CN207593774U - 一种可循迹可避障物料抓放运载小车 - Google Patents

Abstract

一种可循迹可避障物料抓放运载小车，包括车底板以及安装在车底板上的驱动装置、抓取机构、可360度旋转的旋转台装置、智能传感器装置、载物篮和电控装置，所述车底板的前后两侧上分别设有所述载物篮，所述抓取机构通过旋转台装置安装在车底板上；所述驱动装置包括四个车轮、四个直流电机、稳压模块和7.4V电源，所述电控装置包括用于接收并执行命令的Ardiuno开发板、电调和锂电池，所述锂电池与所述Ardiuno开发板连接，所述Ardiuno开发板通过电调与所述四个直流电机、第一大舵机、第二大舵机连接。实用新型提供了一种场地适应性较强、稳定性较好、成本较低的可循迹可避障物料抓放运载小车。

Description

一种可循迹可避障物料抓放运载小车

技术领域

本实用新型涉及物流小车技术领域，尤其是涉及一种可循迹可避障物料抓放运载小车。

背景技术

2017年第四届浙江省大学生工程训练综合能力竞赛暨第三届浙江省创客教育基地联盟创客大赛上，大赛就是要求参赛选手进行自我组装一种智能循迹的电控物流小车，并增加了赛道的难度，有了抓取物料台和在坡上的放料台，途中还要进行小车的避障等功能。

现有的物流小车，一般采用机械结构和电控结合，来实现物块抓取、放置和循迹、避障的功能，但是因为它的机械装置的局限性，电控部分的调试有很大的问题，使得小车运行时不能良好的将物块运输到指定位置，且调试较困难，结构复杂，成本制作较高。

发明内容

为了克服现有物流小车存在机械结构局限性的缺陷，本实用新型提供了一种场地适应性较强、稳定性较好、成本较低的可循迹可避障物料抓放运载小车。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可循迹可避障物料抓放运载小车，包括车底板以及安装在车底板上的驱动装置、抓取机构、可360度旋转的旋转台装置、智能传感器装置、载物篮和电控装置，所述车底板的前后两侧上分别设有所述载物篮，所述抓取机构通过旋转台装置安装在车底板上；

所述驱动装置包括四个车轮、四个直流电机、稳压模块和7.4V电源，四个车轮分别安装在四个直流电机的输出轴上，四个直流电机分别通过电机支架固定在车底板的底部四个角上，所述稳压模块安装在车底板的底部上，所述7.4V电源通过稳压模块与四个直流电机电连接；

所述抓取机构包括机械爪机构、机械手臂和机械中臂，所述机械中臂的下端安装在第一大舵机输出轴上的舵盘上，所述第一大舵机安装在旋转台装置上，所述机械中臂的上端与所述机械手臂的左端铰接，所述机械手臂的左端通过连接件安装在第二大舵机上，所述机械手臂的右端上安装有机械爪机构，同时，所述机械手臂通过传动杆与机械爪机构联动；

所述智能传感器装置包括三个用于检测循迹黑线的灰度传感器和用于避障的红外传感器，其中两个灰度传感器设置在车底板前端底部上，另外一个灰度传感器安装在车底板的中部右侧上，所述红外传感器位于两个灰度传感器的右侧并安装在车底板前端上；

所述电控装置包括用于接收并执行命令的Ardiuno开发板、电调和锂电池，所述锂电池与所述Ardiuno开发板连接，所述所述Ardiuno开发板通过电调与所述四个直流电机、第一大舵机、第二大舵机连接。

进一步，所述旋转台装置包括旋转台、旋转驱动装置和滚轮，所述抓取机构的机械爪朝向右侧布置，所述旋转台通过旋转驱动装置安装在车底板的中部左侧上，所述旋转台的底部还设有所述滚轮。

再进一步，所述机械爪机构包括机械爪、滑轨、第三大舵机支架、第三大舵机、第一折弯件、小舵机、小舵机支架和第二折弯件，所述传动杆的右端安装在所述滑轨上，所述传动杆的左端安装在机械手臂上，所述第三大舵机支架安装在滑轨右侧上，所述第三大舵机安装在第三大舵机支架上，所述第一折弯件安装在第三大舵机上，所述小舵机支架的左侧安装在第一折弯件上，所述小舵机支架的右侧安装在所述第二折弯件上，所述小舵机安装在小舵机支架上；

所述机械爪包括两根机械手指、两个相互啮合的齿轮、两根双足连杆，每根机械手指位于每个双足连杆的上方且两者通过输出支架连接，同时相应一侧的齿轮与小舵机输出头连接，两根机械手指相应的输出支架的内侧上设有记忆海绵垫；

所述第三大舵机、小舵机分别与所述Ardiuno开发板连接。

再进一步，所述7.4V电源通过电源底座台安装在旋转台的左端上，所述锂电池通过锂电池固定盒安装在车底板的前端左侧上，所述Ardiuno开发板安装在车底板的前端中部上，所述电调安装在车底板的前端右侧上。

更进一步，所述稳压模块通过稳压模块盒安装在车底板的底部上，所述稳压模块盒、载物篮、锂电池固定盒、电源底座台均由3D打印机打印而成的。

本实用新型的有益效果主要表现在：

1、具备赛道障碍自主识别，轨迹判断以及自主的转向避障功能；利用四个灰度传感器进行赛道黑线、上坡黑线的识别和循迹，并用红外线传感器进行检测赛道障碍情况，并依据传感器所发出的电信号进行对Ardiuno开发板的电信号做出及时反应：舵机角度调整、直流电机的反转和正转、循迹中自主选择合适的轨迹、自主的转向、行进和急停等；这些较传统的手动调节方便且有效，大大提高了小车的稳定性，排除了很多的不可知因素，使得智能电控物流小车的随机性大大减小,每次使用时均能正常运行；

2、结构简单，成本低；小车的自制件较少，运用成熟的3D打印技术可将小车的固定装置制造加工完成；本车采用了电调控制直流电机，取消了驱动板驱动直流电机，大大降低了成本；

3、空间分布合理，机械结构合理，有很高的实用性和创新性，通过稳压模块，7.4V电源、锂电池、载物篮的合理分布使得小车在载较重额物块是不会出现翻车，舵机烧坏等情况；

4、场地适应性增强，由于多个灰度传感器和红外传感器的使用使得小车循迹时能够敏锐地反映并及时地做出反映。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是驱动装置的结构示意图。

图3是机械爪机构的结构示意图。

图4是旋转台装置的示意图。

图5是车底板的示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步描述。

参照图1～图5，一种可循迹可避障物料抓放运载小车，包括车底板20以及安装在车底板20上的驱动装置、抓取机构、可360度旋转的旋转台装置、智能传感器装置、载物篮1和电控装置，所述车底板20的前后两侧上分别设有所述载物篮1，所述抓取机构通过旋转台装置安装在车底板20上；

所述驱动装置包括四个车轮22、四个直流电机6、稳压模块21和7.4V电源16，四个车轮22分别安装在四个直流电机6的输出轴上，四个直流电机6分别通过电机支架23固定在车底板20的底部四个角上，所述稳压模块21安装在车底板20的底部上，所述7.4V电源16通过稳压模块21与四个直流电机6电连接；

所述抓取机构包括机械爪机构4、机械手臂3和机械中臂18，所述机械中臂18的下端安装在第一大舵机15输出轴上的舵盘上，所述第一大舵机15安装在旋转台装置上，所述机械中臂18的上端与所述机械手臂3的左端铰接，所述机械手臂3的左端通过连接件安装在第二大舵机上，所述机械手臂3的右端上安装有机械爪机构4，同时，所述机械手臂3通过传动杆2与机械爪机构4联动；

所述智能传感器装置包括三个用于检测循迹黑线的灰度传感器和一个用于避障的红外传感器9，其中两个灰度传感器10、11设置在车底板20前端底部上，另外一个灰度传感器7安装在车底板的中部右侧上，所述红外传感器9位于两个灰度传感器的右侧并安装在车底板20前端上；

所述电控装置包括用于接收并执行命令的Ardiuno开发板12、电调8和锂电池13，所述锂电池13与所述Ardiuno开发板12连接，所述所述Ardiuno开发板12通过电调8与所述四个直流电机6、第一大舵机15、第二大舵机连接。

进一步，所述旋转台装置包括旋转台5、旋转驱动装置和滚轮40，所述抓取机构的机械爪朝向右侧布置，所述旋转台5通过旋转驱动装置安装在车底板20的中部左侧上，所述旋转台5的底部还设有所述滚轮40。

再进一步，所述机械爪机构4包括机械爪、滑轨38、第三大舵机支架36、第三大舵机37、第一折弯件35、小舵机26、小舵机支架27和第二折弯件28，所述传动杆2的右端安装在所述滑轨38上，所述传动杆2的左端安装在机械手臂3上，所述第三大舵机支架36安装在滑轨右侧上，所述第三大舵机37安装在第三大舵机支架36上，所述第一折弯件35安装在第三大舵机37上，所述小舵机支架27的左侧安装在第一折弯件35上，所述小舵机支架27的右侧安装在所述第二折弯件28上，所述小舵机26安装在小舵机支架27上；

所述机械爪包括两根机械手指31、两个相互啮合的齿轮34、两根双足连杆33，每根机械手指31位于每个双足连杆33的上方且两者通过输出支架32连接，同时相应一侧的齿轮34与小舵机输出头30连接，两根机械手指31相应的输出支架32的内侧上设有记忆海绵垫；

所述第三大舵机37、小舵机26分别与所述Ardiuno开发板12连接。

再进一步，所述7.4V电源16通过电源底座台17安装在旋转台5的左端上，所述锂电池13通过锂电池固定盒12安装在车底板20的前端左侧上，所述Ardiuno开发板12安装在车底板20的前端中部上，所述电调安8装在车底板20的前端右侧上。

更进一步，所述稳压模块21通过稳压模块盒安装在车底板20的底部上，所述稳压模块盒、载物篮1、锂电池固定盒14、电源底座台17均由3D打印机打印而成的。

如图1所示，抓取机构主要由机械中臂18、机械手臂3、传动杆、三个大舵机组成的，传动杆2连接旋转台装置上的三个大舵机，通过连杆机构来和机械中臂18进行销钉连接，中间的大舵机来控制机械中臂18的旋转、从正面对机械爪的方向来观察，左边的大舵机和连杆结构控制机械爪的前后位移，右边的大舵机和连杆结构控制机械爪的抬升和下降，从而进行三维方向上机械臂的移动，为物块的抓取提供了自由度。通过大舵机和机械中臂18进行动力输送，使得机械臂可以进行前伸、后缩和升降，通过所述小舵机26转动使得机械爪进行展开和合拢，而记忆海绵垫使得的机械爪能够更好的与物块进行结合。大舵机和小舵机26均通过Ardiuno开发板12控制来实现机械臂的移动和机械手爪的伸缩，操作十分简单容易。

所述智能传感器装置视根据赛道规则进行相应传感器支架的固定，用螺柱的固定使得所述灰度传感器更好的检测到循迹黑线，而车前的红外传感器9是来检测避障车前左边的传感器检测上坡命令，而车前中间所述的两个黑线传感器进行相互辅助识别循迹黑线。

如图2所示，所述驱动装置是小车稳定的所在，采用稳压模块21控制电机的输入电压，使得小车的速度快慢得到了控制，其直流电机6的转速由人为操作，增强了智能电控物流小车的稳定性。

载物篮1上镂空的设计可以更方便调试机械手臂3放取物块，与7*11mm铝合金板即车底板20进行胶合，锂电池固定盒14和电源底座台17则是为了节省空间方便旋转台装置能够更好的进行旋转，同时和稳压模块21的配置都是为了小车配重的自我平衡，在装上物块是不会因为中心不稳而翻车。将驱动装置的小车7.4V电源放置在所述电源底座台，将电控装置中的锂电池放入所述锂电池固定盒14，这样的好处在于将车底板20空间扩大使得旋转台装置能够更好的旋转移动。其次，稳压模块盒巧妙的利用了小车底部空间大的这一特点，使得小车空间安排更加精细巧妙。同时，载物篮1的放置时是根据小车的整体配重比例安排的，使得小车能够更好的放置物块，同时保证了小车的平稳运行。

如图3所示，机械爪机构4通过40mm机械手指、双足连杆33、3*5mm折弯、齿轮34、大舵机支架及大舵机、小舵机支架及小舵机、传动杆2、小舵机输出头30、记忆海绵垫等零件构成，机械爪机构抓取物块的主要工作原理是小舵机26通过小舵机输出头30和其上的连杆结构来拉扯机械手指31和双足连杆33，其中两个啮合的齿轮34起到了机械爪合拢的作用，而记忆海绵垫29则是更加牢固地抓取了物块，机械爪和小舵机26之间通过螺柱螺丝进行紧固。机械爪机构4进行物块的翻转是小舵机26通过3*5mm折弯和大舵机金属输出头进行螺丝的紧固配合，通过小舵机26的自我旋转进行机械爪的90度翻转，从而翻转物块。

如图4所示，旋转台装置安装在车底板20的中间位置，离车底板20后端差八个板间孔的距离。通过旋转台5下的四个滚轮进行旋转台在车底板20上的滑动，使得整个抓取机构能够平稳的进行转动，并加强了小车的中心，使得小车的整个抓取、放置物块的过程十分平稳。

本实用新型的智能循迹过程为，靠智能传感器装置、电控装置和驱动装置实行，由智能传感器装置中的三个灰度传感器来进行小车循迹黑线；打开电调8和Ardiuno开发板12开关，直流电机6旋转、机械手臂3开始回到初始位置，进行物块物流运输的环节；红外线传感器9的工作原理是当小车面前有挡板时，距离达到20厘米时将自动执行倒车的动作，并旋转一定的角度进行避障；而灰度传感器的工作原理是小车前段左边的灰度传感器检测黑线，它将不会发出白光的信号，于是证明感应到了黑线，从而Ardiuno开发板12将执行小车左边两个直流电机停止转动，右边的两个直流电机将继续执行转动，实现小车向右偏转的情况，等到左右两个灰度传感器都发出白光，小车的两边直流电机将保持相同的转速直行。在上坡时，前轮左边旁的灰度传感器将会感受一片黑色区域，Ardiuno开发板12控制小车直行并延迟0.5秒钟之后再执行循迹操作，使得小车能快速稳定的通过上坡，并调整小车的方向，当小车最右边的灰度传感器接触到放料台的黑线时小车将会急停并执行放物块的动作。以上的控制执行确保了小车的转弯、急停装取物块、避障、上坡、急停放下物块、下坡、转弯到终点停止的功能。

本实用新型的抓取机构所采用的大舵机能够多方面的完成智能循迹物流小车的任务，其特点有抓取物块力度大、机械结构稳定、机械手抓力学分析合理灯光特点，而所采用的智能传感器结构物能让的小车障碍识别、黑标轨迹判断以及自主转向功能更加精确；并增加了直流电机的稳压模块能够使得电压平稳，小车的运输速度得到了保证，同时小车机械臂转向和放置物块的精确性得到了很好的保障。

Claims (5)

1.一种可循迹可避障物料抓放运载小车，其特征在于：包括车底板以及安装在车底板上的驱动装置、抓取机构、可360度旋转的旋转台装置、智能传感器装置、载物篮和电控装置，所述车底板的前后两侧上分别设有所述载物篮，所述抓取机构通过旋转台装置安装在车底板上；

所述驱动装置包括四个车轮、四个直流电机、稳压模块和7.4V电源，四个车轮分别安装在四个直流电机的输出轴上，四个直流电机分别通过电机支架固定在车底板的底部四个角上，所述稳压模块安装在车底板的底部上，所述7.4V电源通过稳压模块与四个直流电机电连接；

所述抓取机构包括机械爪机构、机械手臂和机械中臂，所述机械中臂的下端安装在第一大舵机输出轴上的舵盘上，所述第一大舵机安装在旋转台装置上，所述机械中臂的上端与所述机械手臂的左端铰接，所述机械手臂的左端通过连接件安装在第二大舵机上，所述机械手臂的右端上安装有机械爪机构，同时，所述机械手臂通过传动杆与机械爪机构联动；

所述智能传感器装置包括三个用于检测循迹黑线的灰度传感器和一个用于避障的红外传感器，其中两个灰度传感器设置在车底板前端底部上，另外一个灰度传感器安装在车底板的中部右侧上，所述红外传感器位于两个灰度传感器的右侧并安装在车底板前端上；

所述电控装置包括用于接收并执行命令的Ardiuno开发板、电调和锂电池，所述锂电池与所述Ardiuno开发板连接，所述Ardiuno开发板通过电调与所述四个直流电机、第一大舵机、第二大舵机连接。

2.如权利要求1所述的一种可循迹可避障物料抓放运载小车，其特征在于：所述旋转台装置包括旋转台、旋转驱动装置和滚轮，所述抓取机构的机械爪朝向右侧布置，所述旋转台通过旋转驱动装置安装在车底板的中部左侧上，所述旋转台的底部还设有所述滚轮。

3.如权利要求1或2所述的一种可循迹可避障物料抓放运载小车，其特征在于：所述机械爪机构包括机械爪、滑轨、第三大舵机支架、第三大舵机、第一折弯件、小舵机、小舵机支架和第二折弯件，所述传动杆的右端安装在所述滑轨上，所述传动杆的左端安装在机械手臂上，所述第三大舵机支架安装在滑轨右侧上，所述第三大舵机安装在第三大舵机支架上，所述第一折弯件安装在第三大舵机上，所述小舵机支架的左侧安装在第一折弯件上，所述小舵机支架的右侧安装在所述第二折弯件上，所述小舵机安装在小舵机支架上；

所述机械爪包括两根机械手指、两个相互啮合的齿轮、两根双足连杆，每根机械手指位于每个双足连杆的上方且两者通过输出支架连接，同时相应一侧的齿轮与小舵机输出头连接，两根机械手指相应的输出支架的内侧上设有记忆海绵垫；

所述第三大舵机、小舵机分别与所述Ardiuno开发板连接。

4.如权利要求2所述的一种可循迹可避障物料抓放运载小车，其特征在于：所述7.4V电源通过电源底座台安装在旋转台的左端上，所述锂电池通过锂电池固定盒安装在车底板的前端左侧上，所述Ardiuno开发板安装在车底板的前端中部上，所述电调安装在车底板的前端右侧上。

5.如权利要求4所述的一种可循迹可避障物料抓放运载小车，其特征在于：所述稳压模块通过稳压模块盒安装在车底板的底部上，所述稳压模块盒、载物篮、锂电池固定盒、电源底座台均由3D打印机打印而成的。