CN209812310U - 智能物料搬运小车 - Google Patents

Abstract

本实用新型智能物料搬运小车，涉及物流装置技术领域，包括包括小车车体和固定在小车车体上的机械臂，小车车体包括驱动机构、控制模块、寻迹模块和底板，控制模块和寻迹模块安装在底板上，底板上还设有升降机构，机械臂连接在升降机构上并由升降机构控制上下移动；驱动机构包括车轮和驱动电机，驱动电机与控制模块电连接，寻迹模块包括红外传感器，红外传感器与控制模块电连接。本装置中的机械臂的传动机构、机械爪的结构和控制方式，能提高物料搬运小车抓取物料的准确度和速度，能实现物料搬运小车准确抓取、快速放置物料。

Description

智能物料搬运小车

技术领域

本实用新型涉及物流装置技术领域，特别是一种智能物料搬运小车。

背景技术

物料搬运小车是一种能执行物料搬运任务的移动小车，能够在规定场地内自主行走，通过扫描二维码领取任务，自主寻找、识别任务指定的物料，按任务要求的顺序将其搬运至指定的存放地点，并按照要求的位置和方向摆放，可广泛适用于工业制造、仓储物流、食品、医药、化工等行业领域，具有良好的应用前景。

目前，物料搬运小车主要由底板、驱动模块、机械臂模块、电控模块、抓取模块等组成。其中机械臂模块和抓取模块主要实现小车对物料的抓取和移动放置的功能。但是，当机械臂的传动机构、机械爪的结构和控制方式设计不当时，会大大降低小车抓取物料的准确度和速度，容易造成物料滑落、放置位置不正确等现象，从而导致小车抓取和放置物料失败。

实用新型内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种智能物料搬运小车，能够克服传统的物料搬运小车因机械臂的传动机构、机械爪的结构和控制方式设计不当而引起的小车搬运物料失败的技术缺陷，能够实现准确抓取、快速放置的技术效果。

为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：一种智能物料搬运小车，包括小车车体和固定在小车车体上的机械臂，小车车体包括驱动机构、控制模块、寻迹模块和底板，控制模块和寻迹模块安装在底板上，底板上还设有升降机构，机械臂连接在升降机构上并由升降机构控制上下移动；

升降机构包括滑台、固定架、竖直设置在底板上的固定齿条，固定齿条另一端连接在固定架上，步进电机固定连接在滑台上，步进电机轴穿过传动齿轮中心带动传动齿轮转动，步进电机与控制模块电连接；

机械臂一端固定在滑台上，另一端设有舵机，机械爪连接在舵机上方且由舵机控制，舵机与控制模块电连接；

驱动机构包括车轮和驱动电机，驱动电机与控制模块电连接，寻迹模块包括红外传感器，红外传感器与控制模块电连接。

优选的方案中，所述底板上还设有电源模块，电源模块用于给系统供电。

优选的方案中，所述电源模块为锂电池。

优选的方案中，所述机械爪的第一齿轮和第二齿轮相契合，舵机控制第一齿轮转动。

优选的方案中，所述车轮为麦克纳姆轮，驱动电机为直流减速电机，直流减速电机与控制模块电连接，直流减速电机设在底板下方。

优选的方案中，所述红外传感器为反射式红外对管ST178H传感器。

优选的方案中，所述控制模块为单片机。

本实用新型通过优化设计机械臂的传动机构、机械爪的结构和控制方式，提高物料搬运小车抓取物料的准确度和速度，进一步实现物料搬运小车准确抓取、快速放置物料的目的。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步的说明：

图1为本实用新型的结构主视图示意图。

图2为本实用新型的结构俯视图示意图。

图3为本实用新型中舵机和第一齿轮和第二齿轮的连接示意图。

图4为本实用新型中固定齿条和传动齿轮的连接示意图。

图5为本实用新型的系统连接关系示意图。

图中：驱动机构1，车轮11，驱动电机12，控制模块2，寻迹模块3，红外传感器31，底板4，升降机构5，固定架51，滑台52，固定齿条53，步进电机54，步进电机轴541，传动齿轮55，机械臂6，舵机61，机械爪62，第一齿轮63，第二齿轮64，电源模块7。

具体实施方式

如图1~5所示，一种智能物料搬运小车，包括小车车体和固定在小车车体上的机械臂，小车车体包括驱动机构1、控制模块2、寻迹模块3和底板4，控制模块2和寻迹模块3安装在底板4上，底板4上还设有升降机构5，机械臂6连接在升降机构5上并由升降机构5控制上下移动；

升降机构5包括滑台52、固定架51、竖直设置在底板4上的固定齿条53，固定齿条53另一端连接在固定架51上，步进电机54固定连接在滑台52上，步进电机轴541穿过传动齿轮55中心带动传动齿轮55转动，步进电机54与控制模块2电连接；

机械臂6一端固定在滑台52上，另一端设有舵机61，机械爪62连接在舵机61上方且由舵机61控制，舵机61与控制模块2电连接；

驱动机构1包括车轮11和驱动电机12，驱动电机12与控制模块2电连接，寻迹模块3包括红外传感器31，红外传感器31与控制模块2电连接。

底板以厚度为8㎜的有机玻璃作为主材，其上设计有机械臂、传感器及电路板安装位，用以固定各类部件。齿轮传动的优点有功率和速度范围大、通用性强，工作可靠效率高，对中心距误差的敏感性小，易于制造和精确加工。机械臂的升降机构中，采用“齿轮+齿条”作为传动机构，将齿轮安装在步进电机上，齿条竖直固定。电机转动，通过齿轮齿条的作用使机械臂完成升降动作。这样既能保证机械臂移动的精度较高，又能保证机械臂移动的速度较快。

机械臂的旋转机构采用“传动比为i=60/60的一级齿轮传动机构+舵机”模式，采用舵机倒置插入底盘上的第一齿轮，并配合齿轮传动的方式驱动机械爪完成180°的旋转。

机械臂旋转主要依靠舵机作为驱动，由于舵机的旋转角度范围为0-180°，故采用一级齿轮传动机构控制机械臂可全向旋转；机械臂的上升下降采用齿轮齿条传动，并由步进电机作为驱动；机械爪部分采用舵机作为驱动。这种设计降低了整车高度，在保证机械臂旋转角度控制的精准性的同时，降低了整车重心以确保小车能够稳定运行，顺利完成物料的放置。

优选的方案中，所述底板4上还设有电源模块7，电源模块7用于给系统供电。

优选的方案中，所述电源模块7为锂电池。

优选的方案中，所述机械爪62的第一齿轮63和第二齿轮64相契合，舵机61控制第一齿轮63转动。

优选的方案中，所述车轮11为麦克纳姆轮，驱动电机12为直流减速电机，直流减速电机与控制模块2电连接，直流减速电机设在底板4下方。实际使用时可采用四套“麦克纳姆轮+带编码器的直流减速电机”作为整车驱动，通过主控电路板控制小车的全向行走。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮。有4个这种新型轮子进行组合，可以更灵活方便的实现全方位移动功能。

优选的方案中，所述红外传感器31为反射式红外对管ST178H传感器。通过反射式红外对管ST178H传感器对场地中的单、双线进行识别，并将采集到的结果转化为电信号传至控制模块，从而产生控制信号用以驱动小车的全向移动。

优选的方案中，所述控制模块2为单片机。单片机采用STM32单片机主控板，核心是ARM Cortex M3，Cortex-M3采用了Tail-Chaining中断技术，完全基于硬件进行中断处理，最多可减少12个时钟周期数，在实际应用中可减少70%中断，能够控制本装置完成物料运输的行动。

Claims (7)

1.一种智能物料搬运小车，包括小车车体和固定在小车车体上的机械臂，其特征在于：小车车体包括驱动机构（1）、控制模块（2）、寻迹模块（3）和底板（4），控制模块（2）和寻迹模块（3）安装在底板（4）上，底板（4）上还设有升降机构（5），机械臂（6）连接在升降机构（5）上并由升降机构（5）控制上下移动；

升降机构（5）包括滑台（52）、固定架（51）、竖直设置在底板（4）上的固定齿条（53），固定齿条（53）另一端连接在固定架（51）上，步进电机（54）固定连接在滑台（52）上，步进电机轴（541）穿过传动齿轮（55）中心带动传动齿轮（55）转动，步进电机（54）与控制模块（2）电连接；

机械臂（6）一端固定在滑台（52）上，另一端设有舵机（61），机械爪（62）连接在舵机（61）上方且由舵机（61）控制，舵机（61）与控制模块（2）电连接；

驱动机构（1）包括车轮（11）和驱动电机（12），驱动电机（12）与控制模块（2）电连接，寻迹模块（3）包括红外传感器（31），红外传感器（31）与控制模块（2）电连接。

2.根据权利要求1所述的智能物料搬运小车，其特征在于：所述底板（4）上还设有电源模块（7），电源模块（7）用于给系统供电。

3.根据权利要求2所述的智能物料搬运小车，其特征在于：所述电源模块（7）为锂电池。

4.根据权利要求1所述的智能物料搬运小车，其特征在于：所述机械爪（62）的第一齿轮（63）和第二齿轮（64）相契合，舵机（61）控制第一齿轮（63）转动。

5.根据权利要求1所述的智能物料搬运小车，其特征在于：所述车轮（11）为麦克纳姆轮，驱动电机（12）为直流减速电机，直流减速电机与控制模块（2）电连接，直流减速电机设在底板（4）下方。

6.根据权利要求1所述的智能物料搬运小车，其特征在于：所述红外传感器（31）为反射式红外对管ST178H传感器。

7.根据权利要求1所述的智能物料搬运小车，其特征在于：所述控制模块（2）为单片机。