CN212604753U - 一种基于stm32自动识别分拣的智能物流小车 - Google Patents

Abstract

一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，包括动力系统、循迹系统、避障模块、抓取机构、识别模块、供电模块和控制模块，所述动力系统和循迹系统均安装在小车底盘的底部，供电模块与控制模块均设置在小车底盘的顶部，所述抓取机构可转动的安装在载物台的后部上，在载物台的前部设有载物盒，所述载物台安装在小车底盘上，所述避障模块安装在载物台的前端；所述动力系统、循迹系统、避障模块、抓取机构、识别模块、供电模块均与控制模块连接。本实用新型提供了一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，能够实现高效、便捷、低成本的短距离物流运输，且继承了自主循迹避障、自动识别分拣及定点抓取装载等功能，大大提高了物流小车的效率和可适用性。

Description

一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车

技术领域

本实用新型涉及物流小车技术领域，尤其是涉及一种基于STM32 自动识别分拣的智能物流小车。

背景技术

随着现代企业生产经营方式的变革和市场外部条件的变化，以降低原材料成本和进行产品技术开发来降低产品成本的空间越来越小，这使得他们把目光转向有着“第三利润源泉”的物流环节上来。而传统的自给自足式的物流服务不管从经济效益上还是系统化、专业化程度上都无法与专业的第三方物流企业相比，这使得越来越多的企业为了优化企业资源配置和增强市场竞争优势，将不属于企业核心竞争力范畴的物流业务外包，促使中国第三方物流(ThirdPartyLogistics) 正处在高速发展的道通上。

与传统人力与半自动物流管理模式相比，物流小车可提供高效、便捷、低成本的物流方案，大大缩短了物流时效，降低了人力成本，提高了第三方物流的竞争力。而现有的智能物流小车，一般仅能实现单个物料的搬运，没有自动定点装料卸料、智能分拣的功能，且需要多个附属设备同时配合才能完成工作，成本较高且系统较为复杂。

发明内容

为了克服现有物流小车存在效率较低、集成度低、配套设备复杂的缺陷，本实用新型提供了一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，能够实现高效、便捷、低成本的短距离物流运输，且继承了自主循迹避障、自动识别分拣及定点抓取装载等功能，大大提高了物流小车的效率和可适用性。

本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，包括动力系统、循迹系统、避障模块、抓取机构、识别模块、供电模块和控制模块，所述动力系统和循迹系统均安装在小车底盘的底部，所述供电模块与控制模块均设置在小车底盘的顶部，所述抓取机构可转动的安装在载物台的后部上，在载物台的前部设有载物盒，所述载物台安装在小车底盘上，所述避障模块安装在载物台的前端；

所述抓取机构包括机械爪和机械臂，在载物台的左侧上设有识别物料盒，识别物料盒位于载物盒的左后方，所述识别模块包括两个智能摄像头，一个智能摄像头设置在机械爪上，用于对卸料区的标志进行识别；另外一个智能摄像头安装在连杆的底部，连杆与旋转舵机的输出端连接，旋转舵机通过立柱安装在载物台的左侧上，并且该智能摄像头位于识别物料盒的上方，用于定点识别正确物料；

所述动力系统、循迹系统、避障模块、抓取机构、识别模块、供电模块均与控制模块连接。

进一步，所述机械臂包括一级臂和二级臂，所述一级臂的下端安装在轴承支座上，轴承支座可转动的安装在载物台上，一级舵机与一级臂连接，并且通过舵机支架安装在轴承支座上，所述二级臂的后端与一级臂的上端铰接，所述二级臂的前端铰接有转盘，转盘舵机通过舵机支架安装在二级臂上并且其输出端与转盘连接，用于控制转盘的旋转，机械爪安装在转盘上，机械爪舵机安装在转盘上并且其输出端与机械爪连接，用于控制机械爪的开合；一个智能摄像头安装在机械爪舵机上。

再进一步，所述循迹系统包括一个八路灰度传感器、三个单路灰度传感器和用于防外部光线干扰的遮光罩，所述八路灰度传感器装在小车底盘的底部前侧上，三个单路灰度传感器安装在小车底盘的底部左侧中间位置，所述遮光罩设置八个孔洞并且直接套在八路灰度传感器上。

再进一步，所述避障模块采用超声波传感器。

再进一步，所述控制模块包括单片机和直流电机驱动器，单片机的型号为stm32f103，所述单片机通过直流电机驱动器与动力系统的四个直流电机连接。

更进一步，所述小车底盘、载物台均为亚克力板。

本实用新型的有益效果主要表现在：能够实现高效、廉价的短距离物流运输，且集成了智能循迹、自动避障、机械爪抓取及自动分拣等功能，大大提高了物流小车的效率和适应性。

附图说明

图1是本实用新型的整体结构示意图。

图2是循迹系统的结构示意图。

图3是抓取机构的结构示意图。

图4是识别模块的结构示意图。

图5是供电模块和控制模块的示意图。

图6是避障模块的示意图。

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6，一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，包括动力系统1、循迹系统、避障模块3、抓取机构4、识别模块、供电模块6和控制模块7，所述动力系统1和循迹系统均安装在小车底盘23的底部，所述供电模块6与控制模块7均设置在小车底盘23的顶部，所述抓取机构4可转动的安装在载物台24的后部上，在载物台 24的前部设有载物盒25，所述载物台24安装在小车底盘23上，所述避障模块3安装在载物台24的前端；

所述抓取机构4包括机械爪19和机械臂，在载物台24的左侧上设有识别物料盒26，识别物料盒26位于载物盒25的左后方，所述识别模块包括两个智能摄像头5，一个智能摄像头设置在机械爪19上，用于对卸料区的标志进行识别，准确卸物；另外一个智能摄像头安装在连杆的底部，连杆与旋转舵机27的输出端连接，旋转舵机27通过立柱安装在载物台24的左侧上，并且该智能摄像头位于识别物料盒26的上方，用于定点识别正确物料；立柱为铝柱28；

所述动力系统1、循迹系统、避障模块3、抓取机构4、识别模块、供电模块6均与控制模块7连接。

进一步，所述机械臂包括一级臂16和二级臂17，所述一级臂16的下端安装在轴承支座15上，轴承支座15可转动的安装在载物台24上，一级舵机18与一级臂16连接，并且通过舵机支架14安装在轴承支座15 上，所述二级臂17的后端与一级臂16的上端铰接，所述二级臂17的前端铰接有转盘，转盘舵机22通过舵机支架安装在二级臂17上并且其输出端与转盘21连接，用于控制转盘21的旋转，机械爪19安装在转盘21 上，机械爪舵机20安装在转盘上并且其输出端与机械爪19连接，用于控制机械爪19的开合；一个智能摄像头安装在机械爪舵机20上。

所述小车底盘23、载物台24均为亚克力板。

如图1所示，所述动力系统1包括四个直流电机8，四个防滑轮9 安装在在亚克力板底盘下，每个直流电机8分别通过电机座10安装在小车底盘底部上，由直流电机驱动器进行驱动，直流电机驱动器采用60A双路驱动，最大电流可达60A，性能稳定。四个防滑轮9分别安装在相应的直流电机8的输出轴上。

四个防滑轮9构成四轮驱动系统，提供稳定的动力、实现灵活转向。车辆运行中，由循迹系统、避障模块3反馈信号至控制模块7，控制模块7处理信号控制动力系统1、抓取机构4、识别模块5完成工作。

如图2所示，所述循迹系统包括：一个八路灰度传感器11和三个单路灰度传感器12。寻黑线的八路灰度传感器11固定在小车底盘的底部前侧，计线的三个单路灰度传感器12固定在小车底盘的底部左侧中间位置。八路灰度传感器11上罩有防外部光线干扰的遮光罩，所述遮光罩设置八个孔洞。

如图3所示，所述机械臂包括两个舵机支架14对称设置在轴承支座 15的左右两侧，两个一级舵机18安装在舵机支架14上。整个机械臂安装在载物台24的中后侧。所述机械爪19安装在与二级臂17相连的转盘 21上，所述机械爪舵机20安装在机械爪19上控制抓取，转盘舵机22安装在转盘21上控制转盘旋转，从而使得机械爪19旋转。

轴承支座15安装在载物台24的中后侧，左右对称安装了两个一级舵机18，控制一级臂16和二级臂17的270°的旋转，二级臂17 与转盘21相连，利用转盘舵机22控制机械爪19的180°旋转，机械爪舵机20控制机械爪19的开合，可以进行物料抓取。摆脱了一般舵机机械臂臂展小、虚位大、负载能力差的缺陷，具有臂长可调、运载量大、运输效率高的特点，能够大大提高搬运效率。

如图4所示，智能摄像头的型号为openmv3，所述OpenMV3是一款廉价，可扩展，支持Python的机器视觉模块，可有效处理图像，分析颜色与形状。针对有形状大小颜色的区别，同一形状大小不同颜色相同的物料，通过寻找色块和像素点、外框面积过滤，做到准确的识别，定点放下料等。所述载物台24位于小车底盘23的上方且两者之间通过铜柱连接。载物盒采用3D打印制作，形状可以固定住物料，开口大底小便于放置与取料，载物盒对称安放于机械臂前，统一了放料动作、减少了控制和调试难度，平放式载物台设计有效的优化了装载和分拣速度慢的问题。

机械爪19将物料抓取至识别物料盒26，旋转舵机27带动智能摄像头5旋转进行定点识别，若为正确物料，机械爪19将会将其放入载物盒25。卸物时，位于机械爪舵机20处的智能摄像头5将对卸料区的标志进行识别，控制机械爪19将对应物料放入正确的位置。

如图5所示，所述供电模块包括：包括一节12V锂离子电池30、两个稳压模块31和变压模块32，变压模块32采用DCDC LTC3780自动升降压稳压恒压恒流电源模块。所述12V锂离子电池30固定在小车底盘23的后侧，分别与稳压模块31和变压模块32相连。所述稳压模块31与单片机29电连接，所述变压模块32分别与灰度传感器、超声波传感器13、直流电机8、一级臂舵机16、二级臂舵机17、电连接。单片机29根据信号反馈，控制整个小车的行动。

所述控制模块7包括单片机29和直流电机驱动器，单片机放置在小车底盘23的中间，单片机的型号为stm32f103，单片机分别与直流电机驱动器连接，所述直流电机驱动器与所述四个直流电机连接。

如图6所示，所述避障模块采用超声波传感器，对障碍物进行距离的测量，当小于一定值时，控制小车后退、转弯、前行最后通过灰度传感器再次循迹回黑线处，实现自主避障的功能，避障前循迹寻黑线使车身保持在正中间位置。

本实用新型的工作原理如下：

第一步：调节至合适状态

机械臂复位，转盘复位校准，根据所抓取物块形状及质量特点，调节机械爪19的开度、闭合力度和可调夹具角度，使爪子与物料接触紧密。

第二步：启动控制

打开控制开关，小车按既定程序开始工作，系统开始运行。驱动四个直流减速电机8运行。

第三步：自动循迹和避障

小车循迹系统为闭环控制，车前方八路灰度传感器11反馈信号，单片机29根据八路灰度传感器11不同的反馈信号，小车可进行车身的调整，以确保小车在规定的路线上稳定地行走。根据超声波传感器 13进行避障，对障碍物进行距离的测量，从而后退、转弯、前行最后通过八路灰度传感器11再次循迹回黑线处，实现避障的功能。

第四步：物体抓取

首先由车前方的八路灰度传感器11反馈信号，单片机29根据八路灰度传感器11不同的反馈信号进行车身的调正，小车进入定点物料抓取状态，单片机29根据预设的舵机动作控制机械爪19对上下排的物料进行抓取功能。

第五步：识别

分拣控制程序主要由单片机29控制旋转舵机27，利用智能摄像头5进行物料识别装载，卸物时，三个单路灰度传感器12对卸料区的黑线计数，实现定点卸料，位于机械爪舵机20处的智能摄像头将对卸料区的标志进行识别，控制机械爪19将对应物料放入正确的位置；

由此，本实用新型能够高效地实现物品的抓取、搬运、自动识别分拣、码垛等功能，并可以根据物体形状，尺寸进行调节，模块化的设计可以使其更方便地控制。

上述具体实施方式用来解释说明本实用新型，而不是对本实用新型进行限制，在本实用新型的精神和权利要求的保护范围内，对本实用新型作出的任何修改和改变，都落入本实用新型的保护范围。

Claims (6)

1.一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，其特征在于：包括动力系统、循迹系统、避障模块、抓取机构、识别模块、供电模块和控制模块，所述动力系统和循迹系统均安装在小车底盘的底部，所述供电模块与控制模块均设置在小车底盘的顶部，所述抓取机构可转动的安装在载物台的后部上，在载物台的前部设有载物盒，所述载物台安装在小车底盘上，所述避障模块安装在载物台的前端；

所述抓取机构包括机械爪和机械臂，在载物台的左侧上设有识别物料盒，识别物料盒位于载物盒的左后方，所述识别模块包括两个智能摄像头，一个智能摄像头设置在机械爪上，用于对卸料区的标志进行识别；另外一个智能摄像头安装在连杆的底部，连杆与旋转舵机的输出端连接，旋转舵机通过立柱安装在载物台的左侧上，并且该智能摄像头位于识别物料盒的上方，用于定点识别正确物料；

所述动力系统、循迹系统、避障模块、抓取机构、识别模块、供电模块均与控制模块连接。

2.如权利要求1所述的一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，其特征在于：所述机械臂包括一级臂和二级臂，所述一级臂的下端安装在轴承支座上，轴承支座可转动的安装在载物台上，一级舵机与一级臂连接，并且通过舵机支架安装在轴承支座上，所述二级臂的后端与一级臂的上端铰接，所述二级臂的前端铰接有转盘，转盘舵机通过舵机支架安装在二级臂上并且其输出端与转盘连接，用于控制转盘的旋转，机械爪安装在转盘上，机械爪舵机安装在转盘上并且其输出端与机械爪连接，用于控制机械爪的开合；一个智能摄像头安装在机械爪舵机上。

3.如权利要求1或2所述的一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，其特征在于：所述循迹系统包括一个八路灰度传感器、三个单路灰度传感器和用于防外部光线干扰的遮光罩，所述八路灰度传感器装在小车底盘的底部前侧上，三个单路灰度传感器安装在小车底盘的底部左侧中间位置，所述遮光罩设置八个孔洞并且直接套在八路灰度传感器上。

4.如权利要求1或2所述的一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，其特征在于：所述避障模块采用超声波传感器。

5.如权利要求1或2所述的一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，其特征在于：所述控制模块包括单片机和直流电机驱动器，单片机的型号为stm32f103，所述单片机通过直流电机驱动器与动力系统的四个直流电机连接。

6.如权利要求1或2所述的一种基于STM32自动识别分拣的智能物流小车，其特征在于：所述小车底盘、载物台均为亚克力板。

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