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【S121】履带智能搬运车
作品说明 |
作者：姜华苇 侯宇辰 孙得淋 李彦旭
单位：沈阳航空航天大学
指导老师：吴燕燕 王路平
智能化是当代社会的发展趋势，智能化不应仅局限于工业、农业、军事等高端领域，更应该被应用于生活实际中。扫地机器人、智能洗碗机等一系列的产品都已投入大批量的生产，并走入了人们的生活。
本项目设计的履带车不仅具备行为方式合理、灵活和高效的特征，其行进方式还能适应不同地表，实现越障等功能，具有活动范围广、躲避风险能力强的特点，展现了优异、稳定的移动能力，针对不同的使用范围，进行适当改进，即可投入使用，实现跟随搬运、超市理货、快递分拣、上下楼搬运货物等功能，方便了人们的日常生活，同时也可以在非结构化、不可预测的环境里代替人类完成侦察、探测、救险和反恐等任务。因此，本作品机器人设计应用广、可行性强，有着重要的理论研究意义和广阔的应用前景。
1. 作品设计
履带智能搬运车的设计分为行进部分、抓取部分、智能跟随部分。
1.1 行进部分设计
经过大量实验比较测试，相较于其它结构，如下图所示的结构在稳定性方面具有显著性的提升，不仅仅可以在平地行进，还有一定翻越障碍的能力。三节式的结构设计既可保持车体平稳，又能保证搬运重物时，货物不受损害。可以在较为复杂的地形上平稳行驶，还可以稳定翻越一定高度的障碍。在结构设计上，本着保持衡稳、减轻自重的原则，最大限度的减少套件的使用，尽可能保证结构紧凑、行进平稳灵活。履带车底座设计上，仿照了坦克的部分细节，利用弹簧特性使履带时刻紧绷，不松弛等。
作品说明
行进部分俯视图
行进部分近视图
1.2 传感器部分设计
底盘设有多个传感器。近红外传感接收器分别置于底盘各个方向(共计8个)，触碰传感器置于最前端。履带车可通过红外传感接受器检测到发射信号所处的位置，并进行智能跟随，通过编程及优化，可实现直线跟随及弯道跟随，保证了此履带车设计的实用性。当遇到不可逾越的障碍物时，触发触碰传感器可实现急停功能用以保证履带车自身安全。
传感器部分展示
1.3 机械手抓取功能
利用触碰传感器及红外传感接收器，履带车可实现自主探测货物并装运。红外传感器接收到信号后，则向货物靠近，直至触发触碰传感器则停止前行，即此时已行驶到货物所在位置。机械手启动工作，抓紧货物后可旋转180度实现携带并固定货物。继续行驶至下一目标地点。此机械手是经组装多种机械手并多次试验后，择优选取，具有结构合理、抓握力强、自由度高的优点，不仅可以实现多角度的抓取，而且在行进过程中货物不会因为颠簸而脱落。
机械手实物
2. 作品功能
此履带车结构紧凑，功能集中。应用范围广，实用性强。可用于各种需要体力搬运货物的场所。例如机场、火车站等需要搬运行李的场所。利用履带车的智能抓取功能将行李搬运至履带车上，并进行固定。而后利用履带车智能跟随功能，由人携带红外发射器，实现履带车的跟随。因在履带车上安装八个不同方位的红外接收器，使得履带车不仅可以实现直线跟随功能，更可以实现弯道跟随功能。因其底座为三截履带式，使得此履带车并不仅仅局限于在平地上使用，也可用于复杂的地形及楼梯攀爬等。也可用于为超市分拣员、快递员提供助力，减轻劳动强度，实现半智能化劳作。
在履带车前端加装摄像头，即可实现在非结构化、不可预测的环境里代替人类完成侦察、探测、救险和反恐等任务。因此作为工业机器人的一个重要分支，设计多功能智能履带车是具有实际意义的。
3. 作品创新点
此结构在行进稳定、且可平地行进，可越障。
底盘选用三节履带设计且结构紧凑、行进平稳灵活、自重轻，细节设计精巧，可投入实际生产。
利用传感器及相应程序实现智能化，使得此履带车不止局限于遥控器操作，更具有实际意义。
机械手也可智能化作业，且结构合理、抓握力强、可多角度的抓取。
此履带车可开发性好，根据用户不同需求可适当更改程序及外部部件，即可转换实现不同的功用，应用于各种场合及环境。
小车实物
轮子机构实物
4. 示例程序
| #include "config.h" #include "lib_io.h" #include "lib_arm.h"
/* 硬件安装说明： 输入端口1安装近红外传感器，装配在履带车中间，实现跟随红外信号直行 输入端口2安装近红外传感器，装配在履带车左侧，实现跟随信号左转 输入端口3安装近红外传感器，装配在履带车右间，实现跟随信号右转 输出端口4安装触碰传感器,装配在履带车中间,触发后履带车停止行进，实现避障 输出端口1安装左侧履带舵机 输出端口3安装右侧履带舵机 */
int main(void) { int i,j; unsigned int flag=1; //履带车状态，1为行走状态，0为避障停止状态
int a=10; int b; Initial_ARM(); //初始化硬件 Delay(1500); //延时，确保初始化完成 while(1) { if(Input(1,1)==1) //输入端口1的中间近红外传感器检测到信号 { LedIn(1,2); //输入端口1的LED亮灯，其他输入端口LED灭灯 LedIn(2,0); LedIn(3,0); LedIn(4,0); LedOut(1,1); LedOut(3,1); Servo(1,140); //输出端口1左侧履带正转 Servo(3,40); //输出端口3右侧履带正转 Delay(500); //延时一段时间 flag=1; //置履带车为行走状态 }
else if(Input(2,1)==1) //输入端口2的左侧近红外传感器检测到信号 { LedIn(1,0); LedIn(2,2); //输入端口2的LED亮灯，其他输入端口LED灭灯 LedIn(3,0); LedIn(4,0); LedOut(1,1); LedOut(3,1); Servo(1,120); //输出端口1左侧履带反转 Servo(3,120); //输出端口3右侧履带正转 Delay(500); flag=1; } else if(Input(3,1)==1) //输入端口3的右侧近红外传感器检测到信号 { LedIn(1,0); LedIn(2,0); LedIn(3,2); LedIn(4,0); LedOut(1,1); LedOut(3,1); Servo(1,60); //输出端口1左侧履带正转 Servo(3,60);//输出端口3右侧履带反转 Delay(500); //转动一定角度 flag=1; } if (Input(4,1)==1) //输入端口4的触碰传感器触发 { flag=0; LedIn(1,0); LedIn(2,0); LedIn(3,0); LedIn(4,2); LedOut(1,0); LedOut(3,0); Act_Stop(); Delay(3000); Servo(1,40); //输出端口1左侧履带正转 Servo(3,140); //输出端口3右侧履带正转 Delay(5000); } } return(1); } |
5. 结束语
履带车是近几年发展起来的一种高科技设备，也是工业机器人的一个重要分支。本作品设计不仅构建了智能履带车基本构造，更加以改进，在细节上使履带车在前进平稳性、运输稳定性、跟随智能性上得以提升，使其更具有实际生产价值。智能履带车是近代自动控制领域中的一项新技术，并已成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分，相信智能履带车在以后必将发挥更大的功用，为人们的出行及工作提供更大的便利。* 本项目未获得作者开源授权，无法提供资料下载。
