【摘要】：為了提高物體分揀搬運(yùn)的速度和效率,設(shè)計(jì)一種控制移動(dòng)軌道在承載架上自由滑動(dòng)的機(jī)械結(jié)構(gòu)和基于此結(jié)構(gòu)的搬運(yùn)方式。此搬運(yùn)方式的機(jī)器人控制系統(tǒng)以STM32為核心,紅外傳感器判斷物體的存在,顏色傳感器識(shí)別物體顏色,L298N分別驅(qū)動(dòng)X軸和Y軸兩個(gè)減速電機(jī)作為驅(qū)動(dòng)裝置,舵機(jī)和機(jī)械手為抓取搬運(yùn)機(jī)構(gòu)。系統(tǒng)應(yīng)用增量式PID算法分別控制X軸和Y軸的減速電機(jī)同步運(yùn)行。應(yīng)用規(guī)劃式全覆蓋折返形算法對(duì)物體區(qū)域進(jìn)行搜索。實(shí)驗(yàn)證明,可以實(shí)現(xiàn)全區(qū)域搜索進(jìn)行顏色識(shí)別和物體抓取搬運(yùn)的功能。
【圖文】：

3］和基座加機(jī)械臂的四軸機(jī)器人［4］等方式。本文設(shè)計(jì)一種新型的物體搬運(yùn)機(jī)械結(jié)構(gòu)的方式，設(shè)計(jì)基于STM32物體自動(dòng)分揀機(jī)器人系統(tǒng)，采用PID算法控制X軸和Y軸的減速電機(jī)同步運(yùn)行，，用紅外和顏色傳感器進(jìn)行物體識(shí)別，在物體區(qū)域內(nèi)采用路徑規(guī)劃折返形算法進(jìn)行全覆蓋搜索�？梢詫�(shí)現(xiàn)牢固抓取和正確分揀搬運(yùn)等系統(tǒng)運(yùn)行性能的要求。1系統(tǒng)硬件設(shè)計(jì)1．1系統(tǒng)結(jié)構(gòu)機(jī)器人控制系統(tǒng)分為控制系統(tǒng)模塊、紅外傳感器模塊、顏色傳感器模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、舵機(jī)加機(jī)械手模塊、電源模塊、獨(dú)立按鍵、顯示模塊。系統(tǒng)框圖如圖1所示。圖1系統(tǒng)框圖1．2控制核心模塊選用STM32F407ZGT6作為主控制器，STM32采

mA，接口豐富，多達(dá)2個(gè)I2C和SPI通信接口［5］。1．3電機(jī)驅(qū)動(dòng)調(diào)速模塊L298N內(nèi)含2個(gè)H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動(dòng)器，可以用來(lái)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［6－7］。通過(guò)設(shè)置PWM的占空比即可改變電機(jī)的驅(qū)動(dòng)電流，也就改變了電機(jī)輸出扭矩的大校L298N驅(qū)動(dòng)減速電機(jī)和舵機(jī)。電源為12V，提高電壓可增大電機(jī)轉(zhuǎn)矩的輸出。OUT1，OUT2，OUT3，OUT4引腳分別為電機(jī)2路輸出接口。ENA，ENB分別為2路使能端，IN1和IN2，IN3和IN4為2路電機(jī)方向控制口。如圖2所示。圖2L298N驅(qū)動(dòng)電路1．4電源電路設(shè)計(jì)LM2596開(kāi)關(guān)電壓調(diào)節(jié)器是降壓型電源管理芯片，能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性［8］。給系統(tǒng)供電輸出電壓有3．3，5，12V。P1口電壓輸入，通過(guò)調(diào)節(jié)Ｒ2的阻值大小，從而控制P2口電壓輸出的大校如圖3所示。圖3LM2596穩(wěn)壓電路1．5顏色識(shí)別模塊顏色識(shí)別采用TCS230顏色傳感器。TCS230輸出信號(hào)是數(shù)字量，可以驅(qū)動(dòng)標(biāo)準(zhǔn)的TTL或CMOS邏輯輸入，因此可直接與STM32相連。由于輸出是數(shù)字量，并且能夠?qū)崿F(xiàn)每個(gè)彩色信道10位以上的轉(zhuǎn)換精度，因而不再需要A/D轉(zhuǎn)換電路，使電路變得更簡(jiǎn)單［9－10］。2理論分析與計(jì)算2．1機(jī)械結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)在待搬運(yùn)物體上方搭建一個(gè)100cm×150cm×40cm的立體承載架，在邊長(zhǎng)為100cm的Y軸兩邊上面放置固定軌道，再用一根可以沿著Y軸軌道自由移動(dòng)的桿放置在固定軌道上，機(jī)械手Q和舵機(jī)安裝在可自由移動(dòng)的桿下面。以起始點(diǎn)為原點(diǎn)，邊長(zhǎng)100cm為Y軸，150cm為X軸，簡(jiǎn)化圖如圖4所示。圖4承載架機(jī)械結(jié)構(gòu)圖自由移動(dòng)的桿可以沿著Y軸移動(dòng)，桿上的機(jī)械手Q可以沿著X軸移動(dòng)，所以機(jī)械手能到達(dá)區(qū)域內(nèi)的任何地方。同時(shí)紅外傳感器和顏色傳感器


本文編號(hào)：2670254