CN210307793U

CN210307793U - 一种超市智能拣货小车

Info

Publication number: CN210307793U
Application number: CN201920969939.7U
Authority: CN
Inventors: 范志强; 丁浙东; 王丹; 戴俊豪
Original assignee: Zhejiang Industry Polytechnic College
Current assignee: Zhejiang Industry Polytechnic College
Priority date: 2019-06-26
Filing date: 2019-06-26
Publication date: 2020-04-14
Anticipated expiration: 2029-06-26

Abstract

一种超市智能拣货小车，包括车身，所述车身左侧下方以及右侧下方皆安装车轮组；所述车轮组包括前车轮以及后车轮；所述前车轮以及后车轮上分别连接电机；所述车身下方还安装有红外循迹探头以及红外避障探头；所述车身上方安装有电池组、电机驱动模块、舵机控制板、arduino控制板以及可调节撑架；所述可调节撑架上安装有机械手；所述机械手以及可调节撑架皆通过舵机控制；所述舵机与舵机控制板连接；所述电机与电机驱动模块连接；所述arduino控制板分别与红外循迹探头、红外避障探头、电池组、电机驱动模块以及舵机控制板连接；所述车身前侧上方以及后侧上方皆固定有货物摆放板。本智能拣货小车采用机械化智能拣货，大大减少了人工成本。

Description

一种超市智能拣货小车

技术领域

本实用新型涉及一种超市智能拣货小车。

背景技术

在我国这样广阔的国土上，资源的分布又很不均衡，需要大跨度的物流活动，可见物流对我国的重要性。据统计我国物流费用占GDP的比重高达20％左右，而美国和日本只有10％和14％。生产过程中，储存、装卸、等待加工等过程占用太大比例，影响生产效率。根据相关的资料显示：在整个产品生产的过程中，仅仅有5％的时间是用于加工和制造，剩余的时间都用于储存、装卸、等待加工和输送上面。世界各工业强国普遍把眼光放在改造物流结构、降低物流成本上，把它作为企业在竞争中取胜的重要措施，为了适应现代生产的需要，物流正在向着现代化的方向发展。

“工业4.0”理念也在不断升温，这对自动化物流设备的高效、柔性等提出了更高要求。而AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化。劳动力成本越来越高，劳动力越来越稀缺。人工成本+运输车投资> AGV自动导引车购置费用，AGV的使用将人力从恶劣的生产环境解救出来，落实人本理念，员工拥有更多的工作幸福感，降低了产品品质在物流运送过程中受人为因素的影响，提高了产品质量的稳定性。因此AGV的引用在时间成本及经济成本上都是双赢。

课题组成员经过市场调查，发现许多超市的拣货员表示工作量大，销量大时还会出现补货不及时，长时间劳作下来还可能会出现上货出错的现象；超市对员工方面成本也占比较，使用AGV智能机器可以大大降低成本，全智能自动化避免出错，无间歇运作大大提高工作效率；为此针对工业4.0、未来物流的发展趋势以及智能物流，顺应时代需求，研究与设计一辆AGV超市智能拣货小车，以满足超市上货及仓库存取的需求。

实用新型内容

本实用新型就是为了解决提供一种采用机械化智能拣货的小车技术问题。

为解决上述技术问题，本实用新型一种超市智能拣货小车的技术解决方案为：

包括车身，所述车身左侧下方以及右侧下方皆安装车轮组；所述车轮组包括前车轮以及后车轮；所述前车轮以及后车轮上分别连接电机；所述车身下方还安装有红外循迹探头以及红外避障探头；所述车身上方安装有电池组、电机驱动模块、舵机控制板、arduino控制板以及可调节撑架；所述可调节撑架上安装有机械手；所述机械手以及可调节撑架皆通过舵机控制；所述舵机与舵机控制板连接；所述电机与电机驱动模块连接；所述arduino控制板分别与红外循迹探头、红外避障探头、电池组、电机驱动模块以及舵机控制板连接；所述车身前侧上方以及后侧上方皆固定有货物摆放板。

所述可调节撑架包括转盘、底盘、前下撑杆、后下撑杆、辅助转动板、辅助转动杆、控制转动杆、铰接三角盘、上撑框以及固定座；所述转盘安装于车身上；所述底盘转动安装于转盘上；所述底盘上安装有第一舵机；所述第一舵机转轴穿过底盘与转盘连接；所述前下撑杆下端铰接于底盘前右侧，上端分别与铰接三角盘的中端以及上撑框的左后中部铰接；所述后下撑杆以及辅助转动板铰接于底盘后侧；所述辅助转动板上端与辅助转动杆铰接；所述后下撑杆上端铰接于上撑框的左后部；所述辅助转动杆上端与上撑框的左端铰接；所述底盘前侧安装有第二舵机，后侧安装有第三舵机；所述第二舵机转轴穿过底盘的前壁与前下撑杆连接；所述第三舵机转轴穿过底盘的后壁与辅助转动板连接；所述控制转动杆下端铰接于底盘前左侧，上端铰接于铰接三角盘的后端；所述铰接三角盘前端与辅助撑杆铰接；所述辅助撑杆左端与固定座铰接；所述固定座铰接于上撑框右端；所述机械手安装于固定座上；所述第一舵机、第二舵机以及第三舵机分别与舵机控制板连接。

所述固定座上还固定有第四舵机；所述第四舵机转轴与机械手连接；所述第四舵机与舵机控制板连接。

所述机械手包括第五舵机、固定框以及铰接在固定框上的上前卡爪、上后卡爪、下前卡爪与下后卡爪；所述上前卡爪与下前卡爪通过第一连接杆连接；所述上后卡爪与下后卡爪通过第二连接杆连接；所述第五舵机安装于固定框上；所述下前卡爪上开有第一齿轮段；所述下后卡爪上开有第二齿轮段；所述第一齿轮段与第二齿轮段啮合；所述第五舵机转轴穿过固定框与下后卡爪连接；所述第五舵机与舵机控制板连接。

本实用新型可以达到的技术效果是：本智能拣货小车由智能小车车身和双平行四边形机械抓取机构组装而成；机械抓取机构采用大扭力的舵机来控制其运动，结构上采用双平面四杆机构保证运动过程中手爪始终与地面保持水平状态，减少调整步骤；且采用机械化智能拣货，大大减少了人工成本。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明：

图1是本实用新型一种超市智能拣货小车的前立体图；

图2是图1的A部放大图；

图3是本实用新型一种超市智能拣货小车的后立体图；

图4是图3的B部放大图；

图5是本实用新型一种超市智能拣货小车的左立体图；

图6是图5的C部放大图；

图7是本实用新型一种超市智能拣货小车的仰立体图；

图8是图7的D部放大图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型作进一步详细的阐述。

参阅图1至图8。

一种超市智能拣货小车，包括车身1，所述车身1左侧下方以及右侧下方皆安装车轮组；所述车轮组包括前车轮2以及后车轮3；所述前车轮2以及后车轮3上分别连接电机4；所述车身1下方还安装有红外循迹探头5以及红外避障探头6；所述车身1上方安装有电池组7、电机驱动模块8、舵机控制板9、arduino控制板10以及可调节撑架；所述可调节撑架上安装有机械手；所述机械手以及可调节撑架皆通过舵机控制；所述舵机与舵机控制板9连接；所述电机4与电机驱动模块8连接；所述arduino控制板10分别与红外循迹探头5、红外避障探头6、电池组7、电机驱动模块8以及舵机控制板9连接；所述车身1前侧上方以及后侧上方皆固定有货物摆放板41。

具体的，所述可调节撑架包括转盘11、底盘12、前下撑杆13、后下撑杆14、辅助转动板15、辅助转动杆16、控制转动杆17、铰接三角盘18、上撑框19以及固定座20；所述转盘11安装于车身1上；所述底盘12转动安装于转盘11上；所述底盘12上安装有第一舵机21；所述第一舵机21转轴穿过底盘12与转盘11连接；所述前下撑杆13下端铰接于底盘12前右侧，上端分别与铰接三角盘18的中端以及上撑框19的左后中部铰接；所述后下撑杆14以及辅助转动板15铰接于底盘12后侧；所述辅助转动板15上端与辅助转动杆16铰接；所述后下撑杆14上端铰接于上撑框19的左后部；所述辅助转动杆16上端与上撑框19的左端铰接；所述底盘12前侧安装有第二舵机22，后侧安装有第三舵机23；所述第二舵机22转轴穿过底盘12的前壁与前下撑杆13连接；所述第三舵机23转轴穿过底盘12的后壁与辅助转动板15连接；所述控制转动杆17下端铰接于底盘12前左侧，上端铰接于铰接三角盘18的后端；所述铰接三角盘18前端与辅助撑杆24铰接；所述辅助撑杆24左端与固定座20铰接；所述固定座20铰接于上撑框19右端；所述机械手安装于固定座20上；所述第一舵机21、第二舵机22以及第三舵机23分别与舵机控制板9连接。

具体的，所述固定座20上还固定有第四舵机25；所述第四舵机25转轴与机械手连接；所述第四舵机25与舵机控制板9连接。

具体的，所述机械手包括第五舵机37、固定框31以及铰接在固定框31上的上前卡爪51、上后卡爪32、下前卡爪33与下后卡爪34；所述上前卡爪51与下前卡爪33通过第一连接杆35连接；所述上后卡爪32与下后卡爪34通过第二连接杆36连接；所述第五舵机37安装于固定框31上；所述下前卡爪33上开有第一齿轮段38；所述下后卡爪34上开有第二齿轮段39；所述第一齿轮段38与第二齿轮段39啮合；所述第五舵机37转轴穿过固定框31与下后卡爪34连接；所述第五舵机37与舵机控制板9连接。

使用说明：本实用新型一种超市智能拣货小车采用红外探测法进行循迹，其原理是利用红外循迹探头5探测，因超市地面黑色胶带和白色地面对光线的反射系数不同，通过接收的反射光的强弱来判断道路轨迹（因此在超市的白色地面上根据所需的行车路线要事先将黑色胶带贴好，以便拣货小车识别行车路线）；当遇到障碍物时，通过红外避障探头6进行探测，红外避障探头6检测到障碍物时，小车开始避让；具体的本实用新型车身1前侧安装有两个用于寻找黑色胶带的红外循迹探头5（两个用于寻找黑色胶带的红外循迹探头5一个位于左侧一个位于右侧）以及一个红外避障探头6（用于探测障碍物），车身1右侧也安装有一个红外循迹探头5（用于寻找货架，货架上也贴有相应的可以识别的黑色胶带）。

拣货小车左转以及右转说明：当本实用新型需要左转时，通过arduino控制板10对车身1左侧车轮组的电机发送命令，车身1左侧车轮组的电机转动停止（即车身1左侧的前车轮2以及后车轮3停止转动），而在此同时arduino控制板10对车身1右侧车轮组的电机也发送命令，车身1右侧车轮组的电机依旧转动（即车身1右侧的前车轮2以及后车轮3依旧转动），车身左转。当本实用新型需要右转时，通过arduino控制板10对车身1左侧车轮组的电机发送命令，车身1左侧车轮组的电机依旧转动（即车身1左侧的前车轮2以及后车轮3依旧转动），而在此同时arduino控制板10对车身1右侧车轮组的电机也发送命令，车身1右侧车轮组的电机停止转动（即车身1右侧的前车轮2以及后车轮3停止转动），车身右转。

可调节撑架的运作：首先第一舵机21用于控制底盘12转动，通过开启第一舵机21，第一舵机21转轴转动，第一舵机21转轴因固定于转盘11上，第一舵机21本体与底盘12一起转动，这样底盘12带动其连接于自身上方的机械手一起转动，从而调节机械手的抓取方向；第二舵机22用于带动前下撑杆13转动，通过开启第二舵机22，第二舵机22带动前下撑杆13转动，前下撑杆13带动整个连接于底盘12上的可调节撑架以第二舵机22的转轴为轴心转动，从而带动机械手一起以第二舵机22的转轴为轴心转动，从而调节机械手的抓取方向；第三舵机23用于控制辅助转动板15转动，通过开启第三舵机23，第三舵机23转轴带动辅助转动板15转动，辅助转动板15再对辅助转动杆16进行拉扯，辅助转动杆16再拉动上撑框19，上撑框19绕后下撑杆14与上撑框19的铰接端转动，从而带动机械手与上撑框19一起转动，从而调节机械手的抓取方向；第四舵机25用于控制机械手的转动，通过开启第四舵机25，第四舵机25转轴带动机械手转动，从而调节机械手的抓取方向；本实用新型其辅助转动板15、辅助转动杆16、后下撑杆14以及上撑框19形成了第一个平行四边机构，而铰接三角盘18、上撑框19、固定座20以及辅助撑杆24形成了第二个平行四边机构，双平行四边机构使机械手在抓取的过程中能更加平稳。

机械手的运作：通过开启第五舵机37，第五舵机37转轴带动下后卡爪34转动，下后卡爪34的第二齿轮段39因为与下前卡爪33的第一齿轮段38啮合，因此下后卡爪34也带动下前卡爪33转动且下后卡爪34与下前卡爪33为反向转动；而且上前卡爪51与下前卡爪33通过第一连接杆35连接，上后卡爪32与下后卡爪34通过第二连接杆36连接，因此下前卡爪33与上前卡爪51同向转动，下后卡爪34与上后卡爪32也同向转动；而通过控制第五舵机37的正反转，从而控制机械手的抓取与松开。

上述的第一舵机21、第二舵机22、第三舵机23、第四舵机25以及第五舵机37分别与舵机控制板9连接，而舵机控制板9与arduino控制板10连接，通过红外循迹探头5以及红外避障探头6对外界进行信息收集，收集到的信息再反馈给arduino控制板10，arduino控制板10根据收集到信息作出相应判断并发送指令给电机驱动模块8以及舵机控制板9，电机驱动模块8再对车轮组的电机发送相应指令使小车直行或左转或右转，，舵机控制板9再对第一舵机21、第二舵机22、第三舵机23、第四舵机25以及第五舵机37发送指令从而对货品进行抓取以及摆放。

本实用新型的arduino控制板10的核心是单片机，单片机控制小车的所有运行状态，本次设计采用的单片机是Arduino UNO R3单片机。Arduino是目前较为流行的电子互动平台，基于单片机系统开发，具有使用简单、功能多样、价格低廉等优点，广泛应用于电子系统设计和互动产品开发方面。

Claims

1.一种超市智能拣货小车，其特征在于：包括车身（1），所述车身（1）左侧下方以及右侧下方皆安装车轮组；所述车轮组包括前车轮（2）以及后车轮（3）；所述前车轮（2）以及后车轮（3）上分别连接电机（4）；所述车身（1）下方还安装有红外循迹探头（5）以及红外避障探头（6）；所述车身（1）上方安装有电池组（7）、电机驱动模块（8）、舵机控制板（9）、arduino控制板（10）以及可调节撑架；所述可调节撑架上安装有机械手；所述机械手以及可调节撑架皆通过舵机控制；所述舵机与舵机控制板（9）连接；所述电机（4）与电机驱动模块（8）连接；所述arduino控制板（10）分别与红外循迹探头（5）、红外避障探头（6）、电池组（7）、电机驱动模块（8）以及舵机控制板（9）连接；所述车身（1）前侧上方以及后侧上方皆固定有货物摆放板（41）。

2.根据权利要求1所述的一种超市智能拣货小车，其特征在于：所述可调节撑架包括转盘（11）、底盘（12）、前下撑杆（13）、后下撑杆（14）、辅助转动板（15）、辅助转动杆（16）、控制转动杆（17）、铰接三角盘（18）、上撑框（19）以及固定座（20）；所述转盘（11）安装于车身（1）上；所述底盘（12）转动安装于转盘（11）上；所述底盘（12）上安装有第一舵机（21）；所述第一舵机（21）转轴穿过底盘（12）与转盘（11）连接；所述前下撑杆（13）下端铰接于底盘（12）前右侧，上端分别与铰接三角盘（18）的中端以及上撑框（19）的左后中部铰接；所述后下撑杆（14）以及辅助转动板（15）铰接于底盘（12）后侧；所述辅助转动板（15）上端与辅助转动杆（16）铰接；所述后下撑杆（14）上端铰接于上撑框（19）的左后部；所述辅助转动杆（16）上端与上撑框（19）的左端铰接；所述底盘（12）前侧安装有第二舵机（22），后侧安装有第三舵机（23）；所述第二舵机（22）转轴穿过底盘（12）的前壁与前下撑杆（13）连接；所述第三舵机（23）转轴穿过底盘（12）的后壁与辅助转动板（15）连接；所述控制转动杆（17）下端铰接于底盘（12）前左侧，上端铰接于铰接三角盘（18）的后端；所述铰接三角盘（18）前端与辅助撑杆（24）铰接；所述辅助撑杆（24）左端与固定座（20）铰接；所述固定座（20）铰接于上撑框（19）右端；所述机械手安装于固定座（20）上；所述第一舵机（21）、第二舵机（22）以及第三舵机（23）分别与舵机控制板（9）连接。

3.根据权利要求2所述的一种超市智能拣货小车，其特征在于：所述固定座（20）上还固定有第四舵机（25）；所述第四舵机（25）转轴与机械手连接；所述第四舵机（25）与舵机控制板（9）连接。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种超市智能拣货小车，其特征在于：所述机械手包括第五舵机（37）、固定框（31）以及铰接在固定框（31）上的上前卡爪（51）、上后卡爪（32）、下前卡爪（33）与下后卡爪（34）；所述上前卡爪（51）与下前卡爪（33）通过第一连接杆（35）连接；所述上后卡爪（32）与下后卡爪（34）通过第二连接杆（36）连接；所述第五舵机（37）安装于固定框（31）上；所述下前卡爪（33）上开有第一齿轮段（38）；所述下后卡爪（34）上开有第二齿轮段（39）；所述第一齿轮段（38）与第二齿轮段（39）啮合；所述第五舵机（37）转轴穿过固定框（31）与下后卡爪（34）连接；所述第五舵机（37）与舵机控制板（9）连接。