CN207058610U - 一种具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种全自动运行的物料搬运机器人。目的是提供一种基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，该机器人应具有自主识别功能并可自主运行，并且成本较低的特点。技术方案是：一种基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，包括底盘以及安装在底盘下的若干个驱动轮；其特征在于：底盘上还安装有若干个用于循迹行走的循迹模块、协调控制各部件工作的单片机、对图像信号进行处理的PC机以及对各部件供电的电池，底盘上方竖直安装有两个采用步进电机驱动的滑轨丝杆、一个由滑轨丝杆带动着作升降运动的旋转储物台以及安装在旋转储物台上方的工业摄像头。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种全自动运行的物料搬运机器人，尤其是具有对物料进行图像识别功能的全自动运行的物料搬运机器人。
背景技术
物料搬运机器人是一种集自主视觉感知，自主实施拨取动作，自主移动至指定位置以及自主搬运指定物料的机器人。更简单地说，物料搬运机器人可以实现全自动搬运指定物料的功能。它涵盖了多方面学科的知识，包括传感器技术、图像处理、机构学、电子控制工程、计算机编程技术以及相关的人工智能方面的优秀成果。它集中体现着目前机电一体化技术的前沿发展水平。然而，现有的物料搬运机器人仅仅停留在试验展示阶段，且成本较高，无法进行实际应用。
实用新型内容
本实用新型的目的是克服上述背景技术存在的不足，提供一种基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，该机器人应具有自主识别功能并可自主运行，并且成本较低的特点。
本实用新型提供的技术方案是：
一种基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，包括底盘以及安装在底盘下的若干个驱动轮；其特征在于：底盘上还安装有若干个用于循迹行走的循迹模块、协调控制各部件工作的单片机、对图像信号进行处理的PC机以及对各部件供电的电池，底盘上方竖直安装有两个采用步进电机驱动的滑轨丝杆、一个由滑轨丝杆带动着作升降运动的旋转储物台以及安装在旋转储物台上方的工业摄像头；所述驱动轮为麦克纳姆轮；所述单片机通过蓝牙装置与PC机通讯。
所述旋转储物台包括连接滑轨丝杠的升降平台以及可绕竖直轴线转动以拨动物料的若干个挡板以及与若干个挡板一一配合的舵机。
若干个挡板包括两个拨取挡板和两个拨出挡板，由对应布置的MG995舵机一一带动。
所述旋转储物台通过DS04-NFC舵机可绕竖直轴线转动地定位在升降平台上。
所述循迹模块包括底盘上使用的3个循迹模块，其中1个循迹模块中的四个红外传感器分别两两放置于底盘的前后端，另1个循迹模块中的四个红外传感器分别两两放置于底盘的左右端，分别控制机器人前后左右方向上的路径循迹，最后一个循迹模块的四个红外传感器围成正方形的形状放置在中间部分，使机器人准确对齐物料存放区。
所述工业摄像头通过数据线与PC机连接，以将图像信息传输给PC机中VisualStudio平台上进行处理，实现图像的识别功能。
本实用新型的特点是：
1、单片机(优选MK60DN512ZVLL10)用于控制协调循迹模块、旋转储物台、驱动轮以及工业摄像头的操作；图像处理在PC机上实现，利用蓝牙模块制定协议，实现单片机与PC之间的通信。
2、使用四个麦克纳姆轮作为移动机构部分，分别由4个减速电机带动，可以在不用机器人本身转向的情况下实现不同方向的移动，可以减少因机器人本身转向带来的时间消耗，从而提高了机器人的工作效率。
3、采用四个与舵机配合的拨取挡板对物料实现拨取功能；其中两个拨进，两个拨出，从而确保拨进、拨出都能准确地实现。
4、使用3个循迹模块，使机器人的行走循迹更加稳定准确，同时使机器人可以在合适位置拨取物料，使物料搬运精确，提高了效率。
5、旋转储物台可通过旋转分批次拨取实现多物料的搬运；并可同时搬运两种物品。
本实用新型的有益效果在于：通过使用PC机，使用Visual Studio平台，利用开源的OpenCV函数库来处理图像，增加了识别的物品种类，提高了识别的精度。单片机以1块K60处理器作为核心部件并进行集成开发设计，能够满足机器人的自主移动，自主抓取指定物体等功能。自主化程度高，研发制做成本相对较低，结构简单，有利于实现机器人的自主化和小型化。
附图说明
图1是本实用新型立体结构示意图。
图2是本实用新型底盘上3个循迹模块的分布位置示意图。
图3是本实用新型的通讯关系示意图。
图4是本实用新型的控制总流程示意图。
图5是本实用新型局部控制流程示意图。
图中有：1、工业摄像头；2、步进电机；3、旋转储物台；4、滑轨丝杠；5、拨取挡板；6、麦克纳姆轮；7、PC机；8、减速电机；9、红外传感器；10、DS04-NFC舵机；11、升降平台；12、MG995舵机；13、拨出挡板；14、储物平台挡板。
具体实施方式
以下所述乃本实用新型的一种较普遍的实现方式，也就是说，本实用新型专利并不局限于这一种实现方式。因此，只要是使用相同或相似手段达到本实用新型专利的技术或使用效果时，都应纳入本实用新型专利的保护范围之内。
附图所示的基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的物料搬运机器人，包括底盘、一个旋转储物台、连接储物台与丝杠的升降平台11、二个安装步进电机的滑轨丝杆、四个拨取挡板、一个单片机、一台PC机、四个减速电机、四个麦克纳姆轮、三个循迹模块、一个工业摄像头以及二块12V电源。使得不同硬件能够达到协同配合，自主完成指定动作。
本实用新型所述的底盘上的4个减速电机与2块L298N电机驱动模块相连，电机驱动模块与单片板相连。4个减速电机分别安装一个麦克纳姆轮，使得在机器人本身不转向的情况下实现不同方向的移动。
所述底盘上安装有循迹模块(即红外循迹模块)，用于控制机器人的行走路线，以及修正机器人的行走路线、确定机器人的位置。
进一步，本实用新型在底盘下使用了3个循迹模块(如图2所示)，其中1个循迹模块中的四个红外传感器分别两两放置于底盘的前、后，另1个循迹模块中的四个红外传感器分别两两放置于底盘的左、右，分别控制机器人前后左右方向上的路径循迹，最后一个循迹模块的四个红外传感器围成正方形的形状放置在中间部分，使机器人准确对齐物料存放区。循迹模块在机器人不同的运动情况下发送给K60(即K60控制板)不同的信号，电机驱动模块根据信号控制电机的运动。3个循迹模块具有反馈作用，当机器人偏离指定的路线时，循迹模块将会自动感应到并发送有别与上述的信号至K60，按照与前述相同的控制方式驱动减速电机，使机器人回归至指定的运动路线，以便完成后续的动作。
本实用新型采用4个MG995舵机和1个DS04-NFC舵机。DS04-NFC舵机是360度舵机，安装在2个滑轨丝杆之间的升降平台上，与储物台配合，实现储物台的旋转。2个MG995舵机与储物台上的2个拨取挡板配合，2个MG995舵机与滑轨丝杆之间的升降平台上的2个拨取挡板配合，实现了对物料的拨进与拨出。将同一块12V电源分成两路降压供电，提高了电路的稳定性。
本实用新型采用2个步进电机与2个大功率的步进电机伺服器连接，伺服器再与单片机连接，步进电机带动滑轨丝杆移动，使位于2个滑轨丝杆中间的平台上下移动，从而使与平台固定连接的旋转储物台、拨取挡板、物料挡板上下移动。
本实用新型采用一个1500W像素的工业摄像头与PC机连接，把拍照的图像传输给PC机中的Visual Studio平台上，利用Opencv库函数编写的程序进行处理，实现图像的识别功能。
进一步，本实用新型借助Visual Studio平台以及OpenCV库，摄像头所连的PC机与单片机之间又采用信号通讯，当机器人移动到物料识别位置时，K60板通过蓝牙装置给PC机一个信号，PC机控制摄像头拍照，之后机器人等待PC机处理图像，PC机将摄像头获取到的图像和PC机中预存的图像比对，设置一个阈值，当相似度大于阈值时，则认为摄像头拍照的物料是需要的物料，PC机再通过蓝牙装置发送拨取的指令给单片机，单片机接受到指令后再发送拨取动作信号给和拨取挡板配合的舵机，把物料拨取到储物台中。拨取完一区域后的物料后自动移动到下一区域执行相同命令，如此循环，直至该次任务结束。若在任务执行期间旋转储物台已满，则触发中断使机器人去放置物料。若拨取完所有区域，此时不管旋转储物台是否已满，都会执行相应的放置物料程序。
Claims (6)
1.一种基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，包括底盘以及安装在底盘下的若干个驱动轮；其特征在于：底盘上还安装有若干个用于循迹行走的循迹模块、协调控制各部件工作的单片机、对图像信号进行处理的PC机(7)以及对各部件供电的电池，底盘上方竖直安装有两个采用步进电机(2)驱动的滑轨丝杆(4)、由滑轨丝杆带动着作升降运动的旋转储物台(3)以及安装在旋转储物台上方的工业摄像头(1)；所述驱动轮为麦克纳姆轮(6)；所述单片机通过蓝牙装置与PC机通讯。
2.根据权利要求1所述的基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，其特征在于：所述旋转储物台包括连接滑轨丝杠的升降平台以及可绕竖直轴线转动以拨动物料的若干个挡板以及与若干个挡板一一配合的舵机。
3.根据权利要求2所述的基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，其特征在于：若干个挡板包括两个拨取挡板(5)和两个拨出挡板(13)，由对应布置的MG995舵机(12)一一带动。
4.根据权利要求3所述的基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，其特征在于：所述旋转储物台通过DS04-NFC舵机(12)可绕竖直轴线转动地定位在升降平台上。
5.根据权利要求4所述的基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，其特征在于：所述循迹模块包括底盘上使用的3个循迹模块，其中1个循迹模块中的四个红外传感器(9)分别两两放置于底盘的前后端，另1个循迹模块中的四个红外传感器分别两两放置于底盘的左右端，分别控制机器人前后左右方向上的路径循迹，最后一个循迹模块的四个红外传感器围成正方形的形状放置在中间部分，使机器人准确对齐物料存放区。
6.根据权利要求5所述的基于K60和OpenCV的具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人，其特征在于：所述工业摄像头通过数据线与PC机连接，以将图像信息传输给PC机中Visual Studio平台上进行处理，实现图像的识别功能。
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| CN201720730276.4U CN207058610U (zh) | 2017-06-22 | 2017-06-22 | 一种具有图像识别功能的全自动物料搬运机器人 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109634278A (zh) * | 2018-12-17 | 2019-04-16 | 贵州大学 | 一种十字方格循迹和多颜色识别的物料搬运小车 |
-
2017
- 2017-06-22 CN CN201720730276.4U patent/CN207058610U/zh not_active Expired - Fee Related
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