一种智能物流搬运机器人

童丹绘 傅思炜 朱凯

摘 要：对用于物流搬运的机器人进行研究，设计出了智能物流搬运机器人。通过主控板的控制，实现对机器人运动、扫描读取任务、机械手抓取放置物料、识别物料操作的协调控制，实现物料的搬运自动化，减少劳动力的投入，降低生产成本，提高企业竞争力。

关键词：搬运;主控板;自动化

0 引言

随着网络商业的发展，物流行业也随之兴起，物流在全国范围内普及了起来。与此同时，由于劳动力成本的大幅度提升，使工业自动化备受关注，而物流搬运机器人就是其中之一。物流搬运机器人，其核心在于应用单片机的灵活性与多用性实现自动化物料识别与搬运，实现物品搬运顺序优化。另外，结合二维码的读取和openmv摄像头的智能物品识别，做到精确定位抓取与放置，真正实现物料搬运的智能化。

1 智能物流搬运机器人系统

本机器人系统主要是由自主移动模块、视觉检测识别模块、抓取放置模块构成。自主移动模块作为基层搭载了其余模块，三个模块通过主控板传递信息，并由主控板控制完成搬运任务。

机器人运作流程：从出发点出发，到固定位置识别扫描二维码读取任务，二维码给出搬运物料顺序以及物料具体颜色、大小、形状信息，并将信息传回到主控芯片并显示在交互屏幕上。自主移动模块根据信息移动到物料存放区，通过openmv摄像头对物料进行识别，并根据任务移动到对应位置，移动模块配合抓取放置模块将物料放置到相应区域。完成任务后，机器人返回出发区。

2 机器人核心板设计

本物料搬运的自控部件的控制器采用AVR单片机为核心。电源部分采用LM2576稳压，输入可达6～35V。在稳压芯片的输入和输出侧通过电解电容和贴片电容进行滤波。以ATmega2560单片机为主导，加上晶振和复位电路组成AVR最小系统，并通过接插件引出其输入输出引脚至扩展板，并辅以电源引脚，方便传感器和舵机等信号的接入输出，CH340作为传输芯片。

模块化设计：整个主控板主要有三个部分即最小系统板，主板，电机驱动。这样设计方便了模块的更换，增大了板子的易用性，减少维修成本。设置两个电源接口，建议分别接入7.8V电池与12V电池。7.8V电池接口通过LM2575稳压至5V给传感器与最小系统板供电;又单独引出一路到pwm I/O口对应的VCC上，方便舵机等需要高电压的电子器件，降低接线难度。12V单独给驱动供电，比起单电源设计降低了稳压芯片的压力，降低了发热，提升了稳定性。

3 机器人抓取放置模块设计

抓取放置模块：考虑到机器人的稳定性，减少抓取与放置的机械误差，因此在机械臂的选择上尽量减少其自由度，加大可控程度，使機器人整体运行更加稳定。本机器人机械手采用三自由度设计，两个自由度用于定位物料所在位置，另一个自由度用于控制抓取物料松紧程度。

传动设计说明：两个齿轮一个为与舵机连接的主动轮，另一个为从动轮，两个连接有机械手的齿轮相互配合使其同时张开同时收缩。采用极简设计，用最简单的结构打印数个爪子，利用铜柱连接起来，组成机械手，较大的张开角保证了较高的容错率，大大的降低了失误概率。

4 机器人识别模块设计

识别采用自带主控芯片的openmv摄像头，摄像头通过数据线与主控进行串口通讯，当摄像头将二维码信息传输到主控芯片内，主控将根据传输回来的信息结合相应算法进行路径规划，做到准确抓取，准确放置。另外，摄像头还用于物料物理特征的识别读取，将读取信息传回主控芯片与任务信息做出对比后，自主规划路线抓取相应物料并放置。

5 结束语

本文提出了一种物流搬运自动化的实施方案。该方案能够自主进行任务读取与物料搬运，实现了一定程度上的自动化，能够大大减少劳动力成本的投入。

参考文献

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