搬運(yùn)機(jī)器人

孫元龍

本設(shè)計(jì)以飛思卡爾單片機(jī)為主控芯片，設(shè)計(jì)出一個(gè)能夠通過機(jī)械手搬運(yùn)不同顏色物體到指定位置的搬運(yùn)機(jī)器人。該設(shè)計(jì)由電源模塊，電機(jī)模塊，灰度傳感器模塊，舵機(jī)模塊等組成。通過灰度傳感器對(duì)指定路線的尋跡，顏色傳感器對(duì)物體顏色的識(shí)別，機(jī)械手對(duì)物塊的抓取，最終實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)的流程。

關(guān)鍵詞：舵機(jī) 灰度傳感器 顏色傳感器 尋跡

1. 背景與意義

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科技的進(jìn)步，機(jī)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(jī)器人，掃地機(jī)器人，救援機(jī)器人等，在工業(yè)上機(jī)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(jì)

2.1主控芯片

單片機(jī)是將計(jì)算機(jī)的基本部件微型化并集成到一塊芯片上的微型計(jì)算機(jī)，通常在芯片內(nèi)含有CPU、ROM、RAM、并行I/O口、串行口、定時(shí)/計(jì)數(shù)器、中斷控制系統(tǒng)、系統(tǒng)時(shí)鐘及系統(tǒng)總線等。因此，在選單片機(jī)的時(shí)候，我們用128與51進(jìn)行對(duì)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(jī)和單片機(jī)供電。

2.3 電機(jī)

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

2.4電機(jī)驅(qū)動(dòng)

選用L298N，該驅(qū)動(dòng)是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點(diǎn)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(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來驅(qū)動(dòng)直流電動(dòng)機(jī)和步進(jìn)電動(dòng)機(jī)、繼電器線圈等感性負(fù)載；采用標(biāo)準(zhǔn)邏輯電平信號(hào)控制；具有兩個(gè)使能控制端，在不受輸入信號(hào)影響的情況下允許或禁止器件工作有一個(gè)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(cè)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(duì)不同顏色的檢測(cè)面對(duì)光的反射程序不同，其阻值變化在的原理進(jìn)行顏色深淺檢測(cè)。灰度傳感器有一只發(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(cè)距離內(nèi)，發(fā)光二極管發(fā)出白光，照射在檢測(cè)面上，檢測(cè)面反射部分光線，光敏電阻檢測(cè)此光線的強(qiáng)度并將其轉(zhuǎn)換為機(jī)器人可以識(shí)別的信號(hào)。

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

2.5 舵機(jī)

采用金屬舵機(jī)，可以通過PWM的調(diào)節(jié)使得舵機(jī)轉(zhuǎn)動(dòng)相應(yīng)的角度，從而使得機(jī)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(duì)不同物體的識(shí)別，識(shí)別出后通過機(jī)械手抓取物體，機(jī)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(jì)框圖

4. 功能測(cè)試

1. 機(jī)器人能夠通過灰度傳感器正確尋跡，實(shí)踐證明在場(chǎng)地反光的情況下，灰度傳感器的尋跡效果要比紅外對(duì)管好。

2. 機(jī)器人通過尋跡到達(dá)指定位置可以通過顏色傳感器識(shí)別物體顏色

3. 機(jī)械手能夠抓取物塊

4. 物塊可以被運(yùn)送到指定位置

5. 總結(jié)

通過本次的機(jī)器人制作，不僅提高了我們的動(dòng)手實(shí)踐能力，讓我們把理論知識(shí)與實(shí)踐結(jié)合起來，也增強(qiáng)了我們的團(tuán)隊(duì)協(xié)作能力，提高了我們解決實(shí)際問題的能力。

參考文獻(xiàn)

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[2]機(jī)器人比賽中直流電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路的設(shè)計(jì)[J]. 曾國(guó)強(qiáng)，葛良全.？？微計(jì)算機(jī)信息. 2008（14）