一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型属于颜色识别机器人领域，具体地说是一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统。
【背景技术】
[0002]随着世界经济一体化的深入，我国作为世界经济的重要组成部分，国家和政府始终坚持着对工业自动化程度的进一步深入，更加有效率的进行工业生产，随之而来的就是各式各样的工业机器人诞生。然而，传统的颜色识别机器人存在着很大的缺陷，那就是在不同的场合中对颜色的判别有着巨大的差异，导致后面的工作无法进行，造成这一差异的原因有:光强、气压、湿度等。这也直接造成了此类机器人的局限性。
[0003]当今社会高新技术日新月异，产品的性能要求更显得尤为重要。大型工业生产过程中，原材料的分拣与搬运工作都应用到了机器人，在这之中，能够智能循迹的颜色分拣搬运机器人以极强的应用能力得到很多工业制造的使用。现在，普通的此类机器人只能够识别单种颜色，而且出错率居高不下。譬如，目标物体呈黄色，由于光照过强等原因，反射出来的黄色在三原色上面的数字量会更接近于白色，因此，很可能会被搬运机器人误判成白色物体，可想而知，此次判断会使后续的工作出现一系列的紊乱。所以说，这种错误是致命的。
[0004]目前来看，许多企业联合高校研发此类机器人，但进展并不乐观，首先，用于辨别颜色的传感器一直都是已经存在的几种类型，在此基础上改进的机会并不多，另外，近几年科学界往往更关注于人工智能方面，对于这种机器人的改造创新没有多大的兴趣。所以颜色分拣的搬运机器人一直都维持在已有的基础之上。
【实用新型内容】
[0005]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的操作系统，以解决现有颜色识别能力差，出错率较高的的问题。
[0006]本实用新型为解决上述技术问题所采用的技术方案是:一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，包括用于供电的电源、主控电路、电机、循迹传感器和颜色传感器，循迹传感器的模拟信号输出端与主控电路相连接，颜色传感器与主控电路之间连接有差分运算放大器和AD转换电路，所述的颜色传感器包括颜色传感器A和颜色传感器B，其输出端分别与差分运算放大器的两个输入端连接，差分运算放大器的输出端与AD转换电路的输入端相连，AD转换电路的输出端与主控电路相连接，根据差分运算放大器得到的三原色进行判断得出被测物体的真实颜色；电机与主控电路之间连接一个电机驱动芯片，电机的输入端接入电机驱动芯片的输出端，电机驱动芯片的输入端与主控电路连接，通过电机驱动芯片的信号输出控制电机的转速和步数。
[0007]本实用新型所述的电源包括电源A和电源B，所述的电源A采用锂电池并为机器人本身传感器和电机供电，电源B为主控电路供电。
[0008]本实用新型所述的循迹传感器为4个，采用QIT黑白线循迹传感器。
[0009]本实用新型所述的电机为360°舵机，其转速由主控电路线性控制。
[0010]本实用新型所述的电机驱动芯片的型号为ULN2003。
[0011]本实用新型所述主控电路的输出端设有显示电路，实时观察被测量物体以及正在搬运物体的颜色。
[0012]本实用新型所述的差分运算放大器的型号为oP07。
[0013]本实用新型的有益效果是:本实用新型的智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统使用QIT循迹传感器准确的得到应该走的基础路径，再通过对主控电路的反馈，可以得到主控电路对电机的步数、步长控制而准确无误的走到预想的效果。另外两种颜色传感器从被测物体的不同角度进行探测，之后将反射回来的三原色模拟量分别传入差分运算放大器的两个输入端进行比较，通过输出端得到最终判断的颜色，输入到主控电路之中，通过比较判断得到正确的颜色值，之后主控电路再通过这个正确的颜色值来指导电机如何运转，从而达到要求。
[0014]此外，在正常的判断之外，在主控电路之中加入了一段容错代码，当两个传感器所得到的颜色为不同值的时候，减弱两个传感器上面的LED的亮度，继续进行颜色采集，如此，便使得正确率又一步提高。
[0015]本实用新型智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统的优点如下:
[0016]1.运行寿命长，功耗低，单位时间内完成任务更多；
[0017]2.运用双颜色传感器输出比较来得到未知物块的颜色，准确度提高到95%，大大的降低了出错率，同时，经过改造，也提高了本系统对颜色判断错误的处理，增大了容错率；
[0018]3.可移植性强，对本实用新型稍加改动，可以运用到不同的环境之中进行作业；
[0019]4.可以实时的显示数据，在进行作业时，主控电路的显示电路上会显示出此时被搬运物块的颜色以及运行状态，人机交互强，如果出现判断失败，可以被人为干预停止工作；
[0020]5.改进使用双电源供电，其中电源A为大容量的锂电池，主要为机器人本身传感器和电机供电，电源B为主控电路供电，解决单电源供电由电机运动引起的瞬时电压过低导致主控电路不工作问题。
【附图说明】
[0021]图1为本实用新型的结构示意图。
【具体实施方式】
[0022]如图所示，一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，包括用于供电的电源、主控电路、电机、循迹传感器和颜色传感器，循迹传感器的模拟信号输出端与主控电路相连接，颜色传感器与主控电路之间连接有差分运算放大器和AD转换电路，所述的颜色传感器包括颜色传感器A和颜色传感器B，其输出端分别与差分运算放大器的两个输入端连接，差分运算放大器的输出端与AD转换电路的输入端相连，AD转换电路的输出端与主控电路相连接，根据差分运算放大器得到的三原色进行判断得出被测物体的真实颜色；电机与主控电路之间连接一个电机驱动芯片，电机的输入端接入电机驱动芯片的输出端，电机驱动芯片的输入端与主控电路连接，通过电机驱动芯片的信号输出控制电机的转速和步数。
[0023]进一步，电源包括电源A和电源B，所述的电源A采用锂电池并为机器人本身传感器和电机供电，电源B为主控电路供电。
[0024]进一步，循迹传感器为4个，采用QIT黑白线循迹传感器。
[0025]进一步，电机为360°舵机，其转速由主控电路线性控制。
[0026]进一步，电机驱动芯片的型号为ULN2003。
[0027]进一步，主控电路的输出端设有显示电路，实时观察被测量物体以及正在搬运物体的颜色。
[0028]进一步，差分运算放大器的型号为op07。
[0029]首先对本系统上电，先打开B电源对主控电路供电，待稳定后打开A电源，此时，打开A电源与电机供电之间的开关，系统各部分供电正常开始工作；
[0030]将机器人放到地面贴有黑线引导的工作空间中，通过四个循迹传感器的检测不断校正电机沿着黑线的引导往前走；
[0031]引导机器人走到待搬运的随机颜色物料，打开颜色传感器A采集物块的三原色，再打开颜色传感器B采集物块的三原色，两次采集结果发送到差分运算放大器中比较将结果输出到AD转换电路中，经转换为数字量送到主控电路中进行比较分析出具体的颜色。
[0032]如果两次颜色采集不一致，电机会向左转动一个角度，以便颜色传感器换个角度测量。
[0033]待检测合格之后，将物块拖到黑线引导的目的地放置即可。
[0034]在实际运用过程中，搬运机器人的出发位置和颜色物块最终到达的位置大多数不在一起，这也就增大了搬运的复杂度，为了实现更快更高效的搬运策略，本实用新型采用以下算法思想。首先，对于多种物块的搬运来说，将要搬运的物块的目的地如何到达做一个swtich语句，规划出各种颜色的搬运路径，一种颜色对应的是一种路径;其次，在搬运多种颜色的物块的时候，要将这几种物块都依次的搬运到一个公用的空间之中。等所要用的物块全部在公用空间之后，这个时候，搬运机器人在进行颜色识别，识别到每一种颜色就搬运到固定的颜色堆放位置。这样，不仅物块搬运的时间会降低，颜色传感器的工作量也会减少，不仅提高了搬运效率，还减少了电池的损耗，节约能源。
【主权项】
1.一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，包括用于供电的电源、主控电路、电机、循迹传感器和颜色传感器，其特征在于:循迹传感器的模拟信号输出端与主控电路相连接，颜色传感器与主控电路之间连接有差分运算放大器和AD转换电路，所述的颜色传感器包括颜色传感器A和颜色传感器B，其输出端分别与差分运算放大器的两个输入端连接，差分运算放大器的输出端与AD转换电路的输入端相连，AD转换电路的输出端与主控电路相连接，根据差分运算放大器得到的三原色进行判断得出被测物体的真实颜色；电机与主控电路之间连接一个电机驱动芯片，电机的输入端接入电机驱动芯片的输出端，电机驱动芯片的输入端与主控电路连接，通过电机驱动芯片的信号输出控制电机的转速和步数。2.根据权利要求1所述的一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，其特征在于:所述的电源包括电源A和电源B，所述的电源A采用锂电池并为机器人本身传感器和电机供电，电源B为主控电路供电。3.根据权利要求1所述的一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，其特征在于:所述的循迹传感器为4个，采用QIT黑白线循迹传感器。4.根据权利要求1所述的一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，其特征在于:所述的电机为360°舵机，其转速由主控电路线性控制。5.根据权利要求1所述的一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，其特征在于:所述的电机驱动芯片的型号为ULN2003。6.根据权利要求1所述的一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，其特征在于:所述主控电路的输出端设有显示电路，实时观察被测量物体以及正在搬运物体的颜色。7.根据权利要求1所述的一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，其特征在于:所述的差分运算放大器的型号为op07。
【专利摘要】一种智能循迹颜色分拣搬运机器人的控制系统，包括用于供电的电源、主控电路、电机、循迹传感器和颜色传感器，循迹传感器的模拟信号输出端与主控电路相连接，颜色传感器与主控电路之间连接有差分运算放大器和AD转换电路，电机与主控电路之间连接一个电机驱动芯片，电机的输入端接入电机驱动芯片的输出端，电机驱动芯片的输入端与主控电路连接，通过电机驱动芯片的信号输出控制电机的转速和步数。本实用新型有益效果：本实用新型机器人控制系统颜色识别能力高，出错率低，运行寿命长，功耗低，单位时间内完成任务更多。
【IPC分类】B07C5/342
【公开号】CN205253596
【申请号】CN201521121158
【发明人】王新勇, 于增源, 李娜, 黄世龙, 马进坡
【申请人】河南科技大学
【公开日】2016年5月25日
【申请日】2015年12月31日