CN108107889A - 一种自带分拣装置的高效率物流小车 - Google Patents
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Abstract
一种自带分拣装置的高效率物流小车，包括动力***、循迹***、避障模块、抓取机构、分拣***、供电模块和控制模块，所述循迹***和动力***都安装在小车底盘的底部，所述避障模块安装在小车底盘的前端上，所述抓取机构设置在小车底盘的右侧上，所述分拣***设置在小车底盘的左侧上，所述供电模块与控制模块设置在小车底盘的中部上；所述循迹***包括八个灰度传感器和用于防干扰的底盘照明灯，所述每个灰度传感器上配有一个底盘照明灯。本发明提供了一种自带分拣装置的高效率物流小车，能够实现高效、廉价的短距离物流运输，且集成了智能循迹、自动避障、机械爪抓取及自动分拣等功能，大大提高了物流小车的效率和适应性。
Description
技术领域
本发明涉及物流小车技术领域，尤其是涉及一种自带分拣装置的高效率物流小车。
背景技术
随着现代企业生产经营方式的变革和市场外部条件的变化，以降低原材料成本和进行产品技术开发来降低产品成本的空间越来越小，这使得他们把目光转向有着“第三利润源泉”的物流环节上来。而传统的自给自足式的物流服务不管从经济效益上还是***化、专业化程度上都无法与专业的第三方物流企业相比，这使得越来越多的企业为了优化企业资源配置和增强市场竞争优势，将不属于企业核心竞争力范畴的物流业务外包，促使中国第三方物流(ThirdPartyLogistics)正处在高速发展的道通上。
与传统人力与半自动物流管理模式相比，物流小车可提供高效，廉价的物流方案，大大缩短了物流时效，降低了人力成本，提高了第三方物流的竞争力。而现有的智能物流小车，一般仅能实现单个物料的搬运，没有自动装料、分拣、卸料的功能，且需要多个附属设备同时配合才能完成工作，成本较高且***较为复杂。
发明内容
为了克服现有物流小车存在效率较低、集成度低、配套设备复杂的缺陷，本发明提供了一种自带分拣装置的高效率物流小车，能够实现高效、廉价的短距离物流运输，且集成了智能循迹、自动避障、机械爪抓取及自动分拣等功能，大大提高了物流小车的效率和适应性。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种自带分拣装置的高效率物流小车，包括动力***、循迹***、避障模块、抓取机构、分拣***、供电模块和控制模块，所述循迹***和动力***都安装在小车底盘的底部，所述避障模块安装在小车底盘的前端上，所述抓取机构设置在小车底盘的右侧上，所述分拣***设置在小车底盘的左侧上，所述供电模块与控制模块设置在小车底盘的中部上；
所述循迹***包括八个灰度传感器和用于防干扰的底盘照明灯，所述每个灰度传感器上配有一个底盘照明灯；其中四个灰度传感器作为寻线传感器并排布置在小车底盘前端底部上；另外四个灰度传感器作为定位传感器前后成列的布置在小车底盘底部左侧上；
所述抓取机构包括包括机械臂模块、翻转模块和抓取模块；所述机械臂模块包括两个舵机支架、两个一级臂舵机、两个一级机械臂、两个二级臂舵机和两个二级机械臂，所述两个一级臂舵机分别通过两个舵机支架安装在小车底盘的前后两侧上，所述两个一级机械臂的下端分别安装在相应的一级臂舵机输出轴的舵盘上，所述两个二级臂舵机分别安装在相应的一级机械臂的上端上，两个二级机械臂的左端分别安装在相应的二级臂舵机输出轴的舵盘上；
所述翻转模块包括两个翻转舵机和一个碳纤维杆，所述两个翻转舵机分别安装在相应的二级机械臂的右端上，且其输出轴的舵盘通过碳纤维杆夹持件分别与所述碳纤维杆的前后两端连接；
所述抓取模块包括机械爪舵机、联动爪臂和可调夹具，一个弧形爪子对应一个联动爪臂，所述机械爪舵机固定在碳纤维杆上，所述机械爪舵机输出轴的舵盘通过联动爪臂与可调夹具连接，所述抓取模块设置有三个且左右并排呈一列等间隔布置；
所述分拣***包括亚克力下板、亚克力上板、步进电机、一个带轮、三个惰轮、皮带、滑块和物料盒，所述亚克力上板位于亚克力下板的上方且两者之间通过隔离柱连接，所述亚克力下板上设有长方形闭合轨道，所述亚克力上板上在与亚克力下板相对应位置上设有长方形槽孔，所述物料盒位于所述亚克力上板的上方，每个物料盒对应一个滑块且其底部通过短轴穿过长方形槽孔与滑块固定连接，所述短轴与所述长方形槽孔形成滑动副；
所述步进电机安装在在亚克力下板上，所述一个带轮、三个惰轮均位于所述亚克力上板与亚克力下板之间，且一个带轮与三个惰轮分别布置在长方形闭合轨道的四个角处，所述步进电机的输出轴与带轮连接，所述带轮通过皮带与惰轮连接，所述滑块固定在皮带的外侧上且与长方形闭合轨道形成滑动副。
进一步，所述动力***包括六个直流电机、两个福来轮前轮和四个橡胶后轮，每个直流电机分别通过电机座安装在小车底盘底部上，四个橡胶后轮一字排开布置在小车底盘底部的后侧上，两个福来轮前轮和四个橡胶后轮分别安装在相应的直流电机的输出轴上。
再进一步，所述避障模块包括远红外传感器和L形支架，所述远红外传感器通过所述L形支架安装在小车底盘前端上。
再进一步，所述控制模块包括stm32f103单片机、直流电机驱动器和步进电机驱动器，所述stm32f103单片机分别与直流电机驱动器和步进电机驱动器连接，所述直流电机驱动器与所述六个直流电机连接，所述步进电机驱动器与所述步进电机连接。
更进一步，所述供电模块包括八节18650锂离子电池、5V稳压模块和LTC3780稳压模块，所述八节18650锂离子电池分别与所述5V稳压模块和LTC3780稳压模块电连接，所述5V稳压模块与所述stm32f103单片机电连接，所述LTC3780稳压模块分别与灰度传感器、远红外传感器、直流电机驱动器、步进电机驱动器、一级臂舵机、二级臂舵机、翻转舵机电连接。
本发明的有益效果主要表现在：能够实现高效、廉价的短距离物流运输，且集成了智能循迹、自动避障、机械爪抓取及自动分拣等功能，大大提高了物流小车的效率和适应性。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明的循迹***示意图。
图3是抓取机构的结构示意图。
图4是分拣***的结构示意图。
图5是供电模块和控制模块示意图。
图6是避障模块示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步描述。
参照图1～图6，一种自带分拣装置的高效率物流小车，包括动力***1、循迹***、避障模块3、抓取机构4、分拣***5、供电模块6和控制模块7，所述循迹***和动力***1都安装在小车底盘的底部，所述避障模块3安装在小车底盘的前端上，所述抓取机构4设置在小车底盘的右侧上，所述分拣***5设置在小车底盘的左侧上，所述供电模块6与控制模块7设置在小车底盘的中部上；
所述循迹***包括八个灰度传感器12和用于防干扰的底盘照明灯13，所述每个灰度传感器12上配有一个底盘照明灯13；其中四个灰度传感器作为寻线传感器并排布置在小车底盘前端底部上；另外四个灰度传感器作为定位传感器前后成列的布置在小车底盘底部左侧上；
所述抓取机构4包括包括机械臂模块、翻转模块和抓取模块；所述机械臂模块包括两个舵机支架16、两个一级臂舵机17、两个一级机械臂21、两个二级臂舵机18和两个二级机械臂22，所述两个一级臂舵机17分别通过两个舵机支架16安装在小车底盘的前后两侧上，所述两个一级机械臂21的下端分别安装在相应的一级臂舵机17输出轴的舵盘上，所述两个二级臂舵机18分别安装在相应的一级机械臂21的上端上，两个二级机械臂22的左端分别安装在相应的二级臂舵机18输出轴的舵盘上；
所述翻转模块包括两个翻转舵机19和一个碳纤维杆23，所述两个翻转舵机19分别安装在相应的二级机械臂22的右端上，且其输出轴的舵盘通过碳纤维杆夹持件24分别与所述碳纤维杆23的前后两端连接；
所述抓取模块包括机械爪舵机20、联动爪臂25和可调夹具26，一个弧形爪子对应一个联动爪臂25，所述机械爪舵机20固定在碳纤维杆23上，所述机械爪舵机20输出轴的舵盘通过联动爪臂25与可调夹具26连接，所述抓取模块设置有三个且左右并排呈一列等间隔布置；
所述分拣***5包括亚克力下板27、亚克力上板29、步进电机30、一个带轮31、三个惰轮32、皮带33、滑块34和物料盒35，所述亚克力上板29位于亚克力下板27的上方且两者之间通过隔离柱28连接，所述亚克力下板27上设有长方形闭合轨道，所述亚克力上板29上在与亚克力下板27相对应位置上设有长方形槽孔，所述物料盒35位于所述亚克力上板29的上方，每个物料盒35对应一个滑块34且其底部通过短轴穿过长方形槽孔与滑块34固定连接，所述短轴与所述长方形槽孔形成滑动副；
所述步进电机30安装在在亚克力下板27上，所述一个带轮31、三个惰轮32均位于所述亚克力上板29与亚克力下板27之间，且一个带轮与三个惰轮分别布置在长方形闭合轨道的四个角处，所述步进电机30的输出轴与带轮31连接，所述带轮31通过皮带33与惰轮32连接，所述滑块34固定在皮带33的外侧上且与长方形闭合轨道形成滑动副。
进一步，所述动力***1包括六个直流电机8、两个福来轮前轮9和四个橡胶后轮10，每个直流电机8分别通过电机座11安装在小车底盘底部上，四个橡胶后轮10一字排开布置在小车底盘底部的后侧上，两个福来轮前轮9和四个橡胶后轮10分别安装在相应的直流电机8的输出轴上。
再进一步，所述避障模块3包括远红外传感器15和L形支架14，所述远红外传感器15通过所述L形支架14安装在小车底盘前端上。
再进一步，所述控制模块7包括stm32f103单片机37、直流电机驱动器38和步进电机驱动器39，所述stm32f103单片机37分别与直流电机驱动器38和步进电机驱动器39连接，所述直流电机驱动器38与所述六个直流电机8连接，所述步进电机驱动器39与所述步进电机30连接。
更进一步，所述供电模块6包括八节18650锂离子电池34、5V稳压模块35和LTC3780稳压模块36，所述八节18650锂离子电池34分别与所述5V稳压模块35和LTC3780稳压模块36电连接，所述5V稳压模块35与所述stm32f103单片机37电连接，所述LTC3780稳压模块36分别与灰度传感器12、远红外传感器15、直流电机驱动器38、步进电机驱动器39、一级臂舵机17、二级臂舵机18、翻转舵机19电连接。
如图1所示，四个橡胶后轮10一字排开，两个福来轮9作为前轮，构成六轮驱动***，提供稳定的动力、实现灵活转向。车辆运行中，由循迹***、避障模块3反馈信号至控制模块7，控制模块7处理信号控制动力***1、抓取机构4、分拣***5完成工作。
如图2所示，所述循迹***包括：独立的8路灰度传感器12、底盘照明灯13和固定铜柱。其中4路灰度传感器作为寻线传感器由铜柱固定在车前端前轮轴线处；另4路灰度传感器作为定位传感器由铜柱固定在车右侧。灰度传感器12均配有用于防干的底盘照明灯13。
如图3所示，舵机支架16将一级臂舵机17固定在小车底板，一级臂舵机17上装一级机械臂21，一级机械臂21顶端通过二级臂舵机18连接二级机械臂22，二级机械臂22通过翻转舵机19连接碳纤杆连接件24和碳纤杆23，碳纤杆23上固定三对联动爪臂25，爪头部安装可调夹具26。两级机械臂和翻转机构的联动控制可实现物块的自由移动和翻转。通过调节机联动爪臂25开度、闭合力度和可调夹具26角度，可使可调夹具与物块接触紧密。
如图4所示，滑块34上部安装物料盒35。通过控制步进电机30旋转角度，控制固定在皮带33上的滑块34和物料盒35位置，通过其与抓取机构4的联动控制，可以实现物块按需排放，即完成了自动分拣。
如图5所示，所述供电模块包括：八节18650锂离子电池34、5V稳压模块35、LTC3780稳压模块36。其中5V稳压模块供电单片机，LTC3780稳压模块供电传感器、电机驱动、步进电机驱动、舵机。
stm32f103单片机37根据信号反馈，通过直流电机驱动器38、步进电机驱动器39控制整车。
如图6所示，所述避障模块位于小车最前端，远红外传感器14镶嵌于L形支架15内。
本发明的工作原理如下：
第一步：调节至合适状态
根据所抓取物块形状及质量特点，调节机械爪爪身25开度、闭合力度和可调夹具26角度，使可调夹具与物块接触紧密。。将一级机械臂21、二级机械臂22调整至初始位置。根据工况设定小车运动速度和机械臂运动速度。
第三步：启动控制
打开控制开关，小车按既定程序开始工作。
首先通过六路直流电机8驱动两个福来轮前轮9、四个橡胶后轮10，车辆开始前进。
第三步：自动循迹和避障
小车寻迹***为闭环控制，车前方四个灰度传感器12反馈信号，stm32f103单片机37根据灰度传感器12不同的反馈信号，小车可进行直行，左右小拐，左右大拐等调整，以确保小车在规定的路线上稳定地行走
第四步：物体抓取及安放
首先由车右侧四个灰度传感器12反馈信号，stm32f103单片机37根据灰度传感器12不同的反馈信号预判小车是否已到位。检测到到位以后经过一系列减速后停车。小车进入物料抓取状态，stm32f103单片机37根据预设的舵机动作控制多路舵机实现抓取与安放的功能。
第五步：分拣
分拣装置控制程序主要为stm32f103单片机37控制步进电机30，带动物料盒35的运动，并配合抓取机构4的动作。
由此，本发明能够高效地实现物品的抓取，搬运，自动分拣，码垛等功能，并可以根据物体形状，尺寸进行调节，模块化的设计可以使其更方便地控制。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种自带分拣装置的高效率物流小车，其特征在于：包括动力***、循迹***、避障模块、抓取机构、分拣***、供电模块和控制模块，所述循迹***和动力***都安装在小车底盘的底部，所述避障模块安装在小车底盘的前端上，所述抓取机构设置在小车底盘的右侧上，所述分拣***设置在小车底盘的左侧上，所述供电模块与控制模块设置在小车底盘的中部上；
所述循迹***包括八个灰度传感器和用于防干扰的底盘照明灯，所述每个灰度传感器上配有一个底盘照明灯；其中四个灰度传感器作为寻线传感器并排布置在小车底盘前端底部上；另外四个灰度传感器作为定位传感器前后成列的布置在小车底盘底部左侧上；
所述抓取机构包括包括机械臂模块、翻转模块和抓取模块；所述机械臂模块包括两个舵机支架、两个一级臂舵机、两个一级机械臂、两个二级臂舵机和两个二级机械臂，所述两个一级臂舵机分别通过两个舵机支架安装在小车底盘的前后两侧上，所述两个一级机械臂的下端分别安装在相应的一级臂舵机输出轴的舵盘上，所述两个二级臂舵机分别安装在相应的一级机械臂的上端上，两个二级机械臂的左端分别安装在相应的二级臂舵机输出轴的舵盘上；
所述翻转模块包括两个翻转舵机和一个碳纤维杆，所述两个翻转舵机分别安装在相应的二级机械臂的右端上，且其输出轴的舵盘通过碳纤维杆夹持件分别与所述碳纤维杆的前后两端连接；
所述抓取模块包括机械爪舵机、联动爪臂和可调夹具，一个弧形爪子对应一个联动爪臂，所述机械爪舵机固定在碳纤维杆上，所述机械爪舵机输出轴的舵盘通过联动爪臂与可调夹具连接，所述抓取模块设置有三个且左右并排呈一列等间隔布置；
所述分拣***包括亚克力下板、亚克力上板、步进电机、一个带轮、三个惰轮、皮带、滑块和物料盒，所述亚克力上板位于亚克力下板的上方且两者之间通过隔离柱连接，所述亚克力下板上设有长方形闭合轨道，所述亚克力上板上在与亚克力下板相对应位置上设有长方形槽孔，所述物料盒位于所述亚克力上板的上方，每个物料盒对应一个滑块且其底部通过短轴穿过长方形槽孔与滑块固定连接，所述短轴与所述长方形槽孔形成滑动副；
所述步进电机安装在在亚克力下板上，所述一个带轮、三个惰轮均位于所述亚克力上板与亚克力下板之间，且一个带轮与三个惰轮分别布置在长方形闭合轨道的四个角处，所述步进电机的输出轴与带轮连接，所述带轮通过皮带与惰轮连接，所述滑块固定在皮带的外侧上且与长方形闭合轨道形成滑动副。
2.如权利要求1所述的一种自带分拣装置的高效率物流小车，其特征在于：所述动力***包括六个直流电机、两个福来轮前轮和四个橡胶后轮，每个直流电机分别通过电机座安装在小车底盘底部上，四个橡胶后轮一字排开布置在小车底盘底部的后侧上，两个福来轮前轮和四个橡胶后轮分别安装在相应的直流电机的输出轴上。
3.如权利要求2所述的一种自带分拣装置的高效率物流小车，其特征在于：所述避障模块包括远红外传感器和L形支架，所述远红外传感器通过所述L形支架安装在小车底盘前端上。
4.如权利要求3所述的一种自带分拣装置的高效率物流小车，其特征在于：所述控制模块包括stm32f103单片机、直流电机驱动器和步进电机驱动器，所述stm32f103单片机分别与直流电机驱动器和步进电机驱动器连接，所述直流电机驱动器与所述六个直流电机连接，所述步进电机驱动器与所述步进电机连接。
5.如权利要求4所述的一种自带分拣装置的高效率物流小车，其特征在于：所述供电模块包括八节18650锂离子电池、5V稳压模块和LTC3780稳压模块，所述八节18650锂离子电池分别与所述5V稳压模块和LTC3780稳压模块电连接，所述5V稳压模块与所述stm32f103单片机电连接，所述LTC3780稳压模块分别与灰度传感器、远红外传感器、直流电机驱动器、步进电机驱动器、一级臂舵机、二级臂舵机、翻转舵机电连接。
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