CN117621968A - 一种物料运输小车 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种运输小车，包括：本体；搬运部，设置在所述本体一侧；所述搬运部为机械臂；交互***，设置在所述本体相对于搬运部的另一侧；行走部，设置在所述本体的底部。以及一种物料运输小车的控制方法，包括:交互***接收工位代码及所需机物料编号，控制行走部行进至需要搬运的物料处；搬运部根据物料形状以及物料编号，抓取物料并转移至所述物料运输小车的本体上；所述物料运输小车基于预设路线行进至运输终点，并通过搬运部将物料取出。本发明提供的物流运输小车通过设置搬运部，可以自动对物料进行搬运，不需要人工，并且可以通过交互***指定具体的物料种类，工位，以及按照预设线路行进，可以随时完成搬运和配送工作，提高了效率。
Description
技术领域
本发明涉及运输设备领域，具体涉及一种物料运输小车。
背景技术
动车组检修和客车检修的物料运输工作中所需的机物料需要班组员工自己去材料室领取，员工有效生产时间降低。即使有搬运工具或者车辆，也没有设置固定的运输线路，物料的领取及运输并不及时，碰到下班或者周末无法及时领到机物料，耽误生产时间。同时物料清点困难，费时，给配车造成困难。容易出现物料拿多了或者拿少了，也可能出现拿错，如果装配错误更加会影响产品质量。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种物料运输小车，可以实现自动装料，自动寻路，不需要人工搬运，提高了维修和物料清点的效率。
基于上述目的，本发明提供的一种物料运输小车，包括：本体；搬运部，设置在所述本体一侧；所述搬运部为机械臂；交互***，设置在所述本体相对于搬运部的另一侧；行走部，设置在所述本体的底部。
优选的，所述本体包括：底盘，物料架，设置在所述底盘上；所述物料架为多层框架，且具有承载物料的平板；且所述物料架只占所述底盘的部分空间。
优选的，所述搬运部包括第一机械臂和第二机械臂，设置在所述物料架后端位于所述底盘上剩余的空间上。
优选的，还包括，驱动轮以及并排设置的多组从动轮；
所述驱动轮通过电机驱动旋转。
优选的，所述交互***，包括触摸屏，
所述触摸屏安装在所述本体相对于搬运部的另一侧。
优选的，交互***还包括：图像识别***、侧面障碍物识别***、控制器、激光雷达传感器、寻迹传感器；
图像识别***、侧面障碍物识别***、激光雷达传感器、寻迹传感器采集数据后发送至控制器，对数据进行处理，控制物料运输小车运动。
优选的，所述控制器包括车轮控制模块，与电脑实现通信连接，
所述车轮控制模块接受上位机发送的速度与转向指令，读取增量式编码器返回的信号并计算转速，并将指令转速通过RS485发送给电机驱动器。
本发明还提供了一种物料运输小车的控制方法，包括:
交互***接收工位代码及所需机物料编号，控制行走部行进至需要搬运的物料处；
搬运部根据物料形状以及物料编号，抓取物料并转移至所述物料运输小车的本体上；
所述物料运输小车基于预设路线行进至运输终点，并通过搬运部将物料取出。
优选的，所述预设路线依据预设方案预先储存至控制器中，并与所述工位代码和物料编号形成对应关系；
寻迹模块基于所述预设路线保证所述物料运输小车正常行驶。
优选的，还包括图像传感器对运行轨迹线进行识别，反馈控制器，实现位置的寻迹控制；
同时，所述图像传感器扫描所述物料运输小车周围数据，获取轮廓、位置、高度、距离数据，并将数据传输至控制器，控制所述物料运输小车进行避障。
本发明的首要改进之处为与现有技术比，本发明达到的有益效果是：本发明提供的一种物料运输小车，包括：本体；搬运部，设置在所述本体一侧；所述搬运部为机械臂；交互***，设置在所述本体相对于搬运部的另一侧；行走部，设置在所述本体的底部。本发明还提供了一种物料运输小车的控制方法，包括:交互***接收工位代码及所需机物料编号，控制行走部行进至需要搬运的物料处；搬运部根据物料形状以及物料编号，抓取物料并转移至所述物料运输小车的本体上；所述物料运输小车基于预设路线行进至运输终点，并通过搬运部将物料取出。本发明提供的物流运输小车通过设置搬运部，可以自动对物料进行搬运，不需要人工搬运，并且可以通过交互***指定具体的物料种类，工位，以及按照预设线路进行行进，可以随时完成搬运和配送工作，提高了效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的物料运输小车立体示意图；
图2为本发明实施例提供的物料运输小车主视图；
图3为本发明实施例提供的物料运输小车俯视图；
图4为本发明实施例提供的物料运输小车侧视图。
附图标记说明：驱动轮1；从动轮2；第一机械臂3；第二机械臂4；人机交互***5；图像识别***6；第一物料板7；第二物料板8；第三物料板9；电池箱10；侧面障碍物识别***11；微机控制箱12；寻迹传感器13；机械臂控制器14；第一激光雷达传感器15、第二激光雷达传感器16。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合具体实施方式对本发明作进一步的详细说明。
如图1～图4所示，本发明提供的物料运输小车包括：包括本体；所述本体包括底盘，物料架，设置在所述底盘上，所述物料架包括多层框架，且具有承载物料的平板或物料盒，具体的包括第一物料板7、第二物料板8和第三物料板9，且所述物料架只占所述底盘的部分空间。
搬运部，设置在所述本体一侧；所述搬运部为机械臂，具体的，所述搬运部包括第一机械臂3和第二机械臂4，设置在所述物料架后端位于所述底盘上剩余的空间上。最优选的，所述机械臂选用2台6轴关节机器人，设计专用夹具如图4所示的第一夹具31和第二夹具41，对物品进行抓取，专用夹具有三个夹头，夹具可以旋转±900。放在物料平板的指定位置，下料时由机器人直接将物料平板整体移出，放在指定的工位。
交互***，设置在所述本体相对于搬运部的另一侧；所述交互***具体包括触摸屏，所述触摸屏安装在所述本体相对于搬运部的另一侧；交互***还包括：图像识别***6、侧面障碍物识别***11、控制器、激光雷达传感器15和16、寻迹传感器13；
图像识别***6、侧面障碍物识别***11、激光雷达传感器15和16、寻迹传感器13采集数据后发送至控制器，控制器设置在所述微机控制箱12内。所述控制器对数据进行处理，控制物料运输小车运动。
所述控制器包括车轮控制模块，与电脑实现通信连接，所述车轮控制模块接受上位机发送的速度与转向指令，读取增量式编码器返回的信号并计算转速，并将指令转速通过RS485发送给电机驱动器。
行走部，设置在所述本体的底部，所述行走部还包括，驱动轮1以及并排设置的多组从动轮2；所述驱动轮1通过电机驱动旋转。
本发明还提供了一种物料运输小车的控制方法，交互***接收工位代码及所需机物料编号，控制行走部行进至需要搬运的物料处；
搬运部根据物料形状以及物料编号，抓取物料并转移至所述物料运输小车的本体上；所述物料运输小车基于预设路线行进至运输终点，并通过搬运部将物料取出。所述预设路线依据预设方案预先储存至控制器中，并与所述工位代码和物料编号形成对应关系；寻迹模块基于所述预设路线保证所述物料运输小车正常行驶。还包括图像传感器对运行轨迹线进行识别，反馈控制器，实现位置的寻迹控制；
同时，所述图像传感器扫描所述物料运输小车周围数据，获取轮廓、位置、高度、距离数据，并将数据传输至控制器，控制所述物料运输小车进行避障。
按照本发明，以下为一些本发明具体技术参数和细节的实施例，均在上述技术方案范围内。所述物料运输小车采用锂电池单次充电后连续运行20公里。锂电池的充电时间可以在2小时完成，实现快速充电。小车可承重300公斤的运输任务，适应工厂内小配件运输任务的需求。
采用两个直流无刷轮毂电机进行差速控制驱动轮运转，控制电路采用微机***作为主控制器，接受控制指令，采集实时转速、通过运算并将速度指令发送给驱动器。控制器还包含循迹电路、串口调试、触摸屏控制及指示灯。
物料运输小车可以实现单电机控制单个车轮的双轮差速驱动，并能准确快速响应接收到速度和方向指令，驱动运输车运行和转向。物料运输小车可以以最高车速1米/s在水泥、油漆等一般路面上行驶，运输车速度0m/s-1m/s的加速时间控制在1秒以内。物料运输小车可以在100以内的缓坡进行上、下坡运行，微机***可以根据坡道自动调整运输车运行速度，保证运输车能匀速运行。物料运输小车可以在较窄路面实现100-150cm转弯半径转向。
物料平板里设置有物料编码的位置号，机器人根据物料编码位置号放置配件，同时也供机器人进行位置识别。物料平板里的物料是根据工位进行定置的，到达工位后，由机器人将物料存放盒整体移出并放置在工位指定位置，由操作人员将配件取出，机器人再将物料平板放回运输运输车，然后到下一个工位。每一个物料平板由一个单片机控制，实现配件盒内位置编码功能，物料平板背面两侧设有±24V的导轨，为物料平板提供电源。
物料运输小车运输物料的过程为：
操作者通过在触摸屏上输入工位代码及所需机物料编号，从而指引物料运输小车从二级库中取出配件进行运输工作。通过物料运输小车平台，可编程序控制器及微机***交互终端和各种传感器进行***集成从而实现运输车的环境感知和***交互终端。障碍物图像识别***由运输车通过激光雷达、图像识别、深度、颜色等传感器采集周围环境信息，可以实现地图构建、路径规划、图像处理、目标跟随、障碍处理等功能。***交互终端通过无线通讯模块、图像识别模块、智能寻迹模块等可以实现接受和发送人机交互指令、控制物料运输小车的运动。
本发明搭载两台六轴关节机器人进行物料的抓取和下料，设计与之配套的3层物料平板，物料平板里根据配件形状定置位置，机器人通过抓取物料平板来提升抓取效率，为满足不同环境的上、下料操作需要，两台机器人可同时对左右两侧的物料架上物料进行抓取和存放动作，从而真正做到智能上、下料，智能运输到位。
采用PLC编程语言自主编制一套机器人与触摸屏的人机交互控制程序，实现机器人与微机控制的智能化，程序包含机器人运行的角度值、位置值、运行精度等，储存有机器人的零点值。
位置寻迹程序完成运输车定位运行，图像传感器对运行轨迹线进行识别，反馈微机***实现位置的寻迹控制，操作员只需要输入位置编码，运输车会自动运行到指定位置，程序已经设定了所有位置信息，反馈至微机运算后发出指令。
障碍物识别采用图像识别传感器完成，在运输车运行的过程中4只图像识别传感器对周围3600无死角进行扫描，可以识别轮廓、位置修正、高度、距离等扫描信息传回微机***运算处理，指挥运输车电机驱动器运行，实现对周围环境的识别。
物料运输小车整体采用铝合金车身，搭载一块LCD触摸屏作为输入源，运输车前方配置反射式红外传感器来进行循迹。三层物料架高度分别为280mm，430mm和560mm，到达指定工位后，两台六轴关节机器人将第一层物料卸完后，再进行下一层物料的卸料，直至三层物料卸料完毕，每一层的物料和配件装料位置也是根据工位号的物料需求顺序进行编码，车后搭载两台六轴关节机器人进行装料卸料。机器人根据设定的程序完成三层物料的装卸工作。
物料运输小车控制器
车轮控制器是控制智能运输物料运输车运行的核心部件。控制器与电脑实现通信连接，车轮控制器接受上位机发送的速度与转向指令，读取增量式编码器返回的信号并计算转速，并将指令转速通过RS485发送给电机驱动器。此外控制器还需控制车灯以及接受无线控制信号。因此本项目选用物料运输车总体设计分为:车轮驱动控制模块、无线接收模块、循迹模块、电源模块、图像处理模块、安装在工位上的无线发射模块等六个模块。
***工作的流程：首先由安装在各工位的无线发射模块发射请求信号,运输车通过无线接收模块接收各个基点发射的请求信号送微机处理,微机控制循迹模块和步进电机按照优先顺序前往目的地完成物料的装配并返回原处待命。运输车可以在规定的区域内随时接收各个基点发射的请求信号,直至完成全部任务后回到原点。
本发明的位置控制采用微机控制，预先在***内设置车间厂房的运行轨迹线，轨迹线安装有传感器，运输车在轨迹线内运行。并对全部要到达的位置进行编码，微机***向驱动控制器发出指令，运输车根据预先设置好的轨迹地图运行。
微机***通过比较雷达信号和图像传感器返回信号来规避障碍物，对前方来车和人进行判断。在每个工位上安装有位置传感器，运输车到达预定工位后接受传感器信号后停止。
在控制***设计时，采用C语言编制运行程序实现各项功能，此部分是运输车的核心部分，起着控制运输车所有运行状态的作用,具有导向和决策的功能。以达到物料运送、无线请求响应的功能。
***的总体流程是通过自动方式的无线寻迹,等待无线发射的请求信号,接收信号并响应信号控制运输车按既定的轨迹到达目的地,完成物料输送并取消请求信号回到原点等待下个请求信号。信号的接收是根据请求顺序响应顺序与之相同,如果同时请求按照既定的优先级进行响应。
在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者***不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者***所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者***中还存在另外的相同要素。
以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出的是，上述优选实施方式不应视为对本发明的限制，本发明的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明的精神和范围内，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种物料运输小车，其特征在于，包括：
本体；
搬运部，设置在所述本体一侧；所述搬运部为机械臂；
交互***，设置在所述本体相对于搬运部的另一侧；
行走部，设置在所述本体的底部。
2.根据权利要求1所述的物料运输小车，其特征在于，所述本体包括：
底盘，
物料架，设置在所述底盘上；所述物料架为多层框架，且具有承载物料的平板；
且所述物料架只占所述底盘的部分空间。
3.根据权利要求2所述的物料运输小车，其特征在于，
所述搬运部包括第一机械臂和第二机械臂，设置在所述物料架后端位于所述底盘上剩余的空间上。
4.根据权利要求2所述的物料运输小车，其特征在于，还包括，驱动轮以及并排设置的多组从动轮；
所述驱动轮通过电机驱动旋转。
5.根据权利要求1所述的物料运输小车，其特征在于，所述交互***，包括触摸屏，
所述触摸屏安装在所述本体相对于搬运部的另一侧。
6.根据权利要求5所述的物料运输小车，其特征在于，交互***还包括：图像识别***、侧面障碍物识别***、控制器、激光雷达传感器、寻迹传感器；
图像识别***、侧面障碍物识别***、激光雷达传感器、寻迹传感器采集数据后发送至控制器，对数据进行处理，控制物料运输小车运动。
7.根据权利要求6所述的物料运输小车，其特征在于，所述控制器包括车轮控制模块，与电脑实现通信连接，
所述车轮控制模块接受上位机发送的速度与转向指令，读取增量式编码器返回的信号并计算转速，并将指令转速通过RS485发送给电机驱动器。
8.一种物料运输小车的控制方法，其特征在，包括:
交互***接收工位代码及所需机物料编号，控制行走部行进至需要搬运的物料处；
搬运部根据物料形状以及物料编号，抓取物料并转移至所述物料运输小车的本体上；
所述物料运输小车基于预设路线行进至运输终点，并通过搬运部将物料取出。
9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，所述预设路线依据预设方案预先储存至控制器中，并与所述工位代码和物料编号形成对应关系；
寻迹模块基于所述预设路线保证所述物料运输小车正常行驶。
10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，还包括图像传感器对运行轨迹线进行识别，反馈控制器，实现位置的寻迹控制；
同时，所述图像传感器扫描所述物料运输小车周围数据，获取轮廓、位置、高度、距离数据，并将数据传输至控制器，控制所述物料运输小车进行避障。
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