一種智能物流搬運機器人

童丹繪 傅思煒 朱凱

摘 要：對用于物流搬運的機器人進行研究，設計出了智能物流搬運機器人。通過主控板的控制，實現對機器人運動、掃描讀取任務、機械手抓取放置物料、識別物料操作的協調控制，實現物料的搬運自動化，減少勞動力的投入，降低生產成本，提高企業競爭力。

關鍵詞：搬運;主控板;自動化

0 引言

隨著網絡商業的發展，物流行業也隨之興起，物流在全國范圍內普及了起來。與此同時，由于勞動力成本的大幅度提升，使工業自動化備受關注，而物流搬運機器人就是其中之一。物流搬運機器人，其核心在于應用單片機的靈活性與多用性實現自動化物料識別與搬運，實現物品搬運順序優化。另外，結合二維碼的讀取和openmv攝像頭的智能物品識別，做到精確定位抓取與放置，真正實現物料搬運的智能化。

1 智能物流搬運機器人系統

本機器人系統主要是由自主移動模塊、視覺檢測識別模塊、抓取放置模塊構成。自主移動模塊作為基層搭載了其余模塊，三個模塊通過主控板傳遞信息，并由主控板控制完成搬運任務。

機器人運作流程：從出發點出發，到固定位置識別掃描二維碼讀取任務，二維碼給出搬運物料順序以及物料具體顏色、大小、形狀信息，并將信息傳回到主控芯片并顯示在交互屏幕上。自主移動模塊根據信息移動到物料存放區，通過openmv攝像頭對物料進行識別，并根據任務移動到對應位置，移動模塊配合抓取放置模塊將物料放置到相應區域。完成任務后，機器人返回出發區。

2 機器人核心板設計

本物料搬運的自控部件的控制器采用AVR單片機為核心。電源部分采用LM2576穩壓，輸入可達6～35V。在穩壓芯片的輸入和輸出側通過電解電容和貼片電容進行濾波。以ATmega2560單片機為主導，加上晶振和復位電路組成AVR最小系統，并通過接插件引出其輸入輸出引腳至擴展板，并輔以電源引腳，方便傳感器和舵機等信號的接入輸出，CH340作為傳輸芯片。

模塊化設計：整個主控板主要有三個部分即最小系統板，主板，電機驅動。這樣設計方便了模塊的更換，增大了板子的易用性，減少維修成本。設置兩個電源接口，建議分別接入7.8V電池與12V電池。7.8V電池接口通過LM2575穩壓至5V給傳感器與最小系統板供電;又單獨引出一路到pwm I/O口對應的VCC上，方便舵機等需要高電壓的電子器件，降低接線難度。12V單獨給驅動供電，比起單電源設計降低了穩壓芯片的壓力，降低了發熱，提升了穩定性。

3 機器人抓取放置模塊設計

抓取放置模塊：考慮到機器人的穩定性，減少抓取與放置的機械誤差，因此在機械臂的選擇上盡量減少其自由度，加大可控程度，使機器人整體運行更加穩定。本機器人機械手采用三自由度設計，兩個自由度用于定位物料所在位置，另一個自由度用于控制抓取物料松緊程度。

傳動設計說明：兩個齒輪一個為與舵機連接的主動輪，另一個為從動輪，兩個連接有機械手的齒輪相互配合使其同時張開同時收縮。采用極簡設計，用最簡單的結構打印數個爪子，利用銅柱連接起來，組成機械手，較大的張開角保證了較高的容錯率，大大的降低了失誤概率。

4 機器人識別模塊設計

識別采用自帶主控芯片的openmv攝像頭，攝像頭通過數據線與主控進行串口通訊，當攝像頭將二維碼信息傳輸到主控芯片內，主控將根據傳輸回來的信息結合相應算法進行路徑規劃，做到準確抓取，準確放置。另外，攝像頭還用于物料物理特征的識別讀取，將讀取信息傳回主控芯片與任務信息做出對比后，自主規劃路線抓取相應物料并放置。

5 結束語

本文提出了一種物流搬運自動化的實施方案。該方案能夠自主進行任務讀取與物料搬運，實現了一定程度上的自動化，能夠大大減少勞動力成本的投入。

參考文獻

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