CN110282419B - 一种小型机械臂货物分拣智能物流车 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种小型机械臂货物分拣智能物流车，包括带有轮胎的下底盘和置于下底盘上部的上底盘，所述下底盘上固定有驱动轮胎的减速直流电机、第一单片机、第二单片机、开关与电池连接，控制上电和断电、电池和四路不怕光循迹模块，所述上底盘上固定有机械臂、电机驱动扩展板、蓝牙模块、语音模块和条形码识别模块，所述减速直流电机与电机驱动扩展板连接，电机驱动扩展板、四路不怕光循迹模块和条形码识别模块分别与第一单片机相连，本发明将采用STM8控制系统，可以有效降低本物流车的成本，单程取一件货物，更方面扫码匹对和货物配送给顾客。同时机械臂抓取和单程取单件货物也是为了减轻车的重力，提高车速降低耗电量。

Description

一种小型机械臂货物分拣智能物流车

技术领域

本发明属于电子产品技术领域，具体涉及一种小型机械臂货物分拣智能物流车。

背景技术

近几年来，随着电子商务的迅猛发展，我国快递业呈现了突飞猛进的进步，在各个快递公司的物流中心，为了减轻员工劳动强度，购置了各式各样的物流车，一类是手推车、铲车等，这类设备大都还是需要人力操作；另一类是智能物流车，即中型或者大型的配送车，由货车的车厢和监控系统组成，货物配有电子标签，由RFID读写器读取货物的信息，并且传送给处理器。这类物流车可以实现货物的配送，但是由于体型偏大或者机械设计结构方面的原因，不能很好地在物流中心这种狭小的地点灵活运转，实现货物的分拣。从目前现有技术和专利看，采用auduino控制系统以及气泵吸附式取货，并且配有多个物料盒，可一次取多个货物。

发明内容

本发明的目的在于解决现有技术的不足，提供一种小型机械臂货物分拣智能物流车。

为实现以上目的，提供以下技术方案：

一种小型机械臂货物分拣智能物流车，包括带有轮胎的下底盘和置于下底盘上部的上底盘，所述下底盘上固定有驱动轮胎的减速直流电机、第一单片机、第二单片机、开关与电池连接，控制上电和断电、电池和四路不怕光循迹模块相连，所述上底盘上固定有机械臂、电机驱动扩展板、蓝牙模块、语音模块和条形码识别模块，所述减速直流电机与电机驱动扩展板连接，电机驱动扩展板、四路不怕光循迹模块和条形码识别模块分别与第一单片机相连，所述条形码模块与单片机串口通信；所述蓝牙模块、语音模块和机械臂分别与第二单片机相连，所述蓝牙模块与第二单片机串口通信，所述第一单片机和第二单片机并行通信，所述电池分别与第一单片机、第二单片机、机械臂、电机驱动扩展板、蓝牙模块、语音模块和条形码识别模块相连，所述四路不怕光循迹模块包括两路路线循迹模块和两路标识线识别模块，所述机械臂包括夹爪、小臂和大臂，所述大臂通过第一舵机与小臂相连，所述小臂通过第二舵机与夹爪相连，所述第一舵机控制小臂的左右摇摆，所述第二舵机控制夹爪的张合，所述第一舵机和第二舵机均与第二单片机相连；共有六路PWM波，其中四路PWM波控制电机转速，另两路控制机械臂的第一舵机和第二舵机，并且条形码识别模块和蓝牙模块需要与单片机串口通信；

所述蓝牙模块：用于与手机通信，接收或者发送信号，手机通过蓝牙模块向第二单片机发送快递包裹的条形码信息，由扫码器进行快递包裹条形码的采集，并发送给第一单片机，并把奇数位发送给第二单片机，由第二单片机判断采集的条形码和手机发送的条形码是否一致；

所述电机驱动扩展板：用于控制减速直流电机两端的高低电平，接受第一单片机传输的PWM信号，对减速直流电机进行调速；

所述条形码识别模块：扫描快递包裹上的条形码，与第一单片机串口通信，将条形码数据以数组形式存储在第一单片机；

所述第一单片机：接收两路路线循迹模块和识别装卸货标识线循迹模块检测信号，并且产生PWM波控制电机驱动扩展板，实现电机转速控制，小车完成循迹前进转弯、装卸货标识线的停止和启动，接收条形码识别模块通过串口传输的信号，以数组形式存储在第一单片机中，再把数组中的奇数位发送给第二单片机。

所述第二单片机：接收手机通过蓝牙发送的数据，给第一单片机信号，第一单片机启动，当接收到第一单片机发送的条形码奇数位后，与蓝牙数据进行匹对，匹对成功后，产生PWM波控制机械臂舵机，完成抓取货物；然后给第一单片机发送一信号，单片机控制电机驱动扩展板，小车启动，如果匹对不成功，给第一单片机一信号，第一单片机继续循迹，识别装货区标识线后停车，重复上面动作，扫码判断是否与手机发送信息一致，直到正确抓取货物，智能车继续循迹，识别卸货区标识线，完成卸货。

优选地，所述四路不怕光循迹模块的两路路线循迹模块包括红外接收头和遮光罩，所述遮光罩用于红外接收头抗太阳光干扰，所述遮光罩前端黏贴有滤光片。

本发明的有益效果为：

本发明将采用STM8控制系统，扫码匹对成功后，由机械臂抓取一件货物，返回送给取快递的顾客，模仿实际的物流中心配货模式，并且STM8系统可以有效降低本物流车的成本，单程取一件货物，更方面扫码匹对和货物配送给顾客。同时机械臂抓取和单程取单件货物也是为了减轻车的重力，提高车速降低耗电量。

附图说明

图1为本发明的小型机械臂货物分拣智能物流车整体结构示意图；

图2为下底盘示意图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域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，都属于本发明保护的范围。

需要注意的是，在本发明的描述中，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

另外，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

一种小型机械臂货物分拣智能物流车，包括带有轮胎2的下底盘1和置于下底盘1上部的上底盘3，所述下底盘1上固定有驱动轮胎的减速直流电机11、第一单片机4、第二单片机40、开关5与电池连接，控制上电和断电，电池10和四路不怕光循迹模块12相连，所述上底盘3上固定有机械臂、电机驱动扩展板8、蓝牙模块6、语音模块7和条形码识别模块9，所述减速直流电机11与电机驱动扩展板8连接，电机驱动扩展板8、四路不怕光循迹模块12和条形码识别模块9分别与第一单片机4相连，所述条形码识别模块9与第一单片机4串口通信；所述蓝牙模块6、语音模块7和机械臂分别与第二单片机40相连，所述蓝牙模块6与第二单片机串口通信，所述第一单片机4和第二单片机40并行通信，所述电池10分别与第一单片机4、第二单片机40、机械臂、电机驱动扩展板8、蓝牙模块6、语音模块7和条形码识别模块9相连，所述四路不怕光循迹模块12包括两路路线循迹模块和两路标识线识别模块，所述机械臂包括夹爪15、小臂14和大臂13，所述大臂13通过第一舵机16与小臂14相连，所述小臂14通过第二舵机17与夹爪15相连，所述第一舵机16控制小臂14的左右摇摆，所述第二舵机17控制夹爪15的张合，所述第一舵机16和第二舵机17均与第二单片机40相连。在本发明中，共需要六路PWM波，其中四路PWM波控制电机转速，另两路控制机械臂的第一舵机16和第二舵机17，并且条形码识别模块9和蓝牙模块6需要与单片机串口通信，但是在本发明中采用一片STM8S系列单片机，不能满足上述的PWM波和串口通信需求，因此本发明采用两片STM8S系列单片机。

所述蓝牙模块6：用于与手机通信，接收或者发送信号，手机通过蓝牙模块6向第二单片机40发送快递包裹的条形码信息，由扫码器进行快递包裹条形码的采集，并发送给第一单片机4，并把奇数位发送给第二单片机40，由第二单片机40判断采集的条形码和手机发送的条形码是否一致；

所述电机驱动扩展板8：用于控制减速直流电机11两端的高低电平，接受第一单片机4传输的PWM信号，对减速直流电机11进行调速；

所述条形码识别模块9：扫描快递包裹上的条形码，与第一单片机4串口通信，将条形码数据以数组形式存储在第一单片机4；

所述第一单片机4：接收两路路线循迹模块和识别装卸货标识线循迹模块检测信号，并且产生PWM波控制电机驱动扩展板，实现电机转速控制，小车完成循迹前进转弯、装卸货标识线的停止和启动，接收条形码识别模块9通过串口传输的信号，以数组形式存储在第一单片机4中，再把数组中的奇数位发送给第二单片机40。

所述第二单片机40：接收手机通过蓝牙发送的数据，给第一单片机4信号，第一单片机4启动，当接收到第一单片机4发送的条形码奇数位后，与蓝牙数据进行匹对，匹对成功后，产生PWM波控制机械臂舵机，完成抓取货物；然后给第一单片机发送一信号，单片机控制电机驱动扩展板，小车启动，如果匹对不成功，给第一单片机4一信号，第一单片机4继续循迹，识别装货区标识线后停车，重复上面动作，扫码判断是否与手机发送信息一致，直到正确抓取货物，智能车继续循迹，识别卸货区标识线，完成卸货。

其中，所述四路不怕光循迹模块的两路路线循迹模块包括红外接收头和遮光罩，所述遮光罩用于红外接收头抗太阳光干扰，所述遮光罩前端黏贴有滤光片。

本发明的工作原理及使用流程：本发明安装好过后，打开开关，第二单片机接受手机通过蓝牙模块传送的条形码信息，发给第一单片机一信号，第一单片机控制减速直流电机启动行驶，在行驶过程中接受第一单片机传输的PWM信号，对减速直流电机调速。货仓的轨迹为黑色线，为从起点到终点的连续闭合线。装货区的标识线与轨迹线垂直，装货区标示线在轨迹线一侧，与轨迹线形成“┣”型。而卸货区标识线即终点线与轨迹线交叉垂直，形成“╋”型。物流车循迹时骑黑色轨迹线行驶，两路不怕光循迹模块进行循迹。这两片循迹模块固定在车身下底板正前面，两者间隔4cm，当有一路或者两路循迹模块检测到轨迹，把轨迹采集信息传送给第一单片机，第一单片机对于不同的循迹信号，控制输出不同的PWM波，进行对不同环境的轮胎调速，达到循货仓黑线行驶的目的。由另外两路循迹模块识别装卸货区的标识线。这两路循迹模块固定在车下底板前方的两侧，间隔10cm。当只有一路循迹模块检测到与轨迹线垂直的标识线，此区域为装货区；当两路循迹模块同时识别到与轨迹线垂直的标识线时，此区域为卸货区。到达装货区域，条形码识别模块进行扫描识别，如扫描信息为无，给第一单片机信号，物流车行驶进入下一装货区扫码，当扫描识别到信息后，将扫描识别的信息传送给第一单片机，第一单片机将条形码奇数位数据传送给第二单片机，由第二单片机判断条形码识别模块扫描识别的条形码奇数位信息与手机发送的条形码奇数位信息是否一致，若所扫描的条形码截取奇数个位与手机发送信息奇数位信息均相同后，即判定为同一条形码，进行机械臂操作部分，输出编程动作组，将上货区货物稳定夹起，完成装货动作组。第二单片机控制语音模块播报“识别成功抓取成功”，并且给第一单片机一信号，第一单片机控制电机驱动板，小车启动循迹行驶，不再识别到装货区标识线后停车，也不再把条形码采集信息传输给第二单片机，直至循迹模块采集到卸货区标识线信息，传输给第一单片机，小车停车，给第二单片机一信号，第二单片机控制机械臂舵机完成卸货动作组，控制语音模块播报“卸货成功”。若与手机发送的条形码信息不一致，给第一单片机一信号，物流车行驶进入下一装货区，重复上面动作，扫码判断是否与手机发送信息一致，直到正确抓取货物，智能车继续循迹，识别卸货区标识线，完成卸货。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (2)

1.一种小型机械臂货物分拣智能物流车，其特征在于，包括带有轮胎的下底盘和置于下底盘上部的上底盘，所述下底盘上固定有驱动轮胎的减速直流电机、第一单片机、第二单片机、开关和电池，开关与电池连接，控制上电和断电，电池和四路不怕光循迹模块相连，所述上底盘上固定有机械臂、电机驱动扩展板、蓝牙模块、语音模块和条形码识别模块，所述减速直流电机与电机驱动扩展板连接，电机驱动扩展板、四路不怕光循迹模块和条形码识别模块分别与第一单片机相连，所述条形码识别模块与第一单片机串口通信；所述蓝牙模块、语音模块和机械臂分别与第二单片机相连，所述蓝牙模块与第二单片机串口通信，所述第一单片机和第二单片机并行通信，所述电池分别与第一单片机、第二单片机、机械臂、电机驱动扩展板、蓝牙模块、语音模块和条形码识别模块相连，所述四路不怕光循迹模块包括两路路线循迹模块和两路标识线识别模块，所述机械臂包括夹爪、小臂和大臂，所述大臂通过第一舵机与小臂相连，所述小臂通过第二舵机与夹爪相连，所述第一舵机控制小臂的左右摇摆，所述第二舵机控制夹爪的张合，所述第一舵机和第二舵机均与第二单片机相连；共有六路PWM波，其中四路PWM波控制减速直流电机转速，另两路PWM波控制机械臂的第一舵机和第二舵机；

所述蓝牙模块：用于与手机通信，接收或者发送信号，手机通过蓝牙模块向第二单片机发送快递包裹的条形码信息，由扫码器进行快递包裹条形码的采集，并发送给第一单片机，并把奇数位发送给第二单片机，由第二单片机判断采集的条形码和手机发送的条形码是否一致；

所述电机驱动扩展板：用于控制减速直流电机两端的高低电平，接受第一单片机传输的PWM信号，对减速直流电机进行调速；

所述条形码识别模块：扫描快递包裹上的条形码，与第一单片机串口通信，将条形码数据以数组形式存储在第一单片机；

所述第一单片机：接收两路路线循迹模块和两路标识线识别模块的检测信号，并且产生PWM波控制电机驱动扩展板，实现减速直流电机转速控制，物流车完成循迹前进转弯以及在装货区标识线，卸货区标识线的停止和启动，接收条形码识别模块通过串口传输的信号，以数组形式存储在第一单片机中，再把数组中的奇数位发送给第二单片机；

所述第二单片机：接收手机通过蓝牙模块发送的数据，给第一单片机信号，第一单片机启动，当接收到第一单片机发送的条形码奇数位后，与蓝牙模块发送的数据进行匹对，匹对成功后，产生PWM波控制机械臂的第一舵机和第二舵机，完成抓取货物；然后给第一单片机发送一信号，第一单片机控制电机驱动扩展板，物流车启动，如果匹对不成功，给第一单片机一信号，第一单片机继续循迹，识别装货区标识线后停车，重复上面动作，扫码判断是否与手机发送信息一致，直到正确抓取货物，物流车继续循迹，识别卸货区标识线，完成卸货。

2.根据权利要求1所述的一种小型机械臂货物分拣智能物流车，其特征在于，所述四路不怕光循迹模块的两路路线循迹模块包括红外接收头和遮光罩，所述遮光罩用于红外接收头抗太阳光干扰，所述遮光罩前端黏贴有滤光片。

Images