李博倫 田甜

摘要

本文設(shè)計(jì)一種基于Arduino單片機(jī)的全自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)巡檢小車，該小車具有收發(fā)信號(hào)、智能識(shí)別貨物所在地、自動(dòng)取貨、將貨物自動(dòng)運(yùn)送至不同貨倉(cāng)處、貨物危險(xiǎn)報(bào)警、循跡、行進(jìn)距離精準(zhǔn)控制等諸多功能。為實(shí)現(xiàn)上述功能，本設(shè)計(jì)共分為若干個(gè)模塊：前后輪驅(qū)動(dòng)電路模塊、無線通信模塊、光電開關(guān)循跡計(jì)步模塊、循跡模塊、機(jī)械臂舵機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、火焰?zhèn)鞲衅骱途凭珎鞲衅鞯饶K。在電機(jī)驅(qū)動(dòng)部分采用四輪PWM驅(qū)動(dòng)電路，用于轉(zhuǎn)向控制和速度控制;315M無線通信模塊用于貨架與小車間發(fā)送與接受信號(hào)，小車可根據(jù)接收信號(hào)分辮倉(cāng)庫(kù)位置;光電開關(guān)循跡計(jì)步模塊則利用循跡傳感器，用以期獲得較為精確的轉(zhuǎn)向值與行進(jìn)距離;火焰及酒精傳感器等模塊用于探測(cè)危險(xiǎn)物品，進(jìn)行危險(xiǎn)報(bào)警;其中，將尋跡傳感器與改造后的車輪相配合是本設(shè)計(jì)的一大特色。本設(shè)計(jì)的亮點(diǎn)與創(chuàng)新處在于可全自動(dòng)完成模擬倉(cāng)儲(chǔ)與貨運(yùn)環(huán)境，不需要人為千涉。

【關(guān)鍵詞】全自動(dòng) 無線通信 光電開關(guān)循跡計(jì)步 PWM驅(qū)動(dòng)電路 機(jī)械臂 危險(xiǎn)報(bào)警

在2018年的今天，倉(cāng)儲(chǔ)是商品流通的重要環(huán)節(jié)之一，也是物流活動(dòng)的重要支柱。我國(guó)倉(cāng)儲(chǔ)發(fā)展的方向是充分利用己有的倉(cāng)儲(chǔ)資源的倉(cāng)儲(chǔ)社會(huì)化和專業(yè)化功能，加速滿足社會(huì)生產(chǎn)發(fā)展和促進(jìn)物流效率提高的倉(cāng)儲(chǔ)標(biāo)準(zhǔn)化。為解決了倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)需要大量人力的問題，我們受自動(dòng)駕駛技術(shù)的啟發(fā)，設(shè)計(jì)全自動(dòng)智能倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)小車，它為幫助廠商加快物資流動(dòng)的速度，降低成本，保障生產(chǎn)的順利進(jìn)行提供了一種高效合理的倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)模式。

1 方案設(shè)計(jì)

擬設(shè)計(jì)一種基于Arduino單片機(jī)的全自動(dòng)倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)巡檢小車，該小車具有收發(fā)信號(hào)、智能識(shí)別貨物所在地、自動(dòng)取貨運(yùn)貨、貨物危險(xiǎn)報(bào)警、行進(jìn)距離精準(zhǔn)控制等諸多功能。為此我們模擬了簡(jiǎn)易倉(cāng)庫(kù)環(huán)境，總體設(shè)計(jì)圖如圖1所不。

智能小車功能：

功能一：實(shí)現(xiàn)前進(jìn)、后退、左轉(zhuǎn)、右轉(zhuǎn)、后退等基本動(dòng)作。

功能二：與倉(cāng)庫(kù)實(shí)現(xiàn)無線通信。

功能三：智能識(shí)別不同貨物位置。

功能四：通過輪胎周長(zhǎng)準(zhǔn)確控制行進(jìn)距離、轉(zhuǎn)向。

功能五：機(jī)械臂夾持、搬運(yùn)貨物。

功能六：危險(xiǎn)貨物報(bào)警。

2 單元電路及軟件模塊設(shè)計(jì)

我們采用Arduino單片機(jī)來控制小車，Arduino具有簡(jiǎn)潔高效、技術(shù)開源、成本低等諸多優(yōu)勢(shì)。

2.1 無線通信模塊

利用315M無線通信模塊，于模擬倉(cāng)庫(kù)1與倉(cāng)庫(kù)2安裝315M數(shù)據(jù)發(fā)射模塊，并用單片機(jī)控制小車上的315M超再生數(shù)據(jù)接收模塊?？蓪?shí)現(xiàn)小車與倉(cāng)庫(kù)間數(shù)據(jù)的無線收發(fā)。

2.2 紅外傳感器模塊

在倉(cāng)庫(kù)處使用紅外傳感器與315M無線通信模塊相配合。當(dāng)貨物抵達(dá)倉(cāng)庫(kù)時(shí)，紅外傳感器感知貨物，并控制無線通信模塊向小車發(fā)送特定數(shù)據(jù)。小車根據(jù)接受模塊所接受數(shù)據(jù)，按照特定軌跡行進(jìn)即可實(shí)現(xiàn)對(duì)倉(cāng)庫(kù)（即對(duì)貨物所在處）的智能識(shí)別。

2.3 循跡模塊

循跡模塊我們使用的是TCR5000紅外反射光電開關(guān)尋跡傳感器。經(jīng)過討論，我們使尋跡傳感器與小車車輪相配合，將車輪改造成黑白相間，通過計(jì)算傳感器觸碰黑線的次數(shù)即經(jīng)過輪胎的周長(zhǎng)，使傳感器能精確感知小車的行進(jìn)距離，發(fā)揮穩(wěn)定。

2.4 機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)模塊

機(jī)械臂驅(qū)動(dòng)模塊由舵機(jī)完成，舵機(jī)用于控制電路板接受來自信號(hào)線的控制信號(hào)，控制電機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)。待小車到達(dá)倉(cāng)庫(kù)點(diǎn)后，通過小車前方的紅外探頭與程序控制，車身前部的機(jī)械手夾持臂可以對(duì)貨物進(jìn)行夾持，穩(wěn)定后返回出發(fā)點(diǎn)，完成貨運(yùn)功能。

2.5 巡檢

巡檢功能主要分為兩個(gè)：

（1）對(duì)有無貨物的巡檢，即有貨物放到貨倉(cāng)時(shí)小車啟動(dòng)并前往收到貨物的貨倉(cāng)的位置搬運(yùn)貨物，無貨物時(shí)小車則保持靜止?fàn)顟B(tài);

（2）對(duì)貨物安全的檢查，當(dāng)貨物是高溫或者酒精等易燃品（揮發(fā)或?yàn)⒙┏鰜頃r(shí)），小車在抵達(dá)位置后會(huì)檢測(cè)該危險(xiǎn)品并報(bào)警，起到防患于未然的作用。

3 結(jié)論

本課題對(duì)以單片機(jī)作為中心控制器的智能車控制系統(tǒng)進(jìn)行了研究，從硬件和軟件兩方面對(duì)智能小車進(jìn)行了設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中，我們了解到我國(guó)的機(jī)器人教育還處于初級(jí)階段，而智能小車的研究為機(jī)器人控制理論的學(xué)習(xí)奠定了扎實(shí)的基礎(chǔ)，因此本課題具有一定的現(xiàn)實(shí)意義。誠(chéng)然，我們所設(shè)計(jì)的倉(cāng)儲(chǔ)貨運(yùn)巡檢智能小車的“智能”是有限的，由于傳感器受到自身性能的影響，傳感器獲得的信息非常有限。隨著傳感器種類的增多，一個(gè)強(qiáng)大的智能系統(tǒng)應(yīng)該是一個(gè)多傳感器系統(tǒng)，也是信息感知的新的研究方向。

參考文獻(xiàn)

[1]何立民.單片機(jī)應(yīng)用系統(tǒng)設(shè)計(jì)[M].北京：航天航空大學(xué)出版社，2005.

[2]陳懂.智能小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的研究與實(shí)現(xiàn)[M].南京：東南大學(xué)儀器科學(xué)與工程系，2005.

[3]周斌，李立國(guó)，黃開勝.智能車光電傳感器布局對(duì)路徑識(shí)別的影響研究[J].電子產(chǎn)品世界，2006（09）：33.

[4]何希才，姜余祥.電動(dòng)機(jī)控制電路應(yīng)用實(shí)例[M].北京：中國(guó)電力出版社，2005.