智能应用型搬运机器人设计
2021-08-16张志勇
李 爽 张志勇 于 跃 杨 威 赵 航
（长春大学旅游学院，吉林 长春 130000）
1 研究相关背景
智能应用型搬运机器人集合了机械、精准计算、智能微处理等多个领域。搬运机器人发展的技术是一个科学技术共同发展的一个综合性的结果，同时，是为社会产生了一个重大影响的一门科学技术，它的发展加强了本国的经济发展。它由国家批量制造，提高生产效率的同时降低人的劳动强度以及时间成本，这是从社会发展的必然结果以及人类本身发展的一个需求。另一方面它是生产力和人类自身发展的需求的一个基本过程，随着社会经济的发展，人们在不断探讨自然过程中和认知自然过程中，意识到了自然过程中可以代替人们去从事复杂和繁重的体力劳动，这也是人们在科技发展过程中的一个最终结果。
2 研究意义
智能时代的来临让机器人得到了现代化的运用，给我们的生活带来了便捷，也可以说是它推动了科技的进一步发展。随着科技的发展智能搬运机器人将逐渐被运用到各个领域，但由于智能搬运机器人成本较高，所以还不能被广泛的为大众所使用，但是它却给广大的人民群众带来了大大的益处，提高了工作上的效率，减少了时间成本为劳动者带来了便利，调查发现智能搬运机器人有广大的发展空间，它在许多的领域还没有应用，所以对我们的研发以及实行都有很大的益处。并且我们发现校园里在搬运上有很大的漏洞，工作人员的辛苦劳作始终在效率上提不高，而这恰恰是我们要解决的问题，把效率提上去，把时间减少下来，做到不耗时不耗力并且有效的成果。
3 硬件构成
执行机构：执行驱动装置并发出系统指令。
驱动机构：驱使执行机构运动的机构，按照控制系统发出的指令信息为信号。
控制机构：负责系统的管理，通讯以及运动并向微机发出指令信息。
表1为机器人技术参数。
表1
4 软件系统
基于Arduino通过雷达检测传感器，扫描前方是否有障碍物。如有障碍物，则将信息输出至串口，并显示到液晶屏上最终将传递在机器人的后台上。
4.1 全自动感应：当障碍物进入其感应范围则输出高电平，
障碍物离开感应范围则自动延时关闭高电平，输出低电平。
4.2 两种触发方式：(可跳线选择)
4.2.1 不可重复触发方式：即感应输出高电平后，延时时间段一结束，输出将自动从高电平变成低电平。
4.2.2 可重复触发方式：即感应输出高电平后，在延时时间段内，如果有障碍物在其感应范围，如图1后台控制智能机器人实施指令代码、图2机器人软件系统流程图所示。
图1
图2
5 任务描述及代码编写
5.1 任务描述
由于现代科技的进步及在各个行业的广泛使用，社会倡导了校园搬运机器人的推广，并从校园的劳动力上体现出了搬运的实质，对搬运机器人提前做好路线规划，然后根据已经规划好的路线，把物体从目的地搬运到重点，随着两次搬运的位置不同来进行调试来完成此次任务。
5.2 工作流程及应用程序编写
完成最终测试目的需求在机器人身上需要安装机械手臂来进行搬运物件，在搬运期间需要重视两个问题：第一，确保机械臂能有足够的力量搬运物件；第二，机械臂的力量要确保本次工作的完成以及没有任何损坏。这两个问题都可以通过安装在机械抓手上在力学传感器的数值进行确保，在进行代码编译过程中，注意使用分层结构化的方法，把编译程序分成若干个子代码程序。
如图3智能搬运机器人程序编写流程图所示。
图3
6 运行的不足以及改进
由于每次所夹持的东西具有不同性，因此要求抓手力度适中，保证夹持东西不跌落，并且抓手的受力面积足够大，这样能够确保工件所受压力不大的情况下，产生足够的摩擦力确保抓手能够抓起物体。并且在多次的运行以及调试下，我们从中发现抓手的力度虽然适中但它的平衡能力较差一些，智能系统的方向识别也是我们需要提升的地方。在调试的过程中为了要避免机器人碰撞和姿态方面的调整，我们决定在人工智能的基础上增加语音识别，把施令者的声音录入系统以便在工作的过程中出现不应该出现的问题。为了让我们的机器人更加得智能化，下一个作战的目标就是在原本的基础上可以更加的灵活运用自己机能本身。
7 系统优势
7.1 防止货物擦伤碰撞：当人在搬运货物时，也许会因操作不规范和疏忽而造成物体的损坏，但由搬运机器人来搬运就能尽量的避免这一操作而造成的经济损失。
7.2 调节能力良好：通过后台监控系统进行数据分析和远程控制。
7.3 运输的距离：搬运机器人系统能够有效地在校园进行任意站点运输，减少人力资源浪费从而来节约时间的成本。
7.4 工作环境：搬运机器人可在人员不适应或有安全隐患的环境下工作。
7.5 安全性：搬运机器人被控制的路线非常精准，在行驶路径上遇到障碍物会自动进行躲避，避免在校园内发生不必要的碰撞从而达到安全性的提高。
8 发展趋势
随着社会经济的逐渐增长，智能搬运机器人在各个行业领域已经出现的极为频繁。在自动化程度越来越高、高速化、采用模块化结构的智能下，做出了搬运机器人行业上发展的趋势分析，电子商务、物流以及电子信息在迅速发展的社会带来物流量上的大幅提升，智能化物流装备这个社会高物流效率等方面做出大幅度的贡献，智能搬运机器人已经成为各个行业必不可缺少的重要工具。各个行业的领域也开始相互的使用起来，并在一些枯燥、乏味且劳动力需求大的地方更为有效的发展，同时在校园内部提高了生产效率，降低时间以及人工成本，大幅度减少了物流及供应链物流环节的浪费。
