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搬运码垛机器人可行性报告搬运码垛机器人一、 前言随着工业自动化程度越来越高，传统的人工入库由于其安全性能低、响应速度 慢以及搬运精度低，已不能满足仓储自动化发展需求针对传统的人工入库存在的 问题，提出制作一款搬运码垛机器人，不仅安全性能高，响应速度快，而且搬运的 精度也较高，为仓储的入库系统的发展提供了参考搬运码垛机器人实现的功能是 小车巡线行走，到达取货点后超声波远距离测量物体位置，由机械臂抓取物体，然 后进行颜色识别并放置到与物体颜色对应的位置完成入库，最后小车回到初始位 置使用搬运码垛机器人比人工的搬运入库系统成本更低，精度更高，安全性能较 高，更适合应用在搬运危险品的场合下面我介绍下制作这款搬运码垛机器人的几个要点：二、 研发目标完成搬运码垛机器人的安装、调试，搬运码垛机器人能够达到巡线功能，并能 自主找到物块，机器人的机械臂能够稳定的抓取和放置物块，动作连贯机器人组 能够自动识别物块颜色，并放置到正确的位置通过制作该搬运码垛机器人寻找机 电专业和烹饪专业的结合点，例如搬运各种颜色的蛋糕放在相应颜色的盘子中，有 很高的娱乐观赏性，是教育、科研和娱乐的完美结合训练学生动手搭建机器人传感电路、调试程序的技能，带领学生参加中国教育 机器人大赛中学中职组（分开评奖）比赛，冲击奖项。

三、 意义第一，机器人竞赛进入校园十多年，已成为培养创新人才、促进教育改革的有 力手段机器人竞赛项目以其趣味性、挑战性、综合性和对抗性，深受各个年龄阶 段的学生欢迎中国教育机器人大赛中学中职组（分开评奖）：教育机器人智能搬 运，教育机器人游深圳，教育机器人擂台对抗，教育机器人搬运码垛，教育机器人 灭火制作搬运码垛机器人一来可以帮助他们锻炼技能更好的迎接竞赛和就业，二 来可以让学生参加中国教育机器人大赛拓宽他们的视眼，我们温岭职业技术学校如 能在机器人技能大赛上崭露头角，必定可以为我们的未来国家级示范校道路锦上添 花第二，这款机器人的虽然设计复杂，市面上的价格也同样昂贵但是我们把它 拆开细分，它所涉及的是QTI巡线传感器、超声波传感器、TCS230颜色传感器和 控制芯片为ATMEGA328的Arduino Enhanced Board控制板和一个机械臂，这些是 一个优秀的中职学生所能具备的素质和技能因此当我们做出这款搬运码垛机器 人，他也非常适合于机械制造及其自动化、机械电子工程、机械设计与理论、数控 技术、自动控制等相关专业的教学和培训四、系统组成1. 硬件组成（1）机器人的大脑1搬运码垛机器人可行性报告Arduino Enhanced Board控制板是基于Arduino的一款功能强大的微小型机器 人控制器，其控制芯片为ATMEGA328，可以安装到各种微小型机器人对象上，具有 多种驱动器（直流、伺服、步进）选择，具有强大的Mesh组网功能。

另外上位机动 态库和单片机静态库的支持，把机器人的学习带入了一个物联网时代fiJUiftlllJ?irrnrjuLAB 1 素 M土却&阮狄JWtfiEhRaifB^KSK周虹四代七］W 七 口BKH(2)机器人的眼睛QTI传感器是一种反射型光电灰度传感器，使用光电接受管来探测表面反射光 强度的传感器这种光电传感器可应用在检测物体表面颜色的深度和测量一定距离 的移动物体其结构是由一个红外发射管和一个红外接收管组成，在一定的距离 内，当发射出去的红外光线被颜色深度较浅的物体所接受时，会将这些红外光线反 射回来，红外接收管便可以接收到这个返回的信号;若物体的颜色较深，会吸收红 外光使得反射回来的红外光线很弱或者没有反射，此时接收管收不到信号，这样便可以用这两种状态来判断被测物体的颜色深度如图2.5为QTI的实物和引脚图图2.5 QTI的实物和引脚图超声波传感器如图2.6所示，工作原理类似于雷达测距，首先装置的发射端发 出超声波，然后等待接收器接到超声波，根据等待期间的时间差就可以计算出搬运码垛机器人可行性报告物体的距离图2.6超声波传感器实物和引脚图[37]TCS230是TAOS公司生产的可编程三色光频率采集器，在单一的CMOS电路 上集成了可配置的硅光电二极管与电流频率转换器，同时红绿蓝(RGB)三种滤光器 集成在单一的芯片上，成为了业界第一个输出数字信号的RGB光频率采集传感器。

TCS230传感器可以驱动标准的TTL、CMOS等的逻辑输入，可以直接连接微处理器 或其他逻辑电路，数字量的输出以及每个彩色信道10位以上的转换精度，使得传 感器不再需要传统的A/D转换电路，使电路变得更高效、简单图2.8为TCS230 的实物和引脚图图2.8 TCS230的实物和引脚图(2)机器人的手臂机械臂又称伺服机器手臂，顾名思义，是由伺服电机驱动的机器手臂机器手 臂用几个伺服电机实现了一个手的简单结构，除了没有人那么多的关节外，还缺少 一些神经组织和神经系统，但是具有灵巧手之称的仿人形机器人是机器人研究的前 沿，可完成复杂装配、搬运或仿人手抓取物体2. 软件组成单有这些硬件是不够的，机器人的大脑还无法运行只有在程序的控制下，它 才能按我们的要求去工作可以说程序就是机器人的灵魂了而程序是由编程语言 所编写的本次设计的软件部分包括巡线模块、超声波测量模块、颜色识别模块、机械臂控制模块考虑到C语言比汇编语言要简单，而且关系比较明朗，不用熟知各个寄 存器，所以用C语言来对系统的各个模块进行编程3. 控制方案3搬运码垛机器人可行性报告本次设计的软件部分包括巡线模块、超声波测量模块、颜色识别模块以及机械 臂控制模块。

主函数的循环函数中通过巡线模块不断扫描黑线进行巡线行走，到达搬运点后 停止行走，超声波测量模块开始测量需入库的物体到智能小车的距离，机械臂控制 模块根据距离计算出各个关节舵机的角度并开始抓取，抓取成功后颜色识别模块进 行颜色识别，巡线模块根据识别的结果巡线行走到相应的位置并由机械臂控制模块 将物体准确的放入到该位置，完成物体的入库具体工作流程图如图4.1所示开始小车巡线N是否到达抓取位置Y超声波测距机械臂抓起物体TCS230颜色传感器识别小车巡线是否到达放N置位置Y机械臂放置物体巡线回到原点4. 预计达到的效果视频入口 1视频入口 2视频入口 3视频入口 4视频入口 54搬运码垛机器人可行性报告五、 团队组成年青教师团队和3名学生组成，3名学生中选择一名作为队长，其他两名分别 负责程序理解、机器人安装和调试和搬运精确度记录六、 经费预算金额支出科目计算根据及理由（千元）5.7合计设备购置费5购置开发板、机械臂、传感器等差旅、实验外协费0.5现场 实验、调研比赛场地费0.2购买中国教育机器人大赛指定比赛场地5。