搬運機器人

孫元龍

本設(shè)計以飛思卡爾單片機為主控芯片，設(shè)計出一個能夠通過機械手搬運不同顏色物體到指定位置的搬運機器人。該設(shè)計由電源模塊，電機模塊，灰度傳感器模塊，舵機模塊等組成。通過灰度傳感器對指定路線的尋跡，顏色傳感器對物體顏色的識別，機械手對物塊的抓取，最終實現(xiàn)搬運的流程。

關(guān)鍵詞：舵機 灰度傳感器 顏色傳感器 尋跡

1. 背景與意義

隨著經(jīng)濟的發(fā)展，科技的進步，機器人不僅在工業(yè)中被廣泛使用，也逐漸地走到我們的生活中，幫助我們?nèi)祟惛玫赝瓿梢恍┦虑椤Ｎ覀兯熘形璧笝C器人，掃地機器人，救援機器人等，在工業(yè)上機器人節(jié)省了大量的人力和物力，提高了工作效率，在生活中使得我們的生活更加的方便。

2. 系統(tǒng)方案設(shè)計

2.1主控芯片

單片機是將計算機的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計算機，通常在芯片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定時/計數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)、系統(tǒng)時鐘及系統(tǒng)總線等。因此，在選單片機的時候，我們用128與51進行對比，根據(jù)內(nèi)存大少，串口數(shù)目，我們采用128作為我們的主控芯片。

2.2電源模塊

采用LM2596芯片將鋰電池轉(zhuǎn)為DC12V和DC5V分別為直流電機和單片機供電。

2.3 電機

采用直流減速電機，重量輕，使用方便，能夠提供較大的轉(zhuǎn)矩。可以用pwm進行調(diào)速，容易控制。

2.4電機驅(qū)動

選用L298N，該驅(qū)動是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達(dá)46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達(dá)3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。

2.4 尋跡

采用灰度傳感器，灰度傳感器是模擬傳感器，灰度傳感器利用光敏電阻對不同顏色的檢測面對光的反射程序不同，其阻值變化在的原理進行顏色深淺檢測?；叶葌鞲衅饔幸恢话l(fā)光二極管和一只光敏電阻，安裝在同一面上。在有效的檢測距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出白光，照射在檢測面上，檢測面反射部分光線，光敏電阻檢測此光線的強度并將其轉(zhuǎn)換為機器人可以識別的信號。

由于搬運的場地比較反光，紅外對管不能夠很好的尋跡，而采用灰度傳感器則可以很好的實現(xiàn)尋跡，使得機器人沿著設(shè)定的路線行走。

2.5 舵機

采用金屬舵機，可以通過PWM的調(diào)節(jié)使得舵機轉(zhuǎn)動相應(yīng)的角度，從而使得機械手能夠抓取物體。

2.6顏色傳感器

物體具有不同的顏色，通過顏色傳感器對不同物體的識別，識別出后通過機械手抓取物體，機器人通過相應(yīng)的路線，把物體送達(dá)指定位置。

3. 總體設(shè)計框圖

4. 功能測試

1. 機器人能夠通過灰度傳感器正確尋跡，實踐證明在場地反光的情況下，灰度傳感器的尋跡效果要比紅外對管好。

2. 機器人通過尋跡到達(dá)指定位置可以通過顏色傳感器識別物體顏色

3. 機械手能夠抓取物塊

4. 物塊可以被運送到指定位置

5. 總結(jié)

通過本次的機器人制作，不僅提高了我們的動手實踐能力，讓我們把理論知識與實踐結(jié)合起來，也增強了我們的團隊協(xié)作能力，提高了我們解決實際問題的能力。

參考文獻

[1]一種智能搬運機器人的設(shè)計與實現(xiàn)[J]. 王文憑，李天培，馮根生.？？計算機測量與控制. 2011（02）

[2]機器人比賽中直流電機驅(qū)動電路的設(shè)計[J]. 曾國強，葛良全.？？微計算機信息. 2008（14）