CN209400896U - 基于单片机的自动运输快递机器人 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于单片机的自动运输快递机器人，包括机器人本体，以及设置在机器人本体内的微处理器单元模块、超声波测距模块、光电传感器检测模块、动作执行模块、报警模块、无线传输模块、显示定位模块；光电传感器检测模块实时探测设置在地面上的引导线位置；超声波测距模块实时探测机器人本体行进路径上的障碍物位置；动作执行模块根据微处理器单元模块发送的控制指令以驱动机器人本体沿设定路线移动；所述微处理器单元模块内设置有一计时单元和一定位单元。本实用新型能够通过远程监控实时观测自动运输机器人的行驶状况，进行实时定位以及故障自动报警并进行自我操控处理回归规划路线，节省物力、人力和时间。

Description

基于单片机的自动运输快递机器人

技术领域

本实用新型涉及快递自动化运输技术领域，具体而言涉及一种基于单片机的自动运输快递机器人。

背景技术

随着国家推进工业4.0、互联网+等一系列产业升级的战略方针，自动化机器人成为当前热议的话题。各行各业掀起了以自动化机器人广泛应用为标志的产业革新。机器自动化运输与传统的运输不同，变得更加灵活与运输方式更加快捷。所以，自动化运输在运输领域大显风采。随着网上购物行业的越来越普遍，自动化运输也越来越发达，运输方式也从人工运输向自动化运输逐步转变。自动化运输的出现使得运输的效率大大提高，也体现了向智能化方向逐步转变。但是，目前的自动化运输无法处理紧急状况，而且偏离轨道无法恢复规划路线。鉴于此，该技术还有待提升。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种基于单片机的自动运输快递机器人，该自动运输快递机器人是在以往自动运输的基础上以高性能低功耗的STM32F429作为微处理芯片，进一步实现自动运输系统的智能高效化，使用者可以通过远程监控实时观测自动运输机器人的行驶状况，进行实时定位以及故障自动报警并进行自我操控处理回归规划路线，节省物力、人力和时间，为使用者提供了方便。本实用新型提出的基于单片机的自动运输快递机器人，具有应用目的明确、需求广泛、经济适用和效果显著等非常重要的现实意义。

为达成上述目的，结合图1，本实用新型提出一种基于单片机的自动运输快递机器人，所述自动运输快递机器人包括机器人本体，以及设置在机器人本体内的微处理器单元模块、超声波测距模块、光电传感器检测模块、动作执行模块、报警模块、无线传输模块、显示定位模块。

所述微处理器单元模块分别与超声波测距模块、光电传感器检测模块、动作执行模块、报警模块、无线传输模块电连接。

所述显示定位模块通过无线传输模块与微处理器单元模块电连接。

优选的，所述无线传输模块包括wifi通讯模块、射频通讯模块、蓝牙通讯模块、红外通讯模块中的一种或者多种。

所述光电传感器检测模块安装在机器人本体的正前方，被设置成实时探测设置在地面上的引导线位置，将探测结果反馈至微处理器单元模块。

在快递机器人进行自动运输过程中，光电传感器检测模块实时探测设置在地面上的引导线位置，并且将探测结果反馈至微处理器单元模块，微处理器单元模块接收光电传感器检测模块的探测结果，结合机器人本体当前所在位置和目标位置，驱使机器人本体沿着引导线向目标位置移动。

在这一过程中，优选的，所述自动运输快递机器人还包括安装在机器人本体上的摄像头模块。

所述摄像头模块与微处理器单元模块电连接，根据微处理器单元模块的控制指令以实时拍摄一指定区域的视频图像，并且将拍摄的视频图像反馈至微处理器单元模块。

所述微处理器单元模块再将接收到的视频图像通过无线传输模块传输至显示定位模块，供工作人员查看，以实现对快递机器人工作状态的远程监控。

所述指定区域包括行进路径和/或机器人本体内快递存放处等等，工作人员通过机器人反馈的视频图像实现对机器人行进状态、快递包裹状态的远程监控。

优选的，所述微处理器单元模块采用STM32F429芯片，该芯片具有高性能、低功耗和高性价比等特点，此外STM32F429带有TFT-LCD控制器、加快图形处理性能的ST Chrom-ART Accelerator和SDRAM存储器接口，专为图形处理而生，有利于视频数据的处理。

所述超声波测距模块安装在机器人本体的正前方，被设置成实时探测机器人本体行进路径上的障碍物位置，将探测结果反馈至微处理器单元模块。

所述动作执行模块被设置成根据微处理器单元模块发送的控制指令以驱动机器人本体沿设定路线移动。

所述报警模块被设置成根据微处理器单元模块发送的警报指令以发出警报。

当超声波测距模块探测到机器人本体的行进路径上出现障碍物时，微处理器单元模块结合超声波测距模块和光电传感器探测模块反馈的数据，判断是否需要采取避障措施、已经是否偏离轨道。如果判断为需要采取避障措施，发送避障指令至动作执行模块、同时发送警报指令至报警模块，报警模块发出避障警报，动作执行模块接收接收微处理器单元模块发送的避障指令，驱动机器人本体绕开障碍物，发送避障完成信号至微处理器单元模块，再结合光电传感器探测模块反馈的目标位置方向上的最近的引导线位置，驱动机器人本体返回至引导线上，继续运输快递。

优选的，所述报警模块包括设置在机器人本体顶部和/或侧面的声光警报器。

在一些例子中，所述动作执行模块包括安装在机器人本体底部的移动组件，以及驱动移动组件运动的电机；

所述电机的驱动部与微处理单元电连接，电机的输出轴通过传动机构与移动组件和/或机器人本体连接。

所述电机接收微处理器单元发送的控制指令，调整输出轴转速，以使传动机构运动以推动移动组件携带机器人本体沿设定路线前进。

优选的，移动组件包括滑轮和/或滚轮。

例如，所述机器人本体包括两组滑轮，每组滑轮之间连接至一电机，电机调整输出轴转速，以调整每组滑轮的转速及滑轮朝向，从而驱使机器人本体前进并能实现自由转向。

当动作执行模块接收到避障指令时，电机组件驱动移动组件运动，以使机器人本体能够离开原行进路径，从障碍物侧面绕开障碍物完成避障。在完成避障之后，电机组件再驱动移动组件转动，以使机器人本体返回至引导线上，继续运输快递。

在另一些例子中，动作执行模块包括两个部分：正常行进单元和避障单元。

避障单元包括包括升降杆、滑轮、第一电机、第二电机，其中，滑轮、第一电机、第二电机安装在升降杆上，滑轮与第一电机通过传动机构连接，升降杆与第二电机连接，第一电机、第二电机均与微处理器单元电连接。

当无需避障时，第二电机驱动升降杆上升，使滑轮离开地面，只采用正常行进单元以驱动机器人本体前进。

当前方出现障碍物需要避让时，第二电机驱动升降杆下降，滑轮随之下降，接触地面并作为机器人本体的新的支撑物，使正常行进单元离开地面，第一电机驱动滑轮转动，使机器人本体离开设原定路线，执行避障指令。

所述微处理器单元模块内设置有一计时单元和一定位单元。

所述微处理器单元模块响应于机器人本体离开引导线，启动计时单元开始计时，以及，响应于计时单元计时已达到设定时间阈值，即，机器人本体在规定时间内没有返回到引导线上，微处理器单元生成终止运输指令，使机器人本体停止移动。此时，定位单元采集机器人本体所在位置信息，微处理器单元模块将采集到的机器人本体所在位置信息发送至显示定位模块使工作人员能够及时维修。

机器人本体离开引导线至少包括以下两种情况：1)机器人发生故障，计算路线错误，导致离开引导线；2)机器人本体在避障过程中，离开引导线。以后者为例，假设机器人本体在避障过程中，由于障碍物过大，机器人离开引导线较远，在避障完成后无法探测到引导线，导致无法返回，此时机器人会停留在原地，等待工作人员协助重新回到引导线上继续运输。

优选的，所述微处理器单元模块通过无线传输模块与一指定用户端建立通讯链路，当机器人因为故障而导致终止运输时，发送一警示消息至所述指定用户端，请求工作人员快速处理。所述指定用户端包括PC端、移动端。

在另一些例子中，所述机器人本体内设置有容纳腔，容纳腔上设置有门。优选的，所述容纳腔的门上设置有密码锁。

以上本实用新型的技术方案，与现有相比，其显著的有益效果在于：

1)微处理器采用STM32F429芯片，该芯片具有高性能、低功耗和高性价比等特点，此外STM32F429带有TFT-LCD控制器、加快图形处理性能的ST Chrom-ART Accelerator和SDRAM存储器接口，专为图形处理而生，有利于视频数据的处理。

2)本在原有的自动运输系统的基础上加上动作执行模块，使之因避障而偏离轨道的时候能够自行恢复规划路线，解决了用户频繁人工修正路线的困扰。

3)通过显示定位模块，可以随时随地的监测运输机器人的行动轨迹，提供了时间和空间上的极大方便。

4)加入定位和报警模块，确保自动运输机器人所运输的物品的安全性。

应当理解，前述构思以及在下面更加详细地描述的额外构思的所有组合只要在这样的构思不相互矛盾的情况下都可以被视为本公开的实用新型主题的一部分。另外，所要求保护的主题的所有组合都被视为本公开的实用新型主题的一部分。

结合附图从下面的描述中可以更加全面地理解本实用新型教导的前述和其他方面、实施例和特征。本实用新型的其他附加方面例如示例性实施方式的特征和/或有益效果将在下面的描述中显见，或通过根据本实用新型教导的具体实施方式的实践中得知。

附图说明

附图不意在按比例绘制。在附图中，在各个图中示出的每个相同或近似相同的组成部分可以用相同的标号表示。为了清晰起见，在每个图中，并非每个组成部分均被标记。现在，将通过例子并参考附图来描述本实用新型的各个方面的实施例，其中：

图1是本实用新型的基于单片机的自动运输快递机器人的结构示意图。

图2是本实用新型的应用例子示意图。

具体实施方式

为了更了解本实用新型的技术内容，特举具体实施例并配合所附图式说明如下。

结合图1，所述基于单片机的自动运输快递机器人包括：微处理器单元模块1、摄像头模块2、超声波测距模块3、光电传感器检测模块4、无线传输模块5、报警模块6、动作执行模块7以及显示定位模块8。

其中微处理器单元模块1与摄像头模块2、超声波测距模块3、光电传感器检测模块4、无线传输模块5、报警模块6、动作执行模块7直接连接。显示定位模块8通过无线传输模块5与微处理器单元模块1进行通信。

微处理器单元模块1构成了数据采集处理以及通讯模式选择处理部分。

在快递自动运输过程当中，光电传感器监测模块4使运输机器人自行感知在地面上设置的引导线，并跟随引导线完成快递的自动运输功能。摄像头模块2实时进行摄像并传输到显示定位模块8由工作人员进行监控。超声波测距模块3对周围是否有障碍物进行监测，

报警模块6用于进行警示作用。动作执行模块7主要进行机器人的自动避障和智能回归原来规划路线的作用。显示定位模块8实时进行监控并且出现故障可以准确定位到出事地点从而进行快速修理的作用。

优选的，显示定位模块8具有根据视频图像快速定位到出事地点的功能，例如，通过将视频图像显示的故障地点的图像与数据库中的图像做比对来快速识别视频图像显示的故障地点的坐标等等。在此种情况下，微处理器单元模块1不需要另行配置定位单元，由工作人员在终端实现对机器人本体所在位置的定位识别。

无线传输模块5主要用于显示定位模块8与微处理器单元模块1直接的信息交换。

当自动运输机器人在运输过程当中，实时利用摄像头模块2把画面传输给显示定位模块8。超声波测距模块3检测周围是否有障碍物，同时机器人的光电传感器检测模块4时刻的感知地面上的引导线并把两者信息传给微处理器单元模块1判断是否应该采取避障以及是否偏离轨道，如果要采取避障那么需要调动动作执行模块7和报警模块6使机器人智能避障并触发警报，在完成避障后，动作执行模块7向微处理器单元模块1发送避障完成信号，并配合光电传感器检测模块4智能回归原来轨道继续运输快递。

如果期间没有返回到规定的轨道路线那么会终止运输，微处理器单元模块1会通过无线传输模块5把机器人的位置发送给显示定位模块8使工作人员及时维修。

结合图2，该图为快递自动运输机器人设计典型应用场景示意图，在应用时，发货员需要把快递编制放到自动运输机器人当中，快递员可以通过快递自动运输机器人设计拿到快递，并进行快速配送给客户，达到预期高效智能安全目的。

在另一些例子中，所述机器人本体内设置有容纳腔，容纳腔上设置有门。优选的，所述容纳腔的门上设置有密码锁。一方面确保快递安全运输，减少由于外界因素导致的快递包裹的损伤，另一方面，设置活动密码的方式有利于两端快递员准确送件，例如，机器人本体中设置有多个容纳腔，包括有多个目标快递员的收件，目标快递员可以通过发货员发送的密码提取自己所对应的容纳腔内的快递包裹，确保快递包裹的准确送达。

在本公开中参照附图来描述本实用新型的各方面，附图中示出了许多说明的实施例。本公开的实施例不必定义在包括本实用新型的所有方面。应当理解，上面介绍的多种构思和实施例，以及下面更加详细地描述的那些构思和实施方式可以以很多方式中任意一种来实施，这是因为本实用新型所公开的构思和实施例并不限于任何实施方式。另外，本实用新型公开的一些方面可以单独使用，或者与本实用新型公开的其他方面的任何适当组合来使用。

虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本实用新型。本实用新型所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本实用新型的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本实用新型的保护范围当视权利要求书所界定者为准。

Claims (10)

1.一种基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述自动运输快递机器人包括机器人本体，以及设置在机器人本体内的微处理器单元模块、超声波测距模块、光电传感器检测模块、动作执行模块、报警模块、无线传输模块、显示定位模块；

所述微处理器单元模块分别与超声波测距模块、光电传感器检测模块、动作执行模块、报警模块、无线传输模块电连接；

所述显示定位模块通过无线传输模块与微处理器单元模块电连接；

所述光电传感器检测模块安装在机器人本体的正前方，被设置成实时探测设置在地面上的引导线位置，将探测结果反馈至微处理器单元模块；

所述超声波测距模块安装在机器人本体的正前方，被设置成实时探测机器人本体行进路径上的障碍物位置，将探测结果反馈至微处理器单元模块；

所述动作执行模块被设置成根据微处理器单元模块发送的控制指令以驱动机器人本体沿设定路线移动；

所述报警模块被设置成根据微处理器单元模块发送的警报指令以发出警报；

所述微处理器单元模块内设置有一计时单元和一定位单元。

2.根据权利要求1所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述微处理器单元模块采用STM32F429芯片。

3.根据权利要求1所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述自动运输快递机器人还包括安装在机器人本体上的摄像头模块；

所述摄像头模块与微处理器单元模块电连接，根据微处理器单元模块的控制指令以实时拍摄一指定区域的视频图像，并且将拍摄的视频图像反馈至微处理器单元模块。

4.根据权利要求1所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述微处理器单元模块通过无线传输模块与一指定用户端建立通讯链路。

5.根据权利要求1所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述动作执行模块包括安装在机器人本体底部的移动组件，以及驱动移动组件运动的电机；

所述电机的驱动部与微处理单元电连接，电机的输出轴通过传动机构与移动组件连接。

6.根据权利要求5所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述移动组件包括滑轮和/或滚轮。

7.根据权利要求1所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述报警模块包括设置在机器人本体顶部和/或侧面的声光警报器。

8.根据权利要求1所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述无线传输模块包括wifi通讯模块、射频通讯模块、蓝牙通讯模块、红外通讯模块中的一种或者多种。

9.根据权利要求1所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述机器人本体内设置有容纳腔，容纳腔上设置有门。

10.根据权利要求9所述的基于单片机的自动运输快递机器人，其特征在于，所述容纳腔的门上设置有密码锁。