直角坐标搬运机器人

直角坐标搬运机器人（共6篇）

直角坐标搬运机器人 篇1

0 引言

机器人技术是一个综合机械、电子、计算机、自动控制、传感技术、液压等多学科多领域的复杂集合体。随着工业4.0高科技战略发展的大潮, 机器人越来越多地进入工业、农业、科技、生活等各个领域。直角坐标机器人由于其结构紧凑、强度高、运动简单、工作范围广的特点, 在工业生产中得到广泛运用。作为自动化设备的重要组成部分, 自动化搬运机器人对整个系统起着关键作用。基于机器人在满足生产节拍的前提下反复进行工件搬运, 必须保证机器人工作的可靠性及运动稳定性。因此, 很有必要对机器人的力学性能及运动状态进行研究。

1 利用Solid Works结构设计

为满足项目需求, 本文设计机器人为龙门式四自由度机器人。机器人主要由支架与主体两部分组成。支架起到支撑作用, 主体部分包括直线运动单元 (X、Y、Z轴) 和吸盘, 能够实现吸盘在三维空间内沿X轴、Y轴和Z轴移动, 并可以实现绕Z轴的旋转运动, 可以满足对大行程大负载工件的运载要求。

本文机器人通过Solid Works抽象建立模型如图1所示, 为保证机器人正常运行, 主体部分固定在支架上并置于地面。

2 机器人静力学分析

由于工作载荷和X、Y两轴工作行程较大, 在实际运动过程中会产生形变, 给机器人的正常工作及运动控制规划带来不确定因素, 所以对此两轴在载荷最大状况下的位置进行分析, 得到负载轴的应力、应变图, 验证机器人能否满足工作要求。

2.1 网格划分

机器人运动轴均是由铝型材做整体支撑, 内部为滚珠丝杠和导轨, 通过滑块移动达到机器人运动的目的。各轴铝型材内部均装有运动导轨, 在一定程度上起到增强铝型材刚度的作用。所以对铝型材进行静力学分析便可满足要求。由于X、Y轴为双轴布置, 受力均匀, 每轴受力为F/2。仅分析单轴受力情况。

模型建立后, 将Solid Works建立的模型导入Workbench并划分网格, 如图2。

2.2 X轴载荷约束与受力分析

X轴两端固定在Y轴滑块上, 铝型材两端视为固定约束。其受力为自身重力、Z轴与工件重力以及工件上升时惯性作用力。对滑块位置位于X轴中心位置时受力为最大值, 进行力学分析。

滑块位于X轴中间位置, 对X轴进行加载受力, 求解得到变形图和应力图 (图3) , 其最大变形量为0.349 mm, 最大应力为20.693 MPa。

2.3 Y轴载荷约束与受力分析

Y轴固定在四根支架上, 由于轴的固定位置采用局部全约束。其受力为自身重力, X轴、Z轴与工件重力以及工件上升时惯性作用力。同理, 对滑块位于Y轴中心位置进行受力分析。滑块位于Y轴中间位置, 对Y轴进行加载受力, 求解得到变形图和应力图 (图4) , 其最大变形量为0.122 mm, 最大应力24.033 MPa。

2.4 结果分析

结合以上数据可知, 一般工程技术要求刚体变形量要小于1 mm, X、Y轴变形最大值为0.349 mm, 故两轴满足力学性能要求。且最大应力远小于材料屈服应力。所以, 本设计中X、Y轴均满足设计要求。

3 ADAMS动态仿真

将Solid Works建立的模型导入ADAMS对模型进一步编辑, 指定构件材料、添加约束与驱动等, 并进行动态仿真。

3.1 添加约束与驱动

ADAMS中有多种运动副和运动约束, 而本文只需固定副和移动副, 驱动仅需移动驱动。

3.2 驱动方式设置

一般来说, ADAMS定义的是与时间有关的速度、位移和加速度函数, 由于搬运机器人工作过程要满足节拍需求, 在不同位移范围内满足时间尽量一致, 故其速度随之变化。本文研究在机器人最大行程完成一次作业的工作状况, 运动步骤为:1) X、Y、Z三轴联动到指定位置 (即三轴最大行程位置) ;2) 吸盘抓取工件;3) Z轴上升到最高位置;4) X、Y轴联动到下料位置 (即Y轴零位) ;5) Z轴下降, 放下工件;6) X、Z轴联动回到初始位置。

STEP函数是一种阶跃函数, 满足三次多项式构造。故选用STEP函数设置与时间有关的速度驱动函数, 可实现分步控制运动, 其表达式为STEP (x, x0, h0, x1, h1) 。各轴驱动对应函数为:

X轴函数:

STEP (time, 0, 0, 1.125, 1070) +STEP (time, 1.125, 0, 2.25, -1070) -STEP (time, 2.75, 0, 3.75, 1200) -STEP (time, 3.75, 0, 4.75, -1200) +STEP (time, 6.75, 0, 7.75, 1200) +STEP (time, 7.75, 0, 8.75, -1200) -STEP (time, 9.25, 0, 10.25, 1200) -STEP (time, 10.25, 0, 11.25, -1200)

Y轴函数:

STEP (time, 0, 0, 1, 2500) +STEP (time, 1.25, 0, 2.25, -2500) -STEP (time, 4.75, 0, 5.75, 1500) -STEP (time, 5.75, 0, 6.75, -1500) -STEP (time, 9.25, 0, 10.25, 1500) -STEP (time, 10.25, 0, 11.25, -1500)

Z轴函数:STEP (time, 0, 0, 1, 1580) +STEP (time, 1.25, 0, 2.25, -1580) -STEP (time, 4.75, 0, 5.75, 2000) -STEP (time, 5.75, 0, 6.75, -2000)

3.3 机器人仿真曲线分析

运行函数完成机器人动力学仿真后, 输出所需的速度、加速度及位移变化曲线, 可知在满足节拍要求情况下的机器人运行状态和运动轨迹:1) 机器人末端速度与加速度曲线。通过观察机器人末端速度加速度曲线图, 在整个工作过程中, 速度、加速度变化均匀, 过渡非常平稳, 无明显突变。2) 机器人末端坐标轨迹。通过观察末端轨迹, 可大致得出机器人的运动情况, 在满足工作节拍要求的情况下, 机器人运行稳定。

4 结论

本文研究了直角坐标机器人在满足工作要求情况状态, 进行了基于Workbench的静力学分析和基于ADAMS动态仿真。分析机器人结构的应力应变情况和满足节拍时最大工作行程状态下的运动状态。结合本文的研究内容, 为机器人运动学、动力学及控制方式的进一步研究奠定了基础。

参考文献

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[4]王占军, 赵玉刚, 刘新玉.直角坐标型机器人机械结构与控制系统的设计[J].制造业自动化, 2015, 37 (2) :18-19, 39.

[5]金鹏, 刘建新, 史素敏.抛光直角坐标机器人控制系统设计[J].机械设计与制造, 2013 (9) :200-202.

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[7]刘晋霞, 胡仁喜, 康士廷, 等.ADAMS2012虚拟样机从入门到精通[M].北京:机械工业出版社, 2013.

自动搬运机器人 篇2

木块运送到达库房时, 应能堆放到库房档板20cm线以内;如果不能全部运入库房, 记录木块距离20cm线的最大距离, 根据此距离将分档扣分。用秒表记录整个搬运时间。

发挥部分:自动记录、显示每一次往返的时间 (记录显示装置要求安装在机器人上) 和总的行驶时间。

木块运送到达终点库房时, 应能够整齐排列堆放到库房挡板10cm线以内, 3个木块的左右边线应尽量对齐, 记录偏差尺寸。

一、系统设计

1.主控制器及行进电机控制电路的设计

由于设计系统中所需采集的数据数量较少, 因此采用STC89C52单片机作为主控制器的芯片。电机控制电路主要采用L298N驱动芯片。工作中, 将单片机四个输入输出I/O口提供的信号送到L298N的控制端, 改变控制信号的占空比和极性就能实现控制小车的速度和方向。电路如图1所示。

2.感知部分的设计

设计系统中, 车身上安装的7个红外避障传感器 (车身右侧中下部安装一个, 中上部两侧各安装一个, 车头前面安装两个, 车头左右各安装一个) 和机械手上安装的一个RPR220光电对管组成感知部分 (见图2) 。

3.机械手电路的设计

为使机械手抓取木块动作准确、可靠, 在机械手设计中选用了三台电机, 其中两个步进电机分别控制机械手指左右张角和机械手抬起, 舵机控制机械手左右偏移角度。当抓取木块时, 首先机械手张角缩小使其抓住木块, 再由另一个步进电机控制机械手将木块抬起。当机器人进入仓库放下木块时, 舵机将控制木块的左右摆放顺序。

工作中, 利用两个ULN2003驱动芯片分别为两个步进电机提供驱动电流。主控制器单片机需为ULN2003驱动端提供频率和方向不同的脉冲信号, 实现控制步进电机的转速和转向。舵机的控制不需要专用驱动芯片, 只需单片机给其信号即可实现控制。电路如图3。

二、工作原理

在位置1处, 小车 (机器人) 开始倒车行进。如果没有探测到木块则从位置1向位置2方向不断运动, 一旦右侧传感器探测到木块即小车到达位置2, 小车将右转直至车体前面两个传感器同时探测到木块, 证明小车左右正对准木块, 小车前进。当机械手臂抓取部分传感器探测到木块经控制器单片机数据处理、判断前后正对准木块时停车, 并抓取木块,

然后左转一定角度后前进。当小车右侧寻仓库传感器探测到仓库即小车到达位置1和3之间时, 小车右转一定角度后, 通过小车左右两端的传感器检测, 控制器单片机数据处理、判断保证小车沿直线进入仓库, 当车前面的两个传感器探测到车库两侧的墙时停车, 卸下木块, 再倒车返回位置1附近后重复上述动作, 再将另外两个木块运送进仓库。实物图见题图。

三、软件设计

依据任务要求, 编制系统的工作程序流程图 (见图5) , 程序利用C语言编写实现。

四、系统测试

1.测试仪器

秒表、梯形尺、三角尺等。

2.测试方法

当小车开始运动时计时, 每运完一只木块记录一次时间, 最后累计三只木块搬运时间和。最后, 和小车上液晶显示的单次和总时间进行对比, 并用梯形尺和三角尺测量木块最后点距离十厘米库区线的距离, 即判断木块是否完全进入十厘米库区内。

3.测试数据

测试结果表明 (见表1) , 小车不但完成了基本任务, 还达到了发挥部分的要求。

4.误差分析

木块搬运进入库区程度和小车行进时间有所不同, 究其原因是小车有时并不能完全直线行走, 略微有点跑偏, 导致小车行走路线并不完全一致, 当探测到木块或者仓库时, 纠正方向的时间和进库的角度都略微有一定变化, 经分析小车跑偏原因可能有三个:

1) 小车的两个轮子的齿轮磨合程度有差异, 车轮外径有误差, 导致直线运动时两轮的线速度有差异。

2) 因为小车上装置比较多, 重心不在中心, 两个轮子负载不同, 导致小车跑偏。

3) 由于小车测试时震动颠簸, 各个连接线接口瞬间接触不良导致两个驱动电机供电不同。

五、设计总结

本作品以STC89C52单片机为核心部件, 以各个功能部分的传感器的反馈信号为依据, 配合一套完整的程序, 实现了小车对木块和车库的精确定位, 进而实现将木块搬运进库。在设计中我们尽量采用低功耗器件, 力求硬件电路的经济性和精简性, 充分发挥软件控制灵活方便的特点, 来满足设计要求, 并最终完成任务要求。

德马智能搬运机器人系列产品发布 篇3

10月29日,德马集团旗下又一高技术新产品“智能全向搬运机器人”在CeMAT Asia 2015展会上隆重发布。

据介绍,此款新产品是在普通移动机器人技术基础上投资研发投入的最新成果,是基于对动力学分析、运动合成技术、驱动控制技术等方面的深入研究,结合先进的德国技术,成功开发的国内领先的全向移动智能机器人。通过独创的运动机构和控制技术,实现了“四向导航”和“全向移动”这两项先进的新功能。它以灵巧、可靠为设计理念,可在保证搭载货物姿态不变的情况下,进行任意方向的自由运行,最大程度地适应密集生产线及库房的货物运输需求。

智能搬运机器人的研究与设计 篇4

如今, 随着经济的不断发展, 人们生活水平不断提高, 仓库存储、物流运输等领域的转移和运输压力愈发严重。目前仓库对大型物品的转移和存储、物流运输中转站处物品的转运等工作都是由人直接操作运载器械或直接搬运为主。人工直接操作的好处在于能降低仓库和中转站初期投入成本, 但随着人们对物流速度要求的提高, 单纯使用叉车和人工搬运的效率低下、学习成本高, 且存在诸多安全隐患。

1 车体机械结构设计

车体主体采用合金与工程塑料制成, 俯视成矩形状, 左右各两个轮子, 每个轮子用一个独立电机驱动, 总共四个轮子四个电机。车体机械装配图如图一所示。

2 系统总体构成

本系统设计采用C8051F340单片机作为控制模块的核心。驱动模块控制直流电机驱动小车运动。报警系统由信号灯和蜂鸣器组成。其他各功能模块有视觉识别模块、人体识别模块、边界检测模块、视觉辅助模块。通过综合各个传感器回传的简单数字信号, 优化算法, 最终达到主动对人体识别并跟踪的目的。系统结构框图如图二所示。

3 系统硬件组成

3.1 单片机选型

设计选用之单片机需要具备如下性能或功能要求: (1) 输出两路PWM波, 以驱动直流电机; (2) 提供两路计数器, 以采集霍尔码盘输出的脉冲信号, 用于PID调节; (3) 提供一路A/D转换, 多路通道, 用于线性CCD采集道路信息; (4) 提供多路外部中断, 以捕捉超声波回响高电平上升沿; (5) 提供一路定时器, 以采集超声波回响时间; (6) 提供多个I/O端口, 以驱信号灯、蜂鸣器等, 采集开关量输入。通过对系统需求的分析, 最终选用Silicon Lab公司生产的C8051F340作为处理器芯片。

3.2 视觉识别模块

视觉识别模块包含图像传感器和热释电红外线传感器, 安装在跟随车中部靠前处, 用于识别前方的物体是否为人, 若前方有人, 则热释电红外线传感器有相应信息反馈, 此时打开图像传感器, 检测是否为需要跟随的对象, 若是, 则开始进行跟随。

3.3 人体识别模块

人体识别模块包含2个热释电红外线传感器, 分别对称垂直安装在跟随车靠前的两侧, 形成两个120°搜索扇面。当视觉识别模块以及边界检测模块均不能检测到被跟随对象时, 将打开人体识别模块, 热释电红外线传感器将大致确认人体处于跟随车的左侧还是右侧, 并反馈给控制模块以作出对应转向动作。

3.4 边界检测模块

边界检测模块包含超声波测距模块, 超声波的扫描平面的垂线与识别系统载板的中轴线成40°锐角。所述超声波模块对称安装于车头两侧, 在视觉辅助模块和人体识别模块之间。在正常情况下, 超声波测距模块在设定的检测距离内不会有信号出现, 当被跟随对象在行走过程中出现左拐或者右拐动作时, 超声波测距模块则会检测到相应信号, 并调整跟随车姿态, 始终保持视觉识别模块正对被跟随对象。

3.5 视觉辅助模块

视觉辅助模块包含红外测距传感器及接近开关, 设置在跟随车的前方正中央。当跟随车处于跟随状态时, 红外测距传感器将每0.5秒对车与人的距离进行采样, 通过算法计算出人行走的速度, 并以合适的速度跟随对象, 若计算得到速度为负数, 说明对象正在后退, 则跟随车会进行后退动作。若被跟随对象处于比较复杂的地形时, 为防止跟随车与物品相撞导致损坏, 接近开关一旦检测到物体, 则立即停止, 等待物体移除后重新进行跟随。

3.6 控制模块

控制模块安装于车身后部, 包含主控芯片、无线接收器和报警器。主控芯片负责处理视觉识别模块的图像信息以及各个传感器的反馈信息, 并控制驱动模块对跟随车的速度及姿态进行调整;无线接收器用于接收无线遥控器的信息, 可实现对跟随车的遥控。部分控制电路如图三所示。

4 系统软件组成

系统主程序流程图如图四所示。开启视觉识别模块后, 将立即打开热释电红外线传感器, 检测相应信息反馈, 并打开图像传感器, 检测并回传图像至主控芯片进行处理。通过热释电红外线传感器反馈的电平高低判断是否为人, 并通过图像判断是否为被跟随对象。若视觉识别模块及边界检测模块没有信号反馈, 说明跟随信号丢失, 此时将打开人体识别模块。人体识别模块能大致确定人体的位置, 若人体识别模块也没有检测到人体信号, 则说明跟随信号完全丢失。当跟随信号完全丢失, 则触发报警功能, 提醒还在附近的人, 同时打开无线接收模块, 接受被跟随对象的控制, 调整姿态以重新进行跟随任务。人体识别模块能反馈人体信号的大致方向, 则控制模块将控制跟随车进行转向。在跟随车进行姿态调整时, 边界检测模块被打开, 并开始不断的进行检测。边界检测模块检测到有信号, 控制模块将控制跟随车进行对应方向的转向。若边界检测模块检测到有信号, 则说明被跟随者进入到调整区域, 若未检测到信号, 说明调整已经完成。完成调整后, 将立即开启视觉辅助模块。开启视觉辅助模块后, 红外测距传感器将每0.5秒对车与人的距离进行采样, 通过算法计算出人行走的速度, 并以合适的速度跟随对象前进, 若计算得到速度为负数, 说明对象正在后退, 则跟随车会进行后退动作。若被跟随对象处于比较复杂的地形时, 为防止跟随车与物品相撞导致损坏, 接近开关一旦检测到物体, 则立即停止, 等待物体移除后重新进行跟随。

5 结束语

本文设计的智能搬运机器人, 是一个可以进行延伸扩展的模型, 可以作为一个平台, 基于其自主跟随的功能, 通过安装不同组件, 实现在智能搬运、人工助力、无人驾驶等多个领域的二次开发, 具有广阔的应用空间和发展前景。

摘要：为了降低物流运输和仓储配送过程中使用工具的学习成本和人工成本, 提高工作效率, 本文设计了一种以单片机为控制核心的智能跟随搬运机器人。通过采用视觉识别模块、人体识别模块、边界检测模块以及视觉辅助等多个模块进行多方面信号采集, 并进行综合优化处理, 增强了系统的稳定性和机器人的灵活性, 实现了自主跟随人体, 协助工作人员进行搬运工作, 避免人体需要携带信号发射源的问题, 极大地提高了用户体验。

关键词：识别系统,主动跟随,电机驱动

参考文献

[1]陶洁, 肖桂凤, 迟权德.基于AT89C52单片机的超声波测距仪的设计[J].电子设计工程, 2012, 20 (02) :135-137, 138.

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直角坐标搬运机器人 篇5

利用DELMIA软件对系统布局进行仿真, 确定机器人、托盘和生产加工线的布局, 缩短系统开发周期, 同时降低生产成本、促进创新。

1系统构成

系统使用SICK公司的IVC-3D 200的3D智能相机对于工件位置精确测量和定位该相机可以一次性提取到工件的3维坐标数据。3D相机利用的是“高度”原理, 根据物体高度值的变化来作为判别的依据;另外, 3D相机采用线扫描的拍照方式, 必须通过移动物体或移动3D相机才能生成一张完整的照片。

在机械手的前端安装SICK IVC-3D200相机, 机械手抓取工件前先在托盘的大概放置位置上方扫描一遍, 并算出工件的具体3维位置坐标, 相机将数据通过以太网通讯方式传送至机械手控制系统, 机械手再根据该坐标数据调整机械手的相对位置, 准确把工件抓取并送到生产线上。

2系统标定流程

标定是机器人视觉引导的关键环节, 标定精度直接影响机器人对工件的定位效果。同时, 机器人视觉标定技术又是离线编程的前提[1]。由于相机和机器人的坐标系不同, 必须实现对相机和机器人进行标定, 相机、机器人标定流程如下:

A.将标定板放到扫描位置, 机器人移动相机, 相机扫描提取特征点 (选取标定板上3个特征点进行程序标定) ;

B.机器人“点触法”示教标定板上3个特征点 (3个特征点和相机选取的需保持一致) , 并根据3个点生成坐标系;

C.拿开标定板, 放上缸体产品 (尽量摆正) , 相机扫描工件, 软件提取工件特征点信息 (X, Y, θ) ;

D.机器人定义抓取点;

E.标定完成;

F.正常生成相机扫描工件后, 输出其位置偏移量 (ΔX, ΔY, Δθ) , 通过以太网传递给机器人;

G.机器人根据收到的数据调整姿态抓取工件, 并送到指定位置。

3系统工作流程

工件已每排四个, 每层两排的方式顺序排放在托盘上, 可能某些位置会有缺失, 相机先对最上一层工件进行整体扫描, 确定每层工件数目, 再根据相机反馈的位置信息对单个工件进行精确扫描, 机器人和相机系统工作流程图如图1:

3D相机工作时需要设定检测物体的高度范围、宽度范围, 以确定视野允许范围, 参数可通过系统自带软件设置。

相机和机器人控制系统通过以太网连接通讯传输数据和信息。

确定工件的共同特征点, 3D相机先对每排工件进行粗略扫描确定工件的数目, 再对单个工件精确扫描, 结果如图2和图3所示:

结语

该系统已成功应用于生产车间, 系统运行可靠、稳定、精度高, 大大节省了劳动力, 实现了工业机器人应用的重大突破。

摘要：本文提出了一种基于3D视觉的工业机器人搬运系统, 3D相机和机器人进行标定后对堆放在工业机器人旁边待加工的托盘上的工件精确定位, 通过以太网传送工件三维空间位置信息给机械手, 工控机根据该坐标数据调整机械手的相对位置后把工件准确的搬送到生产线上进行机加工。该系统已成功应于生产线, 大大提高了作业效率, 节约了劳动力。

关键词：工业机器人,搬运,3D

参考文献

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基于单片机的搬运机器人设计 篇6

搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。它的特点是可通过编程来完成机器人的各种预期的作业任务,在构造和性能上兼有人和机器各自的优点,尤其体现了人的智能和适应性。搬运机器人能灵活的实现物料的抓取和搬运动作,具有效率高,体积小巧、实用等特点,在工厂的生产线上有很大的应用空间。本设计中的搬运机器人打破传统设计中搬运机械手的结构,而是把机械手安装在车身上,实现可以自由移动和搬运货物的目的,实现了自动抓取、搬运和移动的功能,提高了劳动效率,具有较高的应用价值。

1 搬运机器人的基本原理

搬运机器人主要由机械手和车身运动机构组成。机械手主要是用来抓持物料(或工件)的部件,根据被抓持物件的形状、尺寸、重量、材料和作业要求而有多种结构形式,如夹持型、托持型和吸附型等。根据实际的工作情况和任务,本设计中主要采用的是夹持型,机械手爪的夹持由直流电机驱动并控制。车身的运动机构主要承载整个机身重量和实现机器人自行的移动,包括直线和拐弯的运动,其运动较灵活,驱动力大。

本文采用AVR单片机作为控制系统的核心部件。在小车的驱动系统中采用两个260电机来驱动系统,在机械手机构中采用2个舵机驱动,实现2自由度运动,达到自动抓取重物并提升的目的。

2 系统硬件

搬运机器人的硬件结构包括机械手部件和车身机构两大部分组成。

2.1 机械手部件

机械手部件的运动必须要有强大的动力系统和精准的信号系统。目前,机械手常用的动力系统有液压驱动式、气动驱动式、电动驱动式和机械式等几种方式,本设计中根据实际的情况主要采用的电动式驱动。采用两款舵机进行驱动机械手臂和手爪,能实现手臂的升降及手爪的开合,此设计中的机械手动力较强劲、传动系统采用的是齿轮机构,摩擦较小。在运动过程中,单片机输出的信号经分析处理后输出,控制机械手臂上两舵机,完成抬放臂和抓物理、放物体货动作,控制精度较高。机械手的材料主要采用的是铝合金,爪子的最大张角是53mm。

2.2 车身机构

本项目中车身设计采用的是四轮车体,采用铝合金作为车架,具体轻便坚固等特点。搬运机器人行动部分驱动由两个直流电机提供动力,两个直流电动机安装在机器人的前方,分别驱动两个前轮,为搬运机器人行动提供动力。通过单片机的脉冲信号控制系统直流电机,直流电机驱动齿轮系统实现变速,一个电机控制左侧2轮,另一个电机控制右侧2轮。该设计结构合理,移动轻松灵活,也可以通过两电机的差速控制来实现拐弯转向。另外,车身机构配备了大功率驱动模块,用以驱动电机,使搬运机器人在实际运行和搬运的过程中更加轻松无阻。此外,系统还包括稳压模块。稳压模块为系统提供稳定的5V输出电压,当然,该搬运机器人系统也可以采用干电池供电,摆脱交流电源的束缚。(图1)

3 系统软件

该搬运机器人采用AVR单片机控制,我们选用ATmega16L单片机作为主控制器。其主要特点是高性能、低功耗,功能高度集成,无需扩展就能满足本系统的全部需求,并且支持C语言编程。系统程序设计中包含了延时程序、控制机械手抬起、放下和张开程序、驱动电机程序等子程序。通过启动机器人系统的主控开关控制系统,进而实现各部件的运动。(图2)

4 搬运机器人的物理结构

搬运机器人的机械结构设计部分很好的将机械手与车身结合,打破传统搬运机器人的固定模式,实现搬运物料过程的高效性。在机械手部件有2个直流电机驱动,一个驱动电机实现手爪的开合,另一个电机驱动手臂的提升和下降。在车身部分同样设计2个马达驱动车身的移动,车轮及零件轮胎采用实心型橡胶制品,富有较强附着力。

5 结束语

本文介绍了一种基于单片机控制的搬运机器人硬件系统和软件系统的设计,该方法成本低,易于实现。经过对搬运机器人的反复调试和实验,机器人能移动靠近物体并抓取物体,返回原地,放下物体,完成抓取并转移物体的任务。该搬运机器人系统可模拟工业生产中进行重复性劳动所需的动作,完成正常搬运货物的任务,满足设计要求,并且效率较高,具有较高的工业实用价值。

参考文献

[1]耶晓东.基于单片机的简易机械手的设计[J].微计算机信息.