机器谱
图文展示3264(1)

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副标题

作品说明

作品说明

1. 作品介绍

      ① 目前机器人主要分为两大类,分别是:工业机器人和特种机器人,而本产品是根据数字化工厂人机协作这个主题而设计的,所以这款智能运输机器人是面向工业领域智能车间智能运输的三自由度程控型机器人。

      ② 该智能运输机器人主要实现以下功能:第一,智能检测需要装载的物品,并用机械臂抓取;第二,安全性好,采用寻迹原理,路径均可提前设定,导引路径明确,并不会发生人为驾驶车辆路线的不确定性,因此它能大大提高安全性;第三,能够长距离而且有效运输;第四,自动检测是否到达卸货目的地,并且自动卸货。


2. 作品亮点

      ① 该机器人采用履带驱动,动力强劲能够克服在复杂的环境中运输的困难;采取光电传感器使智能运输机器人沿指定路线行走。

      ② 利用超声波传感器自动识别前方物体,采用三自由度机械臂抓取物体,将物块运送到指定地点,并将货物卸下。实现了自动化、数字化、极大地降低了工厂、仓库等场所对劳动力的需求;降低了产品的生产成本。

      ③ 多台机器人可相互协作,连续作业。


3. 产品设计方案

3.1产品功能与核心价值

产品功能:

   ① 光电传感器寻迹,驱动稳定

   ② 超声波检测到是否到达目的地,可自动卸货

   ③ 超声波检测到物块,机械臂抓取物块

选择理由:

      机器人给传统行业带来巨大变化,在智能车间即仓储行业中机器人的发展更为迅猛,以往传统车间里都是靠人力工作,现在都交给了机器人来处理。而这种机器人并不是简单的抓取和移动,而是完全实现了“自动化”,智能车间和仓储仅仅需要两至三名系统管理员就能实现,并不需要繁杂冗乱的人员处理。基本上实现了自动化。节省劳动成本。另一方面该机器人的市场潜力很大;随着物联网和智能车间的发展,工作效率的提高使得对货物的运输提出更高的要求,若是能够将货物运放到指定地点,将会大大降低工厂的劳务成本和提高工厂效率。

核心价值:

      该产品的核心价值在于实现了智能车间和仓储的数字化、智能化。以及降低危险的运输代价。

3.2 核心用户用例与工作原理介绍

核心用户用例

      场景1:假设在一间申通快递公司的仓库需要把仓库内的快递运到货车上,首先工作人员语音输入:运货小车运送一号仓库中的快递并且该快递发送到哪个城市;然后输入要将快递运到几号货车。输入结束后,小车开始工作,自动识别,然后抓取,运送到指定货车,直到所有快递运完,结束后,向工作人员输出运送结束的信号。

      场景2:在智能车间中将流水线上生产下来的成品及半成品通过系统管理对其起点和终点进行编码。其后该机器人能够将物品运送到指定位置。

工作原理

利用单片机技术,物联网技术实现智能运输的目标,具体如下:

      整体上本作品是由机械臂模块,控制模块,驱动模块,电源模块以及寻迹模块组成,其中各个模块又由传感器,电机,电源组成,见下面表格。

作者:孙萌 井鑫

单位:河北建筑工程学院

指导老师:倪笑宇 刘春东

3.3 功能测试

作品主要测试如下:

模块

器件

目的

电源模块

八块4V 5号锂电池,电池盒四个,杜邦线若干

供电

机械臂模块

超声波传感器,三个舵机,铝合金机械臂

抓取货物

控制模块

51单片机一块,arduino两块,继电器三块

控制

驱动模块

PWM调速,减速马达四个,L293D芯片

驱动

寻迹

一组红外发射接收管,LM324寻迹模块,滑动变阻器

寻迹

卸货模块

舵机一枚,超声波传感器一个

卸货



模块

器件

价格

电源模块

八块4V 5号锂电池,电池盒四个,杜邦线若干

67

机械臂模块

超声波传感器一个,舵机三个,铝合金机械臂一组,舵机驱动模块

320

控制模块

单片机及其最小系统,arduino控制器两块,继电器三个

149

驱动模块

减速马达四个,L293D驱动模块一枚,履带

40

寻迹

一组红外发射接收管,LM324模块

10

卸货模块

舵机一枚,超声波传感器一个

85



原型机功能

测试方法

预期结果

1

循迹与驱动

沿设定路线走一圈

机器人可以顺利走一圈

2

超声波测距


遇到物块小车停止前进并驱动机械臂

到目的地驱动伺服电机卸货

小车停止前进执行下一步程序


3

机械臂动作

当超声波检测到物块后抓取物块

抓取物块并放到小车上

4

伺服电机卸货

超声波检测到目的地小车停止前进卸货

将货物卸下



项目

批判内容

优势

1.自动化,智能化

2.提高工厂运输效率,实现数字化人机协作

3.性价比和综合性能高

劣势

1.属于市场初入者,行业认识欠缺,欠缺经验,不利于项目

2.技术方面严重欠缺

3.安全系数低

机会

1.工业4.0;中国制造2025

2.符合现代社会工业发展的需求

威胁


1.可能会被资金技术雄厚的企业剽窃创意

2.该项目的兴起,可能会带动同类型的项目兴起,竞争压力增加



模块

I/O口分配

寻迹

LED1:P3^2; LED2:P3^3

驱动

EN1:P1^4 EN2:P1^5IN1:P1^2IN2:P1^3 IN3:P1^6IN4:P1^7

超声波

RX0:P2^0TX0:P2^1 RX1:P2^2 TX1:P2^3

继电器

jdq1:P0^1; jdq2:P0^0;jdq3:P0^2



模块

I/O口分配

舵机

舵机1:D4;舵机2:D11 舵机3:D12



模块

I/O口分配

舵机

舵机1:D4



小车前进

IN1 = 0; IN2 = 1 ; IN3 = 1; IN4 = 0

小车后退

IN1 = 1; IN2 = 0 ; IN3 = 0; IN4 = 1

小车停止

IN1 = 0; IN2 = 0; IN3 = 0 IN4 = 0

小车左转

IN1 = 0; IN2 = 0 ; IN3 = 1; IN4 = 0

小车右转

IN1 = 0; IN2 = 1 ; IN3 = 0; IN4 = 0



定义说明:

sbit IN1=P1^2;

sbit IN2=P1^3;

sbit IN3=P1^4;

sbit IN4=P1^5;

sbit EN1=P1^6;

sbit EN2=P1^7;

sbitleft_led1 =P3^2;//右寻迹

sbit right_led1 =P3^3;//左寻迹

#define left_motor_enEN1 = 1//左电机使能

#define right_motor_enEN2 = 1//右电机使能

#define left_motor_stopsIN1 = 0, IN2 = 0//左电机停止

#define right_motor_stopsIN3 = 0, IN4 = 0//右电机停止

#define left_motor_goIN1 = 0, IN2 = 1//左电机正传

#define left_motor_backIN1 = 1, IN2 = 0//左电机反转

#define right_motor_goIN3 = 1, IN4 = 0//右电机正传

#define right_motor_backIN3 = 0, IN4 = 1//右电机反转

ucharpwm_left_val=70;//左电机占空比值

ucharpwm_right_val=70; //右电机占空比值

ucharpwm_t; //周期

定时器初始化,及中断操作

voidcsh_qd()/初始化void zd_qd() intrrrupt 3//中断操作

{TMOD=0X10;//八位自动重装模块{pwm_t++;

TH1=(65536-250)/256;if(pwm_t==255)

TL1=(65536-250)%256;pwm_t=EN1=EN2=0;

TR1=1;if(pwm_left_val==pwm_t)

ET1=1;EN1=1;

EA=1;if(pwm_right_val==pwm_t)

}EN2=1;}

小车驱动前行

Void forward()//前进voidreturn() //后退

{left_motor_go;{left_motor_back

right_motor_go;right_motor_back}}

}                                          }

void left_run() //左转void right_run() //右转{right_motor_go;{left_motor_go;

right_motor_stops;left_motor_stops}

}

Void stop() //停止

{left_motor_stops;

right_motor_stops;

}

小车寻迹

if(left_led1 == 1 && right_led1 == 1)//左右寻迹探头识别

{forward();//前进}

if(left_led1 == 1 && right_led1 == 0)//小车右边出线,左转修正

{left_run();//左转}

if(left_led1 == 0 && right_led1 == 1)//小车左边出线,右转修正

{right_run();//右转}

if(left_led1 == 0 && right_led1 == 0) //左右寻迹均出线,左右转弯

{ car_stop();

delay(1000);

right_run();//右转

delay(1000);

if((left_led1 == 0 && right_led1 ==1)|(left_led1 == 1 && right_led1 == 1))

{for(;;)

{ if((left_led1 == 0&&right_led1 ==1)(left_led1 == 1 && right_led1 == 1) )

break;

}

}

else

{left_run();//左转

delay(1200);

}

}



变量定义:

sbit RX1 = P2^2;

sbit TX1 = P2^3;

sbit RX0 = P2^0;

sbit TX0 = P2^1;

sbitjdq3=P1^2;

unsigned inttime0 = 0;

unsigned long S0 = 0;

bitflag = 0;

unsigned inttime1 = 0;//传输时间

unsigned long S1= 0;//距离

延时函数:

void delay(unsigned int z)//毫秒级延时

{unsignedintx,y;

for(x = z; x > 0; x--)

for(y = 110; y > 0 ; y--);

}

void Delay10us(unsigned char i)//10us延时函数 启动超声波模块时使用

{ unsigned char j;

do{j = 10;

do{_nop_();}while(--j);

}while(--i);

}

/定时器0中断/

void timer0() interrupt 1//T0中断用来计数器溢出,超过测距范围

{flag=1; //中断溢出标志}

voidStartModule0()   //启动超声波模块

{TX0=1; //启动一次模块

Delay10us(2);

TX0=0;

}

voidStartModule1()   //启动超声波模块

{ TX1=1; //启动一次模块

Delay10us(2);

TX1=0;

}

/计算超声波所测距离并显示/

void Conut0(void)

{time0=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

S0=(float)(time0*1.085)*0.17; //算出来是MM

if((S0>=7000)||flag==1) //超出测量范围

{flag=0;}

}

void Conut1(void)

{time1=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

S1=(float)(time1*1.085)*0.17; //算出来是MM

if((S1>=7000)||flag==1) //超出测量范围

{flag=0;}

}

voidchushihua()

{ delay(1000);

TMOD= 0x01;

TH0= 0;

TL0= 0;

ET0 = 1;

EA= 1;

}

void ceju0()

{ StartModule0();//启动模块测距

while(!RX0);//当RX(ECHO信号回响)为零时等待

TR0=1;//开启计数

while(RX0);//当RX为1计数并等待

TR0=0;//关闭计数

Conut0();//计算距离

}

void ceju1()

{ StartModule1();//启动模块测距

while(!RX1);//当RX(ECHO信号回响)为零时等待

TR0=1;//开启计数

while(RX1);//当RX为1计数并等待

TR0=0;//关闭计数

Conut1();//计算距离

}



#include <reg52.h> //51头文件

#include <intrins.h> //包含nop等系统函数

sbit RX1 = P2^2;

sbit TX1 = P2^3;

sbit RX0 = P2^0;

sbit TX0 = P2^1;

sbit left_led1 = P3^3;

sbit right_led1 = P3^2;

sbit IN1 = P1^2;

sbit IN2 = P1^3;

sbit IN3 = P1^6;

sbit IN4 = P1^7;

sbit EN1 = P1^4;

sbit EN2 = P1^5;

sbitjdq1=P0^1;//继电器1

sbitjdq2=P0^0;//继电器2

sbitjdq3=P0^2; //继电器3

bit flag1,flag2,flag3;//标志位

#define left_motor_enEN1 = 1

#define right_motor_enEN2 = 1

#define left_motor_stopsIN1 = 0, IN2 = 0

#define right_motor_stopsIN3 = 0, IN4 = 0

#define left_motor_goIN1 = 0, IN2 = 1

#define left_motor_backIN1 = 1, IN2 = 0

#define right_motor_goIN3 = 1, IN4 = 0

#define right_motor_backIN3 = 0, IN4 = 1

unsigned char pwm_left_val = 70;

unsigned char pwm_right_val = 70;

unsigned char pwm_t;//周期

unsigned inttime1 = 0;

unsigned long S1 = 0;

unsigned inttime0 = 0;

unsigned long S0 = 0;

bitflag = 0;

void delay(unsigned int z)

{

unsignedintx,y;

for(x = z; x > 0; x--)

for(y = 110; y > 0 ; y--);

}

void Delay10us(unsigned char i)

{

unsigned char j;

do{

j = 10;

do{

_nop_();

}while(--j);

}while(--i);

}

/*定时器0中断*/

void timer0() interrupt 1

{

flag=1; //中断溢出标

}

voidStartModule0()

{

TX0=1;

Delay10us(2);

TX0=0;

}

voidStartModule1()

{

TX1=1;、

Delay10us(2);

TX1=0;

}

/*小车前进*/

void forward()

{

left_motor_go; //左电机前进

right_motor_go; //右电机前进

}

/*小车左转*/

voidleft_run()

{

left_motor_back;

right_motor_go;

}

/*小车右转 */

voidright_run()

{right_motor_back;

left_motor_go;}

/*void car_return()//小车返回

{ right_motor_back;

left_motor_back;

} */

voidcar_stop()

{right_motor_stops;//右电机停止

left_motor_stops;//右电机停止

}

/*定时器1中断输出PWM信号*/

void timer1() interrupt 3

{TH1 = (65536-250)/256; //

TL1 = (65536-250)%256;

TR1=0;

pwm_t++;//周期计时加

if(pwm_t ==255)

pwm_t = EN1 = EN2 = 0;

if(pwm_left_val == pwm_t)//左电机占空比

EN1 = 1;

if(pwm_right_val == pwm_t)//右电机占空比

EN2 = 1;

TR1=1;

}

/*计算超声波所测距离并显示*/

void Conut0(void)

{time0=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

S0=(float)(time0*1.085)*0.17;

if((S0>=7000)||flag==1)

flag=0;

}

}

void Conut1(void)

{

time1=TH0*256+TL0;

TH0=0;

TL0=0;

S1=(float)(time1*1.085)*0.17;

if((S1>=7000)||flag==1)

flag=0;

}

}

Voidchushihua()

{ delay(1000);

TMOD= 0x11;

TH1 = (65536-250)/256; //

TL1 = (65536-250)%256; //100HZ T1

TH0= 0;

TL0= 0;

ET1= 1;

ET0 = 1;

TR1 = 1;

EA= 1;

}

void ceju0()

{ StartModule0();//启动模块测距

while(!RX0);

TR0=1;//开启计数

while(RX0);//当RX为1计数并等待

TR0=0;//关闭计数

Conut0();//计算距离

}

void ceju1()

{ StartModule1();//启动模块测

while(!RX1);

TR0=1;//开启计数

while(RX1);//当RX为1计数并等待

TR0=0;//关闭计数

Conut1();

}

void main()

{chushihua();

while(1)

{

ceju0();

while(1)

{ if(left_led1 == 1 && right_led1 == 1)

{

forward();//前进

}

if(left_led1 == 1 && right_led1 == 0)

{

left_run();//左转

}

if(left_led1 == 0 && right_led1 == 1)

{

right_run();

}

if(left_led1 == 0 && right_led1 == 0)

{ car_stop();

delay(1000);

right_run();

delay(1000);

if((left_led1 == 0 && right_led1 ==1)|| (left_led1 == 1 && right_led1 == 1))

{for(;;)

{ if((left_led1 == 0 && right_led1 ==1)|| (left_led1 == 1 && right_led1 == 1) )

break;

}

}

else

{left_run();//左转

delay(1200);

}

}

ceju0();

ceju1();

if(S0<45)

{flag1=1;

flag2=0;

flag3=1;

break;}

if(S1<200)

{flag2=1;

break;

}

delay(20);

}

if(flag1==1)

{car_stop();

delay(100);

jdq1=0;

jdq2=0;

delay(8000);

jdq1=1;

jdq2=1;

flag1=0;

}

if(flag2==1)

{car_stop();

delay(100);

jdq3=0;

delay(4000);

jdq3=1;

flag2=0;

flag3=0;

}

}

}

机械臂程序:

#include<Servo.h>
Servoservo_pin_12;
Servoservo_pin_11;
Servoservo_pin_4;
voidsetup()
{servo_pin_4.attach(4);
servo_pin_12.attach(12);
servo_pin_11.attach(11);
}
voidloop()
{servo_pin_4.write(110);
delay(2);
servo_pin_12.write(35);
delay2);
while(1)
{
servo_pin_11.write(1);
delay(1000);
servo_pin_11.write(180);
delay(1000);
servo_pin_4.write(180);
delay(1000);
servo_pin_12.write(100);
delay(1000);
servo_pin_4.write(100);
delay(1000);
servo_pin_12.write(35);
delay(1000);
servo_pin_11.write(0);
delay(1000);
servo_pin_12.write(65);
delay(250);
servo_pin_4.write(179);
delay(1000);
servo_pin_12.write(35);
delay(250);
}
}

卸货程序:

#include<Servo.h>
Servoservo_pin_4;
voidsetup()
{servo_pin_4.attach(4);
}

void loop()
{servo_pin_4.write(110);
delay(2);
while(1)
{
servo_pin_4.write(10);
delay(1000);
servo_pin_11.write( 110);
delay(1000);

}

}



接受光强度

检测值

IN电压值

电压比较

输出信号

白线

I3+<I3-

P3^2输出低电平

黑线

I3+>I3-

P3^2输出高电平



4. 研究背景

4.1 市场需求分析

      近年随着劳动力成本不断上涨,工业领域“机器换人”的现象普遍,工业机器人市场与产业也因此逐渐发展起来。我国的机器人市场进一步加大,市场扩展的速度也进一步提高。工业机器人需求急剧上升,中国劳动力成本飞速上升促使工厂转型发展,从而促使机器人行业飞速发展,机器代人迫在眉睫。不仅仅在工业中机器人需求日益增加;养老、医疗等应用领域需求不断增长,我国工业机器人行业将迎来巨大的机遇和发展空间。目前长三角、珠三角等地已经开始大力推动服务机器人应用。但目前研发技术尚需提高,市场还在培育过程中,我国工业机器人仍在起步阶段,国内真正可以生产大型机器人的公司数量较少。

4.2 市场前景预测

      如今的智能运输机器人,可大大加速工厂里的工作效率,节省人力,同时也会应用到更多的其它领域。智能运输机器人通过特定的导航系统在固定的场地按照设置的路线完成货物的搬运。智能运输机器人与计算机控制的全自动化生产装配系统连接,可降低制造成本,提高劳动生产效率,并且节约能源、保护环境,降低企业事故的发生率。智能运输机器人在现代制造车间中准确地进行物料搬运操作具有较大的应用价值。因此,对于智能运输机器人的研究将有广大的前景。按照2017到2018年的出货量数据统计,机器人市场规模预计未来5年内,机器人生产平均增速将维持在13%左右,2017年达到28万台,2017年在全世界工厂中约增加140万个工业机器人,预计2019年时全球应用机器人将达到260万台。

对企业的利弊分析和所处环境评价一般通过SWOT模型来进行,通过swot分析,项目内部技术优势人才储备和外部条件进行综合和概括,进而分析如下:

4.3 产品定位

      本产品研发的目标就是实现工厂数字化与人机协作,为人们生活带来便利。

      制造业搬运机器人主要还集中应用于智能车间和智能仓储,智能运输机器人可以完成智能车间、智能仓储等提出的高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务。并且可多台智能运输机器人协同作业,行驶路线可以随着生产流程的调整而及时调整,可以同时搬运不同流水线上上产出来的不同批次产品,也可以将不同批次的产品分开储存。

      危险品行业中以自动驾驶和自动抓取为基础集成其他模块,智能运输机器人可用于辐射性物品运输、腐蚀性物品运输、炉料运送,减轻了工人的劳动强度和伤亡代价。并且可以在无尘车间自动运输提高了车间的无尘度解决了了无尘车间工作不方便,成本高等要求。

4.4 定价策略

      智能运输机器人属于多次性消费产品,根据不同顾客定制不同档次的产品。

      智能运输机器人相对其他行业来看,属于前期投入成本较高的行业,产品的盈利相对较难。每件产品的成本构成基本为:技术费+后期加工制作费+运营费。本产品目前的技术成较低,但是需求量会随着市场的需求而打开,所以从盈利角度分析前期可以走量,把价格定低,前期不以营利为目的,以打开市场为前期目标,随着技术的提高,市场的扩大再讨论盈利。

      与科技技术人员进行洽谈,根据厂家的要求,为他们提供部分不同的产品设计,并在某些产品上贴上专属标签。通过大量用户的使用达到宣传目的。待企业发展到一定规模后还可以进行创意授权转让等方式盈利。

我们提供前期工厂前期的安装程序的调试,以及后期的升级维护保养。

4.5 产品销售策略

1)目标市场STP分析

      投入期:与物流公司、生产企业等客户合作为主要宣传方式,与传媒公司签订合同让其制定专业的宣传单,广告等进行宣传。

      成长期:在投入期,主要通过体验店、广告宣传、媒体线上宣传等方式进行宣传。顾客通过对体验馆的参观,会加深对企业产品的了解,客流量增长速度加快,同时结合大力度的网络平台宣传,使企业产品走向更广的平台。

      成熟期:成熟期市场扩大,但增长速度明显减慢,并开始下降。开始从广度和深度上进一步开辟新市场,寻求新客户。服务内容革新,使服务多样化

2)营销模式

      公司通过采取实体与网络营销的模式,即线上线下营销方式,以100%的质量供给顾客,对不合格的产品,一律不出售,以保证企业和产品的声誉与形象。实现“以质取胜”的完美策略。

      通过新媒体技术进行推广,树立相关品牌,实现互利共赢的合作策略。

      制定层次分明的价格组合认知定价方式,提高顾客的让渡价格,增加顾客满意度。

      与相关的技术人员建立良好的关系,及时了解各方面的问题,完善企业产品。以高要求,高质量的水准进入市场。

      科技与互联网相结合,让客户随时掌握最新动态服务与营销产品。相关的后台售后服务也会获得相应的劳动价值。

      建立体验工厂,让厂家可以亲眼看见了解产品,近距离接触企业服务,推广产品,进行营销。

3)线上网络平台宣传

      随着网络的不断普及和电脑在大家的手中成为一种普遍拥有的电子设施,网购成为当今社会一种风靡一时的购物消费方式。建立网络平台成为一种必不可少的宣传手段,不仅要建立属于自己的网络 APP,同时还要拥有自己贴吧、微信公众号、微博等宣传销售平台。

4)与相关科技技术公司合作

      与相关科技技术公司进行合作,实现技术的高质量目的。因而使企业产品在帮助顾客的同时,也将其技术水品呈现出来,达到互利共赢的效果。

4.6 市场推广策略

      市场下方:通过线上与线下问卷调查进行调查分析意向企业,然后携带样品机同有关企业进行免费试用合作。

广告宣传:统计分析试用工厂采用该机器人带来的效益,与传统方式最对比,同传媒公司合作让其制定专业的宣传语录,广告牌等。

企业合作:支持机型定做,定期到合作企业进行产品维护保养,签订合同,跟企业直接结算货款,或进行按揭付款等方式。

5. 产品技术说明

5.1 技术解析

5.1.1 程序流程图

      字母代替的字句模块目的

      A 超声波模块1检测前方是否有物块

      B 驱动模块小车前进

      C 驱动模块 小车调整方向

      E 机械臂驱动 抓取物块

      F 超声波模块2 检测是否到达目的地

      M 寻迹检测是否走黑线

      K 驱动模块小车停止

      G 卸货模块卸货

5.1.2 I/O口分配

主控单片机(51单片机)

副控单片机1(arduino)

副控单片机2(arduino)

5.1.3 程序解析

驱动模块

      驱动模块硬件部分主要是利用PWM脉宽调制,来控制输出电压;再通过改变周期来控制输出频率进而控制电动机转速。下图是驱动模块电路图利用芯片L293D将脉冲信号转换成相应电压,该模块需要6个I/O口其中P1^2, P1^4,P1^3 控制左电机转速;P1^5,P1^6,P1^7 控制右电机转速

驱动芯片

      L293D(双H桥路)用单片机控制晶体管使之工作在占空比可调的开关状态,精确调整电机转速。下图是端口的状态与电机的状态的关系:

电源模块

图为电源电路图:其中芯片LM7805的作用是将7-8V的电压转换成5V电压,具有稳定电压的作用。

电源模块

寻迹模块

      寻迹模块电路图运用两个RPR220红外发射接收管,LM324是电压比较芯片。首先红外发射管发射红外光,光电三极管接受:(以U1为例)

寻迹模块

机械臂模块

      该模块是智能运货机器人最主要的模块,是本产品的核心,结构组成比较复杂;超声波传感器检测距离是0-15公分,当检测到有物块,主控单片机会打开继电器。

5.1.4 传感器工作原理

超声波传感器

      首先,提供2cm-400cm的非接触式距离感测功能;TRIG端口为触发测距给最少10us的高电平信程。模块发送八个40khz的方波,自动检测是否有信号返回;有信号返回,通过I/O口,ECHO输出一个高电平,高电平持续时间就是超声波从发射到返回的时间,测试距离=(高电平时间×声速)/2。

超声波模块

舵机原理

      舵机的控制信号是PWM信号脉冲,利用占空比的变化,改变舵机 位置。主要实现两个任务:第一产生20ms的周期信号,用定时器是现。第二调节脉宽,针对20ms脉冲周期,设置基本时间是:0.5ms;舵机参数:型号是DS3218mg,工作电压5-6.5V;扭矩20kg*cm最大转角180度

舵机模块

5.1.5代码分析

驱动(寻迹是和驱动配合使用)

超声波

根据时序图来编写超声波程序

5.2 产品竞争力说明

      ① 时刻关注市场中同类产品的技术,倾听客户的反应情况

      ② 提升产品的安全指数比如本产品在工作时,出现故障可报警提示,改进智能运输机器人的引导方式使用磁条式引导或激光式引导

      ③ 在后期的发展中我们将会把定位导航技术,语音识别技术以及视频识别技术增加机械臂的自由度 以及精度。应用到产品中提升竞争优势若出现山寨机,首先在法律上我国已经出台了侵犯知识产权和制售假冒伪劣产品得相关法律;成立了国家知识产权局,我们可以维护自己的知识产权。其次,不断提升自己产品的技术,质量以及安全指数。

5.3 产品成本分析

      从上表可知,成本价格是670元左右,然而这只是原型机的价格,并不具备商业价值,所以仍需继续研发,若想要真正投产该产品需要升级其中机械臂改成六自由度,加入GPS定位导航模块,能够利用摄像头识别所需要抓取的物块,增大动力驱动,可以进行人机交互。

5.4 生产制造要点

      首先该产品具备大规模制造的要求,从市场角度分析各大物流公司,运输行业都可以使用运货机器人,从技术角度分析,每个技术均已成熟并且已经运用到各行各业例如GPS定位导航技术已在共享单车上使用,机械臂已在机动车生产线上成熟使用;综上所述该产品具备大规模制造的条件。其次在大规模生产时,我们可根据不同的客户,量身定做。例如在物流运输车间,我们可以把在不同仓库的货物运输到同一地方。在食品制造车间,我们可根据食品质量轻,但是货物多,运输距离远这些特点来制作运货小车等等。


6. 作品实物图

7. 示例程序

* 本项目未获得作者开源授权,无法提供资料下载

S114】智能运输机器人

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