还设置有第二底盘5。

第二底盘5与第一底盘6相向面的四角处通过四个电动推杆8连接，第二底盘5可相对于第一底盘6上下移动。第一底盘6的中部设置有底部投放区，底部投放区包括底部投放口11、第一滑动支撑板12、第二滑动支撑板13以及丝杆10，该丝杆10与第一直流电机14联轴器连接，并在第一直流电机14的驱动下运动，第一滑动支撑板12和第二滑动支撑板13分别与丝杆10连接，并在丝杆10的驱动下背向运动，打开底部投放口11。当货物的属性比较特殊，例如不能翻转时，就需要驱动电动推杆8，使得第二底盘5向上运动，打开第一底盘6和第二底盘5之间的空间，并将货物放于底部投放区，进行运输。当分拣机器人4运行到指定地点时，分拣机器人4会停在投放口的正上方，此时货物会从打开的底部投放口11准确的、无翻转的进入存放区。

第二底盘5的上表面与第三底盘7下表面旋转连接，第三底盘7可相对第二底盘5旋转，改善了物流小车由于倾倒机构只能朝一个方向倾倒而必须在倾倒口固定一侧停车倾倒的缺陷，对于物流高峰期，可减缓某条路线的流量压力，充分利用资源。具体的，第二底盘5与第三底盘7的旋转连接方式为止推球轴承连接，第一底盘6与第二底盘5分别固定连接于止推球轴承的两端。第二底盘5与第三底盘7相对面上分别成型有用于安装止推球轴承的凹槽，具体的第二底盘5的上表面成型有第一凹槽17，第三底盘7的下表面成型有第二凹槽9，止推球轴承与凹槽过盈配合。第三底盘7下方固定安装有大齿轮15，第二底盘5上方固定安装有由安装在第二底盘5下方的步进电机驱动的小齿轮16，小齿轮16与大齿轮15啮合传动，带动第三底盘7相对于第二底盘5旋转固定的角度。通过在程序中产生方波信号和零信号，之后经过与myrio的插口连接杜邦线给到控制板上，之后再经过控制板上的输出口与电机相连，作为电机的输入信号。将电机编码器的A,B相通过杜邦线与myrio插口相连，回传电机的当前状态，通过反馈调节输出的信号。电机和控制板分别由myrio上的5V电压输出与12V电池供电。控制第三底盘7相对于第二底盘5旋转与控制第一底盘6中底部投放区的程序大致相同，只是在不同的工作环境下运行。

进一步的，第三底盘7下方安装有电控电磁铁，机器人主体下方安装有用于检测物品重量的压敏传感器，电控电磁铁与压敏传感器电连接，接收压敏传感器检测数据，调整电量大小，使电控电磁铁与磁条之间产生斥力，减轻车轮所承受的质量，让车轮以一定的负载运行，减小磨损，延长车体运行部分的使用寿命。

进一步的，车轮为设置于分拣机器人下方四角的四个，每一车轮为由直流电机驱动的麦克纳姆轮。

综上所述，本实用新型公开的一种基于虚拟仪器的物流分拣系统包括上位机控制系统、磁带导轨以及分拣机器人，分拣机器人在上位机控制系统的控制下沿磁带导轨移动，通过磁感应信号实现导引，灵活性比较好，改变或扩充路径较容易，磁带铺设简单易行。上位机控制系统以Labview为基础开发软件进行控制与编程设计，通过G语言图形化编程方式，在开发和维修上都变的更加的方便。分拣机器人为集合识别、自动运输、倾倒、避障导引为一体的完整结构，功能更加齐全，拥有很强的稳定性、灵活性及可拓展性，使得物流运输更加智能化，节省人工成本且有效提高工作效率。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现和使用本实用新型。对这些实施例的多种修改方式对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神和范围的情况下，在其他实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。