搬运机器人

孙元龙

本设计以飞思卡尔单片机为主控芯片，设计出一个能够通过机械手搬运不同颜色物体到指定位置的搬运机器人。该设计由电源模块，电机模块，灰度传感器模块，舵机模块等组成。通过灰度传感器对指定路线的寻迹，颜色传感器对物体颜色的识别，机械手对物块的抓取，最终实现搬运的流程。

关键词：舵机 灰度传感器 颜色传感器 寻迹

1. 背景与意义

随着经济的发展，科技的进步，机器人不仅在工业中被广泛使用，也逐渐地走到我们的生活中，帮助我们人类更好地完成一些事情。我们所熟知有舞蹈机器人，扫地机器人，救援机器人等，在工业上机器人节省了大量的人力和物力，提高了工作效率，在生活中使得我们的生活更加的方便。

2. 系统方案设计

2.1主控芯片

单片机是将计算机的基本部件微型化并集成到一块芯片上的微型计算机，通常在芯片内含有CPU、ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定时/计数器、中断控制系统、系统时钟及系统总线等。因此，在选单片机的时候，我们用128与51进行对比，根据内存大少，串口数目，我们采用128作为我们的主控芯片。

2.2电源模块

采用LM2596芯片将锂电池转为DC12V和DC5V分别为直流电机和单片机供电。

2.3 电机

采用直流减速电机，重量轻，使用方便，能够提供较大的转矩。可以用pwm进行调速，容易控制。

2.4电机驱动

选用L298N，该驱动是ST公司生产的一种高电压、大电流电机驱动芯片。该芯片采用15脚封装。主要特点是：工作电压高，最高工作电压可达46V；输出电流大，瞬间峰值电流可达3A，持续工作电流为2A；额定功率25W。内含两个H桥的高电压大电流全桥式驱动器，可以用来驱动直流电动机和步进电动机、继电器线圈等感性负载；采用标准逻辑电平信号控制；具有两个使能控制端，在不受输入信号影响的情况下允许或禁止器件工作有一个逻辑电源输入端，使内部逻辑电路部分在低电压下工作；可以外接检测电阻，将变化量反馈给控制电路。

2.4 寻迹

采用灰度传感器，灰度传感器是模拟传感器，灰度传感器利用光敏电阻对不同颜色的检测面对光的反射程序不同，其阻值變化在的原理进行颜色深浅检测。灰度传感器有一只发光二极管和一只光敏电阻，安装在同一面上。在有效的检测距离内，发光二极管发出白光，照射在检测面上，检测面反射部分光线，光敏电阻检测此光线的强度并将其转换为机器人可以识别的信号。

由于搬运的场地比较反光，红外对管不能够很好的寻迹，而采用灰度传感器则可以很好的实现寻迹，使得机器人沿着设定的路线行走。

2.5 舵机

采用金属舵机，可以通过PWM的调节使得舵机转动相应的角度，从而使得机械手能够抓取物体。

2.6颜色传感器

物体具有不同的颜色，通过颜色传感器对不同物体的识别，识别出后通过机械手抓取物体，机器人通过相应的路线，把物体送达指定位置。

3. 总体设计框图

4. 功能测试

1. 机器人能够通过灰度传感器正确寻迹，实践证明在场地反光的情况下，灰度传感器的寻迹效果要比红外对管好。

2. 机器人通过寻迹到达指定位置可以通过颜色传感器识别物体颜色

3. 机械手能够抓取物块

4. 物块可以被运送到指定位置

5. 总结

通过本次的机器人制作，不仅提高了我们的动手实践能力，让我们把理论知识与实践结合起来，也增强了我们的团队协作能力，提高了我们解决实际问题的能力。

参考文献

[1]一种智能搬运机器人的设计与实现[J]. 王文凭，李天培，冯根生.？？计算机测量与控制. 2011（02）

[2]机器人比赛中直流电机驱动电路的设计[J]. 曾国强，葛良全.？？微计算机信息. 2008（14）