智能應(yīng)用型搬運機器人設(shè)計

李 爽 張志勇 于 躍 楊 威 趙 航

（長春大學旅游學院，吉林 長春 130000）

1 研究相關(guān)背景

智能應(yīng)用型搬運機器人集合了機械、精準計算、智能微處理等多個領(lǐng)域。搬運機器人發(fā)展的技術(shù)是一個科學技術(shù)共同發(fā)展的一個綜合性的結(jié)果，同時，是為社會產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學技術(shù)，它的發(fā)展加強了本國的經(jīng)濟發(fā)展。它由國家批量制造，提高生產(chǎn)效率的同時降低人的勞動強度以及時間成本，這是從社會發(fā)展的必然結(jié)果以及人類本身發(fā)展的一個需求。另一方面它是生產(chǎn)力和人類自身發(fā)展的需求的一個基本過程，隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展，人們在不斷探討自然過程中和認知自然過程中，意識到了自然過程中可以代替人們?nèi)氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個最終結(jié)果。

2 研究意義

智能時代的來臨讓機器人得到了現(xiàn)代化的運用，給我們的生活帶來了便捷，也可以說是它推動了科技的進一步發(fā)展。隨著科技的發(fā)展智能搬運機器人將逐漸被運用到各個領(lǐng)域，但由于智能搬運機器人成本較高，所以還不能被廣泛的為大眾所使用，但是它卻給廣大的人民群眾帶來了大大的益處，提高了工作上的效率，減少了時間成本為勞動者帶來了便利，調(diào)查發(fā)現(xiàn)智能搬運機器人有廣大的發(fā)展空間，它在許多的領(lǐng)域還沒有應(yīng)用，所以對我們的研發(fā)以及實行都有很大的益處。并且我們發(fā)現(xiàn)校園里在搬運上有很大的漏洞，工作人員的辛苦勞作始終在效率上提不高，而這恰恰是我們要解決的問題，把效率提上去，把時間減少下來，做到不耗時不耗力并且有效的成果。

3 硬件構(gòu)成

執(zhí)行機構(gòu)：執(zhí)行驅(qū)動裝置并發(fā)出系統(tǒng)指令。

驅(qū)動機構(gòu)：驅(qū)使執(zhí)行機構(gòu)運動的機構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信息為信號。

控制機構(gòu)：負責系統(tǒng)的管理，通訊以及運動并向微機發(fā)出指令信息。

表1為機器人技術(shù)參數(shù)。

表1

4 軟件系統(tǒng)

基于Arduino通過雷達檢測傳感器，掃描前方是否有障礙物。如有障礙物，則將信息輸出至串口，并顯示到液晶屏上最終將傳遞在機器人的后臺上。

4.1 全自動感應(yīng)：當障礙物進入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，

障礙物離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。

4.2 兩種觸發(fā)方式：(可跳線選擇)

4.2.1 不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平。

4.2.2 可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有障礙物在其感應(yīng)范圍，如圖1后臺控制智能機器人實施指令代碼、圖2機器人軟件系統(tǒng)流程圖所示。

圖1

圖2

5 任務(wù)描述及代碼編寫

5.1 任務(wù)描述

由于現(xiàn)代科技的進步及在各個行業(yè)的廣泛使用，社會倡導(dǎo)了校園搬運機器人的推廣，并從校園的勞動力上體現(xiàn)出了搬運的實質(zhì)，對搬運機器人提前做好路線規(guī)劃，然后根據(jù)已經(jīng)規(guī)劃好的路線，把物體從目的地搬運到重點，隨著兩次搬運的位置不同來進行調(diào)試來完成此次任務(wù)。

5.2 工作流程及應(yīng)用程序編寫

完成最終測試目的需求在機器人身上需要安裝機械手臂來進行搬運物件，在搬運期間需要重視兩個問題：第一，確保機械臂能有足夠的力量搬運物件；第二，機械臂的力量要確保本次工作的完成以及沒有任何損壞。這兩個問題都可以通過安裝在機械抓手上在力學傳感器的數(shù)值進行確保，在進行代碼編譯過程中，注意使用分層結(jié)構(gòu)化的方法，把編譯程序分成若干個子代碼程序。

如圖3智能搬運機器人程序編寫流程圖所示。

圖3

6 運行的不足以及改進

由于每次所夾持的東西具有不同性，因此要求抓手力度適中，保證夾持東西不跌落，并且抓手的受力面積足夠大，這樣能夠確保工件所受壓力不大的情況下，產(chǎn)生足夠的摩擦力確保抓手能夠抓起物體。并且在多次的運行以及調(diào)試下，我們從中發(fā)現(xiàn)抓手的力度雖然適中但它的平衡能力較差一些，智能系統(tǒng)的方向識別也是我們需要提升的地方。在調(diào)試的過程中為了要避免機器人碰撞和姿態(tài)方面的調(diào)整，我們決定在人工智能的基礎(chǔ)上增加語音識別，把施令者的聲音錄入系統(tǒng)以便在工作的過程中出現(xiàn)不應(yīng)該出現(xiàn)的問題。為了讓我們的機器人更加得智能化，下一個作戰(zhàn)的目標就是在原本的基礎(chǔ)上可以更加的靈活運用自己機能本身。

7 系統(tǒng)優(yōu)勢

7.1 防止貨物擦傷碰撞：當人在搬運貨物時，也許會因操作不規(guī)范和疏忽而造成物體的損壞，但由搬運機器人來搬運就能盡量的避免這一操作而造成的經(jīng)濟損失。

7.2 調(diào)節(jié)能力良好：通過后臺監(jiān)控系統(tǒng)進行數(shù)據(jù)分析和遠程控制。

7.3 運輸?shù)木嚯x：搬運機器人系統(tǒng)能夠有效地在校園進行任意站點運輸，減少人力資源浪費從而來節(jié)約時間的成本。

7.4 工作環(huán)境：搬運機器人可在人員不適應(yīng)或有安全隱患的環(huán)境下工作。

7.5 安全性：搬運機器人被控制的路線非常精準，在行駛路徑上遇到障礙物會自動進行躲避，避免在校園內(nèi)發(fā)生不必要的碰撞從而達到安全性的提高。

8 發(fā)展趨勢

隨著社會經(jīng)濟的逐漸增長，智能搬運機器人在各個行業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)的極為頻繁。在自動化程度越來越高、高速化、采用模塊化結(jié)構(gòu)的智能下，做出了搬運機器人行業(yè)上發(fā)展的趨勢分析，電子商務(wù)、物流以及電子信息在迅速發(fā)展的社會帶來物流量上的大幅提升，智能化物流裝備這個社會高物流效率等方面做出大幅度的貢獻，智能搬運機器人已經(jīng)成為各個行業(yè)必不可缺少的重要工具。各個行業(yè)的領(lǐng)域也開始相互的使用起來，并在一些枯燥、乏味且勞動力需求大的地方更為有效的發(fā)展，同時在校園內(nèi)部提高了生產(chǎn)效率，降低時間以及人工成本，大幅度減少了物流及供應(yīng)鏈物流環(huán)節(jié)的浪費。