本实用新型涉及机器人领域，特别是涉及一种自主移动式搬运机器人。
背景技术：
随着国家进一步推进工业4.0，物流行业和智能制造业迅猛发展，传统的货物搬运工作已经远远满足不了市场和社会的需要。由于物流行业和传统制造业的搬运工作机械乏味，劳动强度大，而且劳动成本高，所以智能搬运机器人的研究尤为重要。而现在智能搬运中运送工作和搬运工作一般是分离的，主要通过机械手装载和卸载货物，运输车来运送货物。搬运方式单一，容易损坏货物，运送过程不灵活，而且功耗高，稳定性差，不具备协同处理能力。
技术实现要素：
鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种自主移动式搬运机器人。
为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种自主移动式搬运机器人，该机器人包括：
一红外循迹传感器模块，用于检测所述机器人的行走路线；
一超声波传感器模块，用于检测所述机器人行走路线的起点与始点；
一第一电机驱动模块，用于驱动所述机器人的行走电机；
一第二电机驱动模块，用于驱动所述机器人的卸货电机；
一控制器，用于根据所述红外循迹传感器模块、所述超声波传感器模块的信号控制所述第一电机驱动模块和所述第二电机驱动模块。
优选地，所述红外循迹传感器模块包括：至少一红外循迹传感器单元，
所述至少一红外循迹传感器单元包括：
一光电开关，用于检测预先设定的机器人运动轨迹；
优选地，所述至少一红外循迹传感器单元还包括：
一电压比较器，用于调节所述光电开关的检测距离。
优选地，所述光电开关具有一发光端和受光端，所述受光端接收发光端发出的红外光。
优选地，所述发光端为一红外发射管，所述受光端为一光敏三极管。
优选地，所述电压比较器包括一比较器芯片，所述比较器芯片的反向输入端与光电开关的输出端连接，正向输入端经一电阻接地；所述比较器芯片的输出端连接一发光二极管的阴极，发光二极管的阳极与电源连接。
优选地，比较器芯片的正向输入端经一可变的电阻接地。
如上所述，本实用新型的一种自主移动式搬运机器人，具有以下有益效果：
本实用新型通过自主移动搬运机器人通过三路红外循迹传感器来实现自主移动，完成货物运送。而超声波传感器主要用于距离的测量，识别是起点还是终点，起点则实现货物的装载，终点则通过传送带卸载货物，从而完成的货物的装载、运送和卸载。
本实用新型打破传统思维设计了一种具有自主循迹，且带有搬运功能的机器人。可以通过简单的改进，灵活的运送各种货物，减少货物损坏。这种搬运机器人成本低，效率高，稳定性好。
附图说明
图1显示为本实用新型的一种自主移动式搬运机器人功能图；
图2显示为本实用新型的一种自主移动式搬运机器人的运送图；
图3显示为本实用新型的一种自主移动搬运机器人系统图；
图4显示为本实用新型的一种自主移动搬运机器人循迹图；
图5显示为红外传感器反射原理图；
图6显示为本实用新型的一种自主移动搬运机器人的红外循迹传感器模块示意图；
图7显示为本实用新型的一种自主移动搬运机器人的驱动原理图，a为电机的正转，b为电机的反转；
图8显示为本实用新型的一种自主移动搬运机器人中第一驱动模块的电路图；
图9显示为本实用新型的一种自主移动搬运机器人中单片机最小系统；
图10显示为本实用新型的一种自主移动搬运机器人中第二驱动模块的电路图。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本实用新型的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点及功效。
请参阅图1至图10。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
请参阅图1～图10，本实用新型提供一种自主移动式搬运机器人，该机器人包括：
一红外循迹传感器模块，用于检测所述机器人的行走路线；
一超声波传感器模块，用于检测所述机器人行走路线的起点与始点；
一第一电机驱动模块，用于驱动所述机器人的行走电机；
一第二电机驱动模块，用于驱动所述机器人的卸货电机；
一控制器，用于根据所述红外循迹传感器模块、所述超声波传感器模块的信号控制所述第一电机驱动模块和所述第二电机驱动模块。
本实用新型所述自主搬运机器人主要完成货物的运送、起点终点识别、货物的装卸载功能。
具体地，货物的运送：自主搬运机器人通过红外循迹传感器模块检测机器人的行走轨迹，沿着预设的行走轨迹进行搬运，可以自主转弯、直线行驶。在本实施例中，采用黑色实线作为行走轨迹。
起点终点的识别：从任意位置开始，自主移动搬运机器人沿着行走轨迹循迹搬运，通过超声波传感器模块来检测起点和终点，通过距离的不同来识别判断是起点A还是终点B。
货物的装卸载：当检测到的距离与设置的起点距离相同，则进入装货模式；而当检测到的距离与设置的终点距离相同时，进入卸载模式，通过机器人上的传送带将货物卸载下来，然后重复继续搬运。自主移动搬运机器人功能图如图1所示，自主移动搬运机器人货物运送图如图 2所示。
于本实施例中，所述的控制器为一单片机STC89C52RC，所述红外循迹传感器模块包括：至少一红外循迹传感器单元，单片机最小系统如图9所示。具体地，在本实施例中，采用三路红外循迹传感器单元。
所述至少一红外循迹传感器单元包括：一光电开关，用于检测预先设定的机器人运动轨迹和一电压比较器，用于调节所述光电开关的检测距离。红外传感器循迹原理是光的反射原理，当发光管发出的光照射到被测物体的表面，被测物吸收部分光照量，另外部分反射回到接收管上，原理如图5。自主移动搬运机器人的循迹传感器选用红外传感器。
红外循迹传感器单元主要由两部分组成，所述光电开关具有一发光端和受光端，所述受光端接收发光端发出的红外光。所述发光端为一红外发射管，所述受光端为一光敏三极管。
具体地，所述的光电开关采用GK178，红外循迹传感器单元如图6所示。GK178是一种反射式光电开关，GK178输出端为，接入端为光敏三极管，当红外发射管中发出一定的红外光，当没有检测到黑线，接收部分光敏三极管接收红外反射光，光敏三级管工作在放大区，三级管正常工作。而检测到黑线，反射回的红外光不足让接收的三级管工作在饱和区，三极管截止。利用这种特性即可达到开关控制的目的。
于本实施例中，所述电压比较器包括一比较器芯片，所述比较器芯片的反向输入端与光电开关的输出端连接，正向输入端经一电阻接地；所述比较器芯片的输出端连接一发光二极管的阴极，发光二极管的阳极与电源连接。
由于光电管输出的信号是模拟信号，通过LM339的比较变成数字信号才能被单片机检测。具体地，电压比较器芯片采用LM339，可以调节红外循迹灵敏度，从而调节检测的距离，同向输出端的电压与反向输出端的电压进行比较，检测到黑线，LED灭，输出为高电平，反之 LED亮，输出低电平。自主移动搬运机器人所使用的红外循迹传感器检测距离1mm到25mm 之间，工作电压为5V，输出为数字信号为0和1。
优选地，比较器芯片的正向输入端经一可变的电阻接地。
于本实施例中，机器人的IO口的接线与表1所示，所述的红外循迹传感器循迹的具体方法是：红外发射二极管不断发射红外光，根据红外接收管接收到反射回的信息判断是否循到黑线。机器人循迹时会通过P10、P11与P12检测的红外循迹的OUT输出信号，通过L298的IN1、 IN2、IN3、IN4的输入控制电机从而控制机器人的运动姿态。在小车右转弯时，P12检测到黑线，P0和P11检测不到，检测到为1，检测不到为0，这时需要左侧电机转动，右侧电机不转动，或者左侧电机速度比右侧电机速度快通过差速来右转弯。直行时P11检测到黑线，P10和 P12检测不到黑线，左右两边电机同时转动。左转弯时，P10检测到黑线，P11和P12检测不到黑线。右侧电机转动，左侧电机不转或者转速比右侧慢来左转弯。红外传感器的检测信号和电机驱动信号输入如表2。
表1自主移动搬运机器人设计主要IO口
表2
于本实施例中，自主移动式搬运机器人选用的控制器为STC89C52RC，这类单片机IO口不能输出PWM波，而且输出电流不够大，不能驱动大功率的外部器件，因此需要加外部驱动电路(即第一电机驱动模块－如图8所示和第二电机驱动模块－如图10所示)。本实施例采用H桥作为驱动模块，H桥长得像H，H桥四个角上为三极管，两只三极管集电机上接电机。电机要正常运转，Q1、Q4和Q2、Q3是对角线上三极管且要工作在放大区。根据导通情况， Q1、Q4这两个三极管导通时电流正向流过电机，电机的正转，Q2、Q4这两个三级管导通时电流反向过电机，电机反转。电机正反转如图7所示。
自主移动搬运机器人中，选择了H桥集成的驱动芯片L298。L298采用标准逻辑电平信号控制：含有两个使能控制端INA、INB，使能端为输入0，禁止，无论IN1、IN2、IN3、IN4 输入什么信号都禁止。使能端为1，允许开启，才能控制电机。图8中8个续流二极管主要功能保护电机，防止转动中出现尖峰脉冲损伤电机，L298工作时温度较高，可以加上散热片，散热保护L298，保障自主搬运机器人正常工作。左侧电机正转时OU1输出高电平，OU2输出低电平；反转时，OUT1输出低电平，OUT2输出高电平。同理OUT3和OUT4也一样。
本实用新型所述的自主移动搬运机器人起点和终点的识别采用超声波传感器，通过距离的判别来识别是起点还是终点。采用HC-SR04超声波传感器模块，用该模块来测量机器人到起点的距离和终点的距离，通过算法辨识是起点还是终点。在起点装载货物，完成后运送，终点卸载货物，卸载后返回。该模块包括超声波发射器、接收器与控制电路三部分组成。基本工作原理：超声波模块发射超声波，单片机定时器计时，当超声波模块检测到返回的声波时计时结束，而定时器没有溢出。测量的距离为声波的速度乘以时间除以2,这样就测出了机器人到起点和终点距离。
上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。