CN209297162U - 一种可自主寻迹的智能分拣小车 - Google Patents

Abstract

一种可自主寻迹的智能分拣小车，所述智能分拣小车包括小车底盘、机械手、储物机构、用于小车循迹、定位、调整方向、防干扰的灰度传感器、用于小车避障的红外线传感器和控制器组件，所述小车底盘的底部四角分别设置一个车轮，每个车轮通过一个直流减速电机驱动，每个直流减速电机通过一个电机固定架固定在小车底盘的底部上；所述灰度传感器设置在小车底盘的底部上，所述红外线传感器安装在小车底盘的前端上。本实用新型提供了一种场地适应性较强、稳定性较好、成本较低的可自主寻迹的智能分拣小车。

Description

一种可自主寻迹的智能分拣小车

技术领域

本实用新型涉及物流小车技术领域，尤其是涉及一种可自主寻迹的智能分拣小车。

背景技术

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调试困难、成本较高的缺陷，本实用新型提供了一种场地适应性较强、稳定性较好、成本较低的可自主寻迹的智能分拣小车。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种可自主寻迹的智能分拣小车，所述智能分拣小车包括小车底盘、机械手、储物机构、用于小车循迹、定位、调整方向、防干扰的灰度传感器、用于小车避障的红外线传感器和控制器组件，所述小车底盘的底部四角分别设置一个车轮，每个车轮通过一个直流减速电机驱动，每个直流减速电机通过一个电机固定架固定在小车底盘的底部上；所述灰度传感器设置在小车底盘的底部上，所述红外线传感器安装在小车底盘的前端上；

所述机械手包括机械爪、机械臂、滑轨和滑块，所述机械爪通过固定杆安装在机械爪固定座上，所述滑轨沿着小车底盘的左右方向布置，所述滑块可滑动的安装在滑轨上，所述机械臂包括第一传动杆、两根第二传动杆和两根第三传动杆，所述第一传动杆的上端通过连接件与机械爪固定座铰接，所述第一传动杆的下端与滑块铰接，两根第二传动杆前后对称的布置在第一传动杆的前后两侧，两根第三传动杆前后对称的布置在第二传动杆的前后两侧，两根第二传动杆的上端分别与相应一侧的第三传动杆的中部铰接，两根第二传动杆的下端分别铰接在滑块上，两根第三传动杆的上端分别与连接件铰接，两根第三传动杆的下端分别与滑轨的右端铰接；所述滑块与大舵机连接；

所述机械手为三自由度机械手，所述机械爪设置有三个，每个机械手是由两片方形压片组成，两片方形压片中的其中一片方形压片固定在固定杆上，另外一片方形压片可前后滑动的安装在固定杆上且与小舵机连接，每个机械爪的两片方形压片通过一个小舵机实现夹紧、松开动作；

所述储物机构呈Y型，设置有三个，一个储物机构位于滑轨的前侧固定安装在小车底盘上，另两个储物机构位于滑轨的后侧且固定在储物托盘上，所述储物托盘位于滑轨的上方且通过立柱固定在小车底盘上；

一个储物机构对应一个机械爪，每个储物机构包括一个储物支撑架、三个储物平衡片和两个平衡支架，三个储物平衡片分别为第一储物平衡片、第二储物平衡片和第三储物平衡片，所述第一储物平衡片固定在储物支撑架的上端，所述平衡支架为V型，两个平衡支架左右对称的安装在第一储物平衡片的左右两侧，第二储物平衡片和第三储物平衡片对称的布置在第一储物平衡片的前后两侧，所述第二储物平衡片可转动的安装在两个平衡支架的前端上，所述第三储物平衡片可转动的安装在两个平衡支架的后端上；

所述灰度传感器、红外线传感器、大舵机、小舵机分别与控制器组件连接。

进一步，所述车轮包括两个前车轮和两个后车轮，所述前车轮为福来轮，所述后车轮为防滑轮。

再进一步，所述控制器组件包括7.2V电源、5V降压模块、电机供电模块、STM32F103ZE芯片、机械爪控制板和锂电池，所述7.2V电源分别与5V降压模块和电机供电模块连接，所述5V降压模块与所述 STM32F103ZE芯片连接，所述电机供电模块与直流减速电机连接，所述锂电池和大舵机、小舵机分别与所述机械爪控制板连接，所述机械爪控制板、灰度传感器、红外线传感器分别与STM32F103ZE芯片连接。

再进一步，所述第二储物平衡片与第三储物平衡片在同一高度上，所述第一储物平衡片与第二储物平衡片、第三储物平衡片呈等腰三角形布置。

再进一步，所述7.2V电源与电机供电模块通过稳压模块连接，所述稳压模块通过稳压模块盒安装在小车底盘的底部上，所述7.2V电源通过电源底座台安装在小车底盘的底部上，所述锂电池通过锂电池固定盒安装在小车底盘的底部上，所述稳压模块盒、锂电池固定盒、电源底座台均由3D打印机打印而成的。

更进一步，所述灰度传感器设置九个，包括四个用于进行小车循迹黑线的灰度传感器和五个用于定位、避障及防干扰的灰度传感器。

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；利用十一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STM32F103ZE芯片的电信号做出及时反应：舵机角度调整、直流减速电机的反转和正转、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，使得智能分拣小车的随机性大大减小,每次使用时均能正常运行；

2、结构创新较多，小车的自制件较多，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，运用机械切割和激光切割技术制造小车底盘和各个支架；

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、储物支撑架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是机械手的侧视图。

图3是机械手的结构示意图。

图4是储物机构的结构示意图。

图5是小车底盘的仰视图。

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5，一种可自主寻迹的智能分拣小车，所述智能分拣小车包括小车底盘8、机械手、储物机构、用于小车循迹、定位、调整方向、防干扰的灰度传感器18、用于小车避障的红外线传感器19和控制器组件，所述小车底盘8的底部四角分别设置一个车轮7，每个车轮7 通过一个直流减速电机驱动，每个直流减速电机通过一个电机固定架固定在小车底盘的底部上；所述灰度传感器设置在小车底盘8的底部上，所述红外线传感器安装在小车底盘8的前端上；

所述机械手包括机械爪、机械臂、滑轨5和滑块15，所述机械爪通过固定杆2安装在机械爪固定座3上，所述滑轨5沿着小车底盘8的左右方向布置，所述滑块15可滑动的安装在滑轨5上，所述机械臂包括第一传动杆13、两根第二传动杆14和两根第三传动杆4，所述第一传动杆13 的上端通过连接件与机械爪固定座3铰接，所述第一传动杆13的下端与滑块15铰接，两根第二传动杆14前后对称的布置在第一传动杆13的前后两侧，两根第三传动杆4前后对称的布置在第二传动杆14的前后两侧，两根第二传动杆14的上端分别与相应一侧的第三传动杆4的中部铰接，两根第二传动杆14的下端分别铰接在滑块15上，两根第三传动杆4 的上端分别与连接件铰接，两根第三传动杆4的下端分别与滑轨5的右端铰接；所述滑块15与大舵机16连接；

所述机械手为三自由度机械手，所述机械爪设置有三个，每个机械手是由两片方形压片1组成，两片方形压片1中的其中一片方形压片固定在固定杆2上，另外一片方形压片可前后滑动的安装在固定杆2上且与小舵机17连接，每个机械爪的两片方形压片通过一个小舵机17实现夹紧、松开动作；

所述储物机构呈Y型，设置有三个，一个储物机构位于滑轨5的前侧固定安装在小车底盘8上，另两个储物机构位于滑轨5的后侧且固定在储物托盘9上，所述储物托盘9位于滑轨5的上方且通过立柱固定在小车底盘8上；

一个储物机构对应一个机械爪，每个储物机构包括一个储物支撑架10、三个储物平衡片11和两个平衡支架12，三个储物平衡片11分别为第一储物平衡片、第二储物平衡片和第三储物平衡片，所述第一储物平衡片固定在储物支撑架10的上端，所述平衡支架12为V型，两个平衡支架左右对称的安装在第一储物平衡片的左右两侧，第二储物平衡片和第三储物平衡片对称的布置在第一储物平衡片的前后两侧，所述第二储物平衡片可转动的安装在两个平衡支架12的前端上，所述第三储物平衡片11可转动的安装在两个平衡支架12的后端上；

所述灰度传感器18、红外线传感器19、大舵机16、小舵机17分别与控制器组件连接。

进一步，所述车轮包括两个前车轮和两个后车轮，所述前车轮为福来轮，所述后车轮为防滑轮。

再进一步，所述控制器组件包括7.2V电源、5V降压模块、电机供电模块、STM32F103ZE芯片、机械爪控制板和锂电池，所述7.2V电源分别与5V降压模块和电机供电模块连接，所述5V降压模块与所述 STM32F103ZE芯片连接，所述电机供电模块与直流减速电机连接，所述锂电池和大舵机、小舵机分别与所述机械爪控制板连接，所述机械爪控制板、灰度传感器、红外线传感器分别与STM32F103ZE芯片连接。

再进一步，所述第二储物平衡片与第三储物平衡片在同一高度上，所述第一储物平衡片与第二储物平衡片、第三储物平衡片呈等腰三角形布置。

再进一步，所述7.2V电源与电机供电模块通过稳压模块连接，所述稳压模块通过稳压模块盒安装在小车底盘8的底部上，所述7.2V电源通过电源底座台安装在小车底盘8的底部上，所述锂电池通过锂电池固定盒安装在小车底盘8的底部上，所述稳压模块盒、锂电池固定盒、电源底座台均由3D打印机打印而成的。

更进一步，所述灰度传感器设置九个，包括四个用于进行小车循迹黑线的灰度传感器和五个用于定位、避障及防干扰的灰度传感器。

本实施例中，四个电机固定架分别固定在小车底盘8上；所述直流减速电机固定在电机固定架上；两个福来轮装在小车底盘8的前部；两个防滑轮装在小车底盘8后部。三自由度机械手装在小车底盘8的右侧上方；所述灰度传感器装在前基座上；所述前基座装在小车底盘 8前部的下方。

所述7.2V电源固定在小车底盘8的底部上；所述5V降压模块固定在小车底盘8后部的上方；所述电机供电模块固定在5V降压模块的上方；所述STM32F103ZE芯片固定在小车底盘8的左中部上。

所述储物平衡片11可随着物块的放入旋转，所述平衡支架12呈三角形固定。所述机械爪分别有一个小舵机17使一对方形压片可作夹紧、松开的运动；

如图1所示，所述前部福来轮设计输送系统的弯道部分，也用于小车两侧起导向作用；所述后部防滑轮设计用于防滑；底座6固定在滑轨5的底部，用于抬升滑轨5的高度，同时用于稳定小车重心，调整机械手与物块之间的距离；所述小车底盘8设计为长方形适用于比赛道路状况；

如图2所示，所述滑块15连接第一传动杆13和第二传动杆14，当大舵机带动滑块15向后滑动时，第二传动杆14带动第三传动杆4 向后移动，第三传动杆4带动机械爪向后、向上移动，第一传动杆13 带动机械爪低下头与物块平齐；所述机械爪在与物块平齐后，大舵机运行，使三个机械爪分别抓住物块；

如图4所示，储物机构设计呈Y型；所述平衡支架12在储物平衡片11两侧分布起平衡固定的作用；当机械手1将物块放去储物机构时，储物平衡片11将沿着物块的运动旋转，当物块放到储物平衡片11上后，储物平衡片11刚好贴合物块，起防止物块移位、跌落的作用；

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四个灰度传感器来进行小车循迹黑线；其余五个灰度传感器用于定位、避障和防干扰；打开控制器组件开关，直流减速电机旋转、机械臂开始回到初始位置，进行物块物流运输的环节；定位阶段，灰度传感器的工作原理是，当小车由于惯性偏离停止位置时，灰度传感器未检测到黑线，小车将会后退，直到检测到黑线为止；避障阶段，红外线传感器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STM32F103ZE芯片将执行小车左边两个直流减速电机停止转动，右边的两个直流减速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，小车的两边直流减速电机将保持相同的转速直行。防干扰阶段，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，STM32F103ZE芯片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具有抓取物块力度大、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。

Claims (6)

1.一种可自主寻迹的智能分拣小车，其特征在于：所述智能分拣小车包括小车底盘、机械手、储物机构、用于小车循迹、定位、调整方向、防干扰的灰度传感器、用于小车避障的红外线传感器和控制器组件，所述小车底盘的底部四角分别设置一个车轮，每个车轮通过一个直流减速电机驱动，每个直流减速电机通过一个电机固定架固定在小车底盘的底部上；所述灰度传感器设置在小车底盘的底部上，所述红外线传感器安装在小车底盘的前端上；

所述机械手包括机械爪、机械臂、滑轨和滑块，所述机械爪通过固定杆安装在机械爪固定座上，所述滑轨沿着小车底盘的左右方向布置，所述滑块可滑动的安装在滑轨上，所述机械臂包括第一传动杆、两根第二传动杆和两根第三传动杆，所述第一传动杆的上端通过连接件与机械爪固定座铰接，所述第一传动杆的下端与滑块铰接，两根第二传动杆前后对称的布置在第一传动杆的前后两侧，两根第三传动杆前后对称的布置在第二传动杆的前后两侧，两根第二传动杆的上端分别与相应一侧的第三传动杆的中部铰接，两根第二传动杆的下端分别铰接在滑块上，两根第三传动杆的上端分别与连接件铰接，两根第三传动杆的下端分别与滑轨的右端铰接；所述滑块与大舵机连接；

所述机械手为三自由度机械手，所述机械爪设置有三个，每个机械手是由两片方形压片组成，两片方形压片中的其中一片方形压片固定在固定杆上，另外一片方形压片可前后滑动的安装在固定杆上且与小舵机连接，每个机械爪的两片方形压片通过一个小舵机实现夹紧、松开动作；

所述储物机构呈Y型，设置有三个，一个储物机构位于滑轨的前侧固定安装在小车底盘上，另两个储物机构位于滑轨的后侧且固定在储物托盘上，所述储物托盘位于滑轨的上方且通过立柱固定在小车底盘上；

一个储物机构对应一个机械爪，每个储物机构包括一个储物支撑架、三个储物平衡片和两个平衡支架，三个储物平衡片分别为第一储物平衡片、第二储物平衡片和第三储物平衡片，所述第一储物平衡片固定在储物支撑架的上端，所述平衡支架为V型，两个平衡支架左右对称的安装在第一储物平衡片的左右两侧，第二储物平衡片和第三储物平衡片对称的布置在第一储物平衡片的前后两侧，所述第二储物平衡片可转动的安装在两个平衡支架的前端上，所述第三储物平衡片可转动的安装在两个平衡支架的后端上；

所述灰度传感器、红外线传感器、大舵机、小舵机分别与控制器组件连接。

2.如权利要求1所述的一种可自主寻迹的智能分拣小车，其特征在于：所述车轮包括两个前车轮和两个后车轮，所述前车轮为福来轮，所述后车轮为防滑轮。

3.如权利要求1或2所述的一种可自主寻迹的智能分拣小车，其特征在于：所述控制器组件包括7.2V电源、5V降压模块、电机供电模块、STM32F103ZE芯片、机械爪控制板和锂电池，所述7.2V电源分别与5V降压模块和电机供电模块连接，所述5V降压模块与所述STM32F103ZE芯片连接，所述电机供电模块与直流减速电机连接，所述锂电池和大舵机、小舵机分别与所述机械爪控制板连接，所述机械爪控制板、灰度传感器、红外线传感器分别与STM32F103ZE芯片连接。

4.如权利要求1或2所述的一种可自主寻迹的智能分拣小车，其特征在于：所述第二储物平衡片与第三储物平衡片在同一高度上，所述第一储物平衡片与第二储物平衡片、第三储物平衡片呈等腰三角形布置。

5.如权利要求3所述的一种可自主寻迹的智能分拣小车，其特征在于：所述7.2V电源与电机供电模块通过稳压模块连接，所述稳压模块通过稳压模块盒安装在小车底盘的底部上，所述7.2V电源通过电源底座台安装在小车底盘的底部上，所述锂电池通过锂电池固定盒安装在小车底盘的底部上，所述稳压模块盒、锂电池固定盒、电源底座台均由3D打印机打印而成的。

6.如权利要求3所述的一种可自主寻迹的智能分拣小车，其特征在于：所述灰度传感器设置九个，包括四个用于进行小车循迹黑线的灰度传感器和五个用于定位、避障及防干扰的灰度传感器。