一種自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)的機(jī)械裝置設(shè)計(jì)研究

翟彥飛

（雅安職業(yè)技術(shù)學(xué)院，四川 雅安 625000）

1 控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)方案

隨著自動(dòng)化水平的提高，很多大型企業(yè)很少用人工進(jìn)行物料的搬運(yùn)、轉(zhuǎn)運(yùn)等工作，而是通過(guò)AGV搬運(yùn)小車(chē)完成的。但是對(duì)于一般的企業(yè)、尤其是普通家用搬運(yùn)，大多還是使用的人力。基于此設(shè)計(jì)一款自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)，可以幫助搬運(yùn)一些小物品，減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，方便家用。本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)小車(chē)核心控制系統(tǒng)為單片機(jī)，小車(chē)的啟動(dòng)、停止由外圍感應(yīng)電路組成，系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖如圖1所示。太陽(yáng)能電池板儲(chǔ)存電能，供電給電動(dòng)機(jī)，電動(dòng)機(jī)運(yùn)動(dòng)信號(hào)傳輸?shù)絾纹瑱C(jī)中進(jìn)行控制。小車(chē)上裝有位移傳感器，當(dāng)?shù)竭_(dá)目標(biāo)位置后，傳感器得到信號(hào)，并將信號(hào)反饋給單片機(jī)，單片機(jī)進(jìn)行處理后控制電機(jī)的正反轉(zhuǎn)，達(dá)到物品搬運(yùn)的目的。

圖1 系統(tǒng)設(shè)計(jì)框圖

2 搬運(yùn)小車(chē)機(jī)械結(jié)構(gòu)圖

本文設(shè)計(jì)的搬運(yùn)小車(chē)主要包括運(yùn)動(dòng)輪、電機(jī)、傳動(dòng)裝置、軸、載物臺(tái)、太陽(yáng)能電池板、電池板支撐架、電路板，三視圖如圖2所示。

如圖2所示，太陽(yáng)能電池板儲(chǔ)存電能，給電機(jī)供電，電機(jī)得電后，帶動(dòng)主動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，主動(dòng)齒輪帶動(dòng)與之嚙合的從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，從動(dòng)齒輪安裝在運(yùn)動(dòng)輪軸上，這樣從動(dòng)齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候?qū)?dòng)運(yùn)動(dòng)輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，運(yùn)動(dòng)輪直接固定在運(yùn)動(dòng)輪軸上，這樣就會(huì)帶動(dòng)整個(gè)小車(chē)移動(dòng)。為了設(shè)計(jì)的簡(jiǎn)單化，傳動(dòng)裝置選擇一對(duì)嚙合的錐齒輪，把電機(jī)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成移動(dòng)運(yùn)動(dòng)。

圖2 機(jī)械結(jié)構(gòu)三視圖

3 太陽(yáng)能電池板型號(hào)選擇

太陽(yáng)能電池板主要是用于給電機(jī)供電，太陽(yáng)能電池板提供的功率與很多因素有關(guān)，比如，電池板的面積、光照時(shí)間以及電池板的角度等。

本文選擇電池板長(zhǎng)、寬和高數(shù)值為：528×296×30mm。這款電池板所能提供的電壓為21.5V，峰值電壓17.4V，峰值功率為15W。

4 電動(dòng)機(jī)的選擇

電動(dòng)機(jī)是自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)的供能裝置，但是電動(dòng)機(jī)品類(lèi)眾多，為了使設(shè)計(jì)的小車(chē)搬運(yùn)靈活，而且能載重物體，選擇永磁直流電動(dòng)機(jī)，因?yàn)橛来胖绷麟妱?dòng)機(jī)具有以上設(shè)計(jì)所需的所有優(yōu)勢(shì)，并且要想換向只需要改電動(dòng)機(jī)的輸入電壓的正負(fù)極就可以了。因?yàn)樘?yáng)能電池板型號(hào)已經(jīng)選定，所以電動(dòng)機(jī)選擇的參數(shù)要和太陽(yáng)能電板的參數(shù)相匹配，因此選取的電動(dòng)機(jī)的參數(shù)為：輸入電壓12V，空載轉(zhuǎn)速9800r/min、電流0.99A。

5 小車(chē)應(yīng)用舉例

荷花栽培有池塘栽培、盆缸栽培和沉水栽培三種。對(duì)于盆缸栽培，查詢相關(guān)資料發(fā)現(xiàn)荷花喜歡充足陽(yáng)光，不耐陰。荷花盆一般比較大，加上有荷塘泥還有水就更重了，這樣搬來(lái)搬去比較麻煩。可以借助本款設(shè)計(jì)的自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)，應(yīng)用圖如圖3所示。太陽(yáng)光出現(xiàn)，太陽(yáng)能電池板蓄電，電動(dòng)機(jī)供電工作，小車(chē)行走，走到向陽(yáng)處小車(chē)在位移傳感器作用下斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)，小車(chē)停止行走。太陽(yáng)落山后利用儲(chǔ)存的電能，電動(dòng)機(jī)開(kāi)始反轉(zhuǎn)，小車(chē)向之前的位置走，走到設(shè)置好的位置，位移傳感器工作，斷開(kāi)電動(dòng)機(jī)，小車(chē)回到原位。

圖3 小車(chē)應(yīng)用效果圖

6 結(jié)語(yǔ)

本文設(shè)計(jì)的自動(dòng)搬運(yùn)小車(chē)主要應(yīng)用于家用物品的搬運(yùn)，占地面積小，方便使用。以單片機(jī)為核心控制部件，結(jié)合位移傳感器，可以使小車(chē)正向、逆向運(yùn)行，實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化搬運(yùn)，并且使用了太陽(yáng)能電池板供電，可以節(jié)約能源。設(shè)計(jì)的小車(chē)在家庭搬運(yùn)中具有一定的使用價(jià)值和應(yīng)用前景。