智能應(yīng)用型搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計

李 爽 張志勇 于 躍 楊 威 趙 航

（長春大學(xué)旅游學(xué)院，吉林 長春 130000）

1 研究相關(guān)背景

智能應(yīng)用型搬運(yùn)機(jī)器人集合了機(jī)械、精準(zhǔn)計算、智能微處理等多個領(lǐng)域。搬運(yùn)機(jī)器人發(fā)展的技術(shù)是一個科學(xué)技術(shù)共同發(fā)展的一個綜合性的結(jié)果，同時，是為社會產(chǎn)生了一個重大影響的一門科學(xué)技術(shù)，它的發(fā)展加強(qiáng)了本國的經(jīng)濟(jì)發(fā)展。它由國家批量制造，提高生產(chǎn)效率的同時降低人的勞動強(qiáng)度以及時間成本，這是從社會發(fā)展的必然結(jié)果以及人類本身發(fā)展的一個需求。另一方面它是生產(chǎn)力和人類自身發(fā)展的需求的一個基本過程，隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，人們在不斷探討自然過程中和認(rèn)知自然過程中，意識到了自然過程中可以代替人們?nèi)氖聫?fù)雜和繁重的體力勞動，這也是人們在科技發(fā)展過程中的一個最終結(jié)果。

2 研究意義

智能時代的來臨讓機(jī)器人得到了現(xiàn)代化的運(yùn)用，給我們的生活帶來了便捷，也可以說是它推動了科技的進(jìn)一步發(fā)展。隨著科技的發(fā)展智能搬運(yùn)機(jī)器人將逐漸被運(yùn)用到各個領(lǐng)域，但由于智能搬運(yùn)機(jī)器人成本較高，所以還不能被廣泛的為大眾所使用，但是它卻給廣大的人民群眾帶來了大大的益處，提高了工作上的效率，減少了時間成本為勞動者帶來了便利，調(diào)查發(fā)現(xiàn)智能搬運(yùn)機(jī)器人有廣大的發(fā)展空間，它在許多的領(lǐng)域還沒有應(yīng)用，所以對我們的研發(fā)以及實行都有很大的益處。并且我們發(fā)現(xiàn)校園里在搬運(yùn)上有很大的漏洞，工作人員的辛苦勞作始終在效率上提不高，而這恰恰是我們要解決的問題，把效率提上去，把時間減少下來，做到不耗時不耗力并且有效的成果。

3 硬件構(gòu)成

執(zhí)行機(jī)構(gòu)：執(zhí)行驅(qū)動裝置并發(fā)出系統(tǒng)指令。

驅(qū)動機(jī)構(gòu)：驅(qū)使執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)動的機(jī)構(gòu)，按照控制系統(tǒng)發(fā)出的指令信息為信號。

控制機(jī)構(gòu)：負(fù)責(zé)系統(tǒng)的管理，通訊以及運(yùn)動并向微機(jī)發(fā)出指令信息。

表1為機(jī)器人技術(shù)參數(shù)。

表1

4 軟件系統(tǒng)

基于Arduino通過雷達(dá)檢測傳感器，掃描前方是否有障礙物。如有障礙物，則將信息輸出至串口，并顯示到液晶屏上最終將傳遞在機(jī)器人的后臺上。

4.1 全自動感應(yīng)：當(dāng)障礙物進(jìn)入其感應(yīng)范圍則輸出高電平，

障礙物離開感應(yīng)范圍則自動延時關(guān)閉高電平，輸出低電平。

4.2 兩種觸發(fā)方式：(可跳線選擇)

4.2.1 不可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，延時時間段一結(jié)束，輸出將自動從高電平變成低電平。

4.2.2 可重復(fù)觸發(fā)方式：即感應(yīng)輸出高電平后，在延時時間段內(nèi)，如果有障礙物在其感應(yīng)范圍，如圖1后臺控制智能機(jī)器人實施指令代碼、圖2機(jī)器人軟件系統(tǒng)流程圖所示。

圖1

圖2

5 任務(wù)描述及代碼編寫

5.1 任務(wù)描述

由于現(xiàn)代科技的進(jìn)步及在各個行業(yè)的廣泛使用，社會倡導(dǎo)了校園搬運(yùn)機(jī)器人的推廣，并從校園的勞動力上體現(xiàn)出了搬運(yùn)的實質(zhì)，對搬運(yùn)機(jī)器人提前做好路線規(guī)劃，然后根據(jù)已經(jīng)規(guī)劃好的路線，把物體從目的地搬運(yùn)到重點，隨著兩次搬運(yùn)的位置不同來進(jìn)行調(diào)試來完成此次任務(wù)。

5.2 工作流程及應(yīng)用程序編寫

完成最終測試目的需求在機(jī)器人身上需要安裝機(jī)械手臂來進(jìn)行搬運(yùn)物件，在搬運(yùn)期間需要重視兩個問題：第一，確保機(jī)械臂能有足夠的力量搬運(yùn)物件；第二，機(jī)械臂的力量要確保本次工作的完成以及沒有任何損壞。這兩個問題都可以通過安裝在機(jī)械抓手上在力學(xué)傳感器的數(shù)值進(jìn)行確保，在進(jìn)行代碼編譯過程中，注意使用分層結(jié)構(gòu)化的方法，把編譯程序分成若干個子代碼程序。

如圖3智能搬運(yùn)機(jī)器人程序編寫流程圖所示。

圖3

6 運(yùn)行的不足以及改進(jìn)

由于每次所夾持的東西具有不同性，因此要求抓手力度適中，保證夾持東西不跌落，并且抓手的受力面積足夠大，這樣能夠確保工件所受壓力不大的情況下，產(chǎn)生足夠的摩擦力確保抓手能夠抓起物體。并且在多次的運(yùn)行以及調(diào)試下，我們從中發(fā)現(xiàn)抓手的力度雖然適中但它的平衡能力較差一些，智能系統(tǒng)的方向識別也是我們需要提升的地方。在調(diào)試的過程中為了要避免機(jī)器人碰撞和姿態(tài)方面的調(diào)整，我們決定在人工智能的基礎(chǔ)上增加語音識別，把施令者的聲音錄入系統(tǒng)以便在工作的過程中出現(xiàn)不應(yīng)該出現(xiàn)的問題。為了讓我們的機(jī)器人更加得智能化，下一個作戰(zhàn)的目標(biāo)就是在原本的基礎(chǔ)上可以更加的靈活運(yùn)用自己機(jī)能本身。

7 系統(tǒng)優(yōu)勢

7.1 防止貨物擦傷碰撞：當(dāng)人在搬運(yùn)貨物時，也許會因操作不規(guī)范和疏忽而造成物體的損壞，但由搬運(yùn)機(jī)器人來搬運(yùn)就能盡量的避免這一操作而造成的經(jīng)濟(jì)損失。

7.2 調(diào)節(jié)能力良好：通過后臺監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行數(shù)據(jù)分析和遠(yuǎn)程控制。

7.3 運(yùn)輸?shù)木嚯x：搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)能夠有效地在校園進(jìn)行任意站點運(yùn)輸，減少人力資源浪費(fèi)從而來節(jié)約時間的成本。

7.4 工作環(huán)境：搬運(yùn)機(jī)器人可在人員不適應(yīng)或有安全隱患的環(huán)境下工作。

7.5 安全性：搬運(yùn)機(jī)器人被控制的路線非常精準(zhǔn)，在行駛路徑上遇到障礙物會自動進(jìn)行躲避，避免在校園內(nèi)發(fā)生不必要的碰撞從而達(dá)到安全性的提高。

8 發(fā)展趨勢

隨著社會經(jīng)濟(jì)的逐漸增長，智能搬運(yùn)機(jī)器人在各個行業(yè)領(lǐng)域已經(jīng)出現(xiàn)的極為頻繁。在自動化程度越來越高、高速化、采用模塊化結(jié)構(gòu)的智能下，做出了搬運(yùn)機(jī)器人行業(yè)上發(fā)展的趨勢分析，電子商務(wù)、物流以及電子信息在迅速發(fā)展的社會帶來物流量上的大幅提升，智能化物流裝備這個社會高物流效率等方面做出大幅度的貢獻(xiàn)，智能搬運(yùn)機(jī)器人已經(jīng)成為各個行業(yè)必不可缺少的重要工具。各個行業(yè)的領(lǐng)域也開始相互的使用起來，并在一些枯燥、乏味且勞動力需求大的地方更為有效的發(fā)展，同時在校園內(nèi)部提高了生產(chǎn)效率，降低時間以及人工成本，大幅度減少了物流及供應(yīng)鏈物流環(huán)節(jié)的浪費(fèi)。