基于arduino的分拣小车设计【小型物流分拣运输含SW三维及仿真】
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基于arduino的分拣小车设计【小型物流分拣运输含SW三维及仿真】
【需要咨询购买全套设计请加QQ1459919609】图纸预览详情如下：
- 内容简介：
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充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸I基于 arduino 的小型物流分拣运输小车设计摘 要本论文主要介绍基于 Arduino 平台设计的能够用于小型物流分拣运输且可以和手机设备进行蓝牙通讯的小车的设计过程。在论文中先后阐述了该设计的背景和在国内外的研究状况，通过系统思路设定，经分析当前主流控制板的优缺点后决定使用Arduino UNO控制板对系统进行控制，运用 Solidworks软件完成分拣小车的三维建模及各零件的装配过程。为了实现分拣小车的预期功能，选择超声波传感器作为距离判断的元件，通过 L298N电机驱动模块控制小车的转向和转速，依据电阻电桥的特性且结合 HX711 A/D转换芯片完成电子秤的设计，对分拣小车上承载物件的信息通过LCD12864显示屏呈现。此外根据 Arduino平台和 Android平台耦合性强的特性，选用蓝牙模块实现 Android手机设备和搭载 Arduino控制板的分拣小车之间的通信。完成电路连接后初步编写程序流程框图后用 IDE实现对分拣小车的软件控制，经过程序编译、上传，利用 IDE串口监视器的便利性和分拣小车的实物模型完成整体程序的调试后，本论文设计的分拣小车能够实现自动搬运、称重、显示、寻轨迹等预期功能。关键词：分拣；Arduino；蓝牙通信；循迹充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸IIABSTRACTThis dissertation mainly introduces the design process of a car designed based on the Arduino platform that can be used for small-scale logistics sorting and transportation and can communicate with mobile devices via Bluetooth. In the thesis, the background of the design and the research status at home and abroad were explained successively. After the analysis of the current advantages and disadvantages of the mainstream control, the design of the system was controlled using the Arduino UNO control board and the sorting was performed using Solidworks software. The three-dimensional modeling of the car and the assembly process of each part. In order to achieve the desired function of sorting trolleys, ultrasonic sensors are selected as distance-determining components. The L298N motor drive module is used to control the steering and rotation speed of the car, and the electronic scale is designed based on the characteristics of the resistance bridge and combined with the HX711 A/D conversion chip. The information on the carrying objects on the sorting cart is presented through the LCD12864 display. In addition, according to the strong coupling between the Arduino platform and the Android platform, the Bluetooth module is used to implement communication between the Android mobile device and the sorting cart equipped with the Arduino control panel. After the circuit connection is completed, the program flow diagram is preliminarily written to use the IDE to implement software control of the sorting cart. After the program is compiled and uploaded, the convenience of the IDE serial monitor and the physical model of the sorting cart are used to complete debugging of the entire program. The sorting cart designed by the dissertation can realize the expected functions such as automatic handling, weighing, display, and tracking.Keywords: Sorting; Arduino; Bluetooth communication; tracking充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸III目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 设计研究的背景及意义 .11.2 国内外发展状况 .12 系统整体设计 .42.1 系统思路设计 .42.2 控制芯片的选择 .42.3 Arduino 相关介绍及型号选择 .52.4 分拣小车的三维建模 .63 小车硬件介绍 .103.1 Arduino UNO.103.2 超声波模块 .113.3 电机驱动模块（L293N） .123.4 5KG 压力传感器和 HX711 模块 .133.5 LCD 12864 显示屏 .173.6 蓝牙模块 .193.7 摆臂舵机 .204 分拣小车程序编写 .214.1 分拣小车整体控制流程 .214.2 避障功能的流程框图 .214.3 循迹功能的流程框图 .224.4 称重功能的流程框图 .234.5 LCD 屏显示功能的流程框图 .244.6 蓝牙通信功能的流程框图 .254.7 舵机摆臂功能的流程框图 .255 系统调试 .265.1 串口监视器使用 .26充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸IV5.2 蓝牙模块 AT 设置 .265.3 调试中遇到的问题 .276 总结 .28参考文献 .29致 谢 .30附录 1：外文译文 .31附录 2：外文原文 .36附录 3：系统程序 .41充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸11 绪论1.1 设计研究的背景及意义自动分拣设备和系统的概念首先是从美国、日本等发达国家在二战后出现的，之后在国外各大物流中心被广泛运用。自动分拣系统的作业过程可以简单地描述如下：物流中心每天需要接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点(如指定的货架、加工区域、出货站台等)，同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短时间内从庞大的高层货架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送进点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送 1。2016 年以来，我国的快递市场迅猛发展，每天各快递公司需要接收和分拣的邮件数量不计其数。尤其是当各大购物网站促销时，更大大增加了对物流行业能力的考验。一方面是用工慌的问题依然没有得到解决，面对邮件多工作人员少的情况，依旧在采用着传统的物流分拣方案。第二方面是邮件数量多且繁杂的问题，导致分拣效率低且容易丢失货物。如今物流行业一般采用三种分拣方案，第一种是采用全自动化设备进行分拣，虽然效率极高，但同时企业成本也大大提高，不能适用于全部的物流分拣中心。第二种是采用传送胶带机的方式，不仅分拣线长且效率较低，但是具有柔性强，占用场地小等有点。其次是纯人工进行分拣，这种方案效率极低，所以运用的场合较少。降低物流成本是物流分拣、运输、包装中的核心问题，只有降低物流总成本，才能提高企业和社会经济效益的目的。改变传统的物流分拣方式，引进全新的分拣设备，加快分拣效率的同时降低分拣失误的概率。设计一套自动化程度高、成本适中且效率高的分拣设备和系统来提高作业设备的柔性，能符合不同规模的分拣中心的需求，这是一件迫在眉睫的事情。1.2 国内外发展状况从国内外近几年物流自动分拣系统的发展状况来看，国内采用自动化分拣设备的时间相对于国外较晚且设备的自动化程度不及国外高，但是其运用的方面还是比较广泛。在国外自动化分拣系统出现在各个领域，大大提高了整个物流行业的发展水平。尤其是美国、日本和一些欧洲地区的发达国家，自动化分拣设备的自动化程度越来越高，因为每个国家的货物都要进行运送，包括国内贸易和进出口贸易。物流运输的效充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸2率也决定着一个国家的经济发展状况，所以物流自动分拣系统已经是国家不可缺少的一部分。现如今的自动分拣系统主要运用在各大中型物流集散地、货物中心、流通中心、邮局分拣等场所，其系统都会随着交流自动控制技术的发展而进行技术更新，特别是在电子技术迅猛发展和计算机被广泛使用的时代。自动化分拣系统的概念虽然出现的早，但在 20世纪 70年代才被引入中国，最初运用在邮政系统方面。之后被用于其他运输领域并在长期的实践中不断技术创新。例如，邮电部相关部门相继开发和研制出具国际水平的 CORE-NT物料自动分拣系统，性价比很高的扁平邮件高速物料自动分拣系统；上海邮政通用技术公司研制成功了速递邮件网络化物料自动分拣系统等。1.2.1 国内发展状况在物流中心分拣系统的研究中,主要有三方面内容。一方面是物流分拣设备和控制技术的研究,如用于邮政系统的交叉带式分拣机研究、应用于烟草行业的通道式分拣机研究等等。第二方面是对物流中心存储策略和分拣路径优化的研究,如用 BOM表进行仓储位置优化的研究,用蚁群算法实现分拣路径的优化等等。第三方面是对分拣作业数据信息与分析决策问题,华南理工大学、中国人民大学、华中科技大学、浙江大学等国内高等院校的学者都进行了定性与定量的研究。如马士华、文坚的分批策略根据时间延迟思想,综合考虑了拣货作业环节和分拣包装环节的工作效率,提出了一种消除因时窗分批不平衡而导致的等待时问和闲忙不均的动态时窗设计与判断方法,从而保证分拣系统的连续性和均衡性。李凯就卷烟分拣的几种优化模型展开了较深入的探讨,并以仿真的手段进行了验证。朱岩就卷烟分拣机的控制策略和不同设备参数下的分拣系统整体性能进行了研究,并通过仿真程序模拟验 2。 如今,国际竞争日益加剧,为了发展我国物流业,国内的许多企业和政府部门也在做更大的努力,也已取得了一定的成效。例如,邮电部相关部门相继开发和研制出具国际水平的 CORE-NT物料自动分拣系统,性价比很高的扁平邮件高速物料自动分拣系统;上海邮政通用技术设备公司研制成功了速递邮件网络化物料自动分拣系统等。邮政系统还推出了新的信封标准以更好的配合自动化的信件物料自动分拣系统。太原刚玉仓储设备公司和贵阳普天通信机械厂已设计生产货架电子标签拣选系统、小车式数字显示拣选系统、邮件自动分拣系统等;珠海普天慧科信息技术有限公司研发出 PTL(Pick-to- light Norman Saene jr 从配送中心里物料搬运这个方面研究了如何构建物料分拣系统传送带、如何搭配传送带以及如何构建一个良好的物流分拣搬运系统。充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸42 系统整体设计2.1 系统思路设计本设计题目为基于 Arduino的分拣小车设计，目的在于通过蓝牙通串口方式连接Arduino和 Android两平台之间的通信。操作者只需将手机和小车上的蓝牙接通，即可在 Android手机上操控小车。每一个物流集散地都对应着一个数字，例如小型物件的目的地为北京，而在系统程序中北京对应的串口数字为 2，操作者将物件放至小车上并在手机上按下“2”后，小车会自动称重，在 LCD屏幕上显示出物件的重量和运输的费用及所要到达的集散地。称重结束后小车会自动按照运输路径将物件送至对应货箱中，再原路返回。在运输过程中可能会遇上其他小车或着障碍物出现在前方，这时小车需停止运输直至前方检测不到障碍物，这就是系统设计中一套完整的运输过程和小车运行状态，分拣小车的整体设计框架如下所示。2.2 控制芯片的选择如今在简单的软件编程方面，一般主流的有 Arduino、树莓派等软硬件开源的控制芯片，另外就是以 C51和 STM32为代表的控制芯片。这几类单片机都会经常用在不同的场合，每一款都有各自的优缺点，下面将简单介绍一下。Arduino是一款比较容易上手的控制芯片，备受电子爱好初学者的青睐。由于软硬件开源的原因，经常被用来做一些有创意的物品，比如智能浇花系统、蓝牙小车、避障小车等。在软件编程方面，只需将现成的库文件放在 Arduino的 Libraries文件夹中即可，编程时只需调用即可，无需了解库文件是怎么写的。因此 Arduino适合电子知识功底比较薄弱的学者使用，编写程序的过程也比较简单且能快速学会使用编程软件。控制板超声波传感器蓝牙模块称重芯片电机驱动显示屏舵机电机充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸5树莓派是一款比 Arduino性能更强大的控制板，同样它的许多软硬件都是开源的。它存储数据的空间较大，且运算速度比较快，性能比较优越。但是它的价格比较昂贵，开发成本比较高，让一些想接触它的初学者望而却步。C51和 STM32这一类的单片机较 Arduino和树莓派开源程度没那么高，许多工程文件和驱动代码需要自己写，甚至有些时候使用时需要把驱动代码从集成的工程文件中剥离出来，并且在硬件方面需要自己选型、设计 PCB板、焊接、调试硬件。但此类单片机的开发成本是最低的虽然对开发者的要求高于前二者。因此，在考虑开发成本和难易程度及对设计内容的匹配程度来看，Arduino 是最合适选择。2.3 Arduino 相关介绍及型号选择Arduino起初是 2005年由意大利的一位老师老师 Massimo Banzi和到西班牙的芯片工程师 David Cuartielles共同创作出的项目，之后国外运用它的人越来越多。此外还得益于 Arduino的开放性、易用性、交流性等几大特点，电子爱好者可以在网上找到其他作者作品的开源硬件及软件，并且可以随意修改使用，在国内还有专门的交流网站“Arduino 中文社区”。Arduino是一个以 ATmega单片机为基础的控制板，整体还包括稳压电路、A/D 转换器、I/O 等。和其他控制平台一样，Arduino 有许多的型号，每一个都有不同的 I/O口和其他接口，对应着不同的功能和场合。其中运用最广泛的就是 Arduino UNO(如图2.1)。图 2.1 UNO控制板 充 值 购 买 -下 载 设 计 文 档 后 ， 加 Q-1459919609 免 费 领 取 图 纸6其次是比 UNO接口多，体积大且价格较高的 Mega2560(如图 2.2)图 2.2 Mega2560控制板还有有两款比 UNO体积小，但接口没有那么多的 Mini(如图 2.3)和 Nano（如图2.4）图 2.3 Mini控制板 图 2.4 Nano 控制板 Arduino UNO 相对于其他 Arduino控制板价格较为便宜，且 I/O口的个数适中，所以 UNO是用来做搭载本设计的最好选择。系统整体除了需要 Arduino UNO芯片控制以外，还需要其他的硬件来支撑分拣小车的完成。其中蓝牙蓝牙模块是用来连接手机和小车之间的通讯桥梁，在称重环节需要压力传感器和 HX711芯片组成的称重模块对物件的重量进行测量，测量出的结果需要 LCD屏幕将信息显示出来。驱动电机则要靠驱动模块来完成，在小车行走中依靠超声波传感器进行避障，在小车到达目的地需要把物件扬起时用舵机来执行此动作。I基于 arduino 的小型物流分拣运输小车设计摘 要本论文主要介绍基于 Arduino 平台设计的能够用于小型物流分拣运输且可以和手机设备进行蓝牙通讯的小车的设计过程。在论文中先后阐述了该设计的背景和在国内外的研究状况，通过系统思路设定，经分析当前主流控制板的优缺点后决定使用Arduino UNO 控制板对系统进行控制，运用 Solidworks 软件完成分拣小车的三维建模及各零件的装配过程。为了实现分拣小车的预期功能，选择超声波传感器作为距离判断的元件，通过 L298N 电机驱动模块控制小车的转向和转速，依据电阻电桥的特性且结合 HX711 A/D 转换芯片完成电子秤的设计，对分拣小车上承载物件的信息通过LCD12864 显示屏呈现。此外根据 Arduino 平台和 Android 平台耦合性强的特性，选用蓝牙模块实现 Android 手机设备和搭载 Arduino 控制板的分拣小车之间的通信。完成电路连接后初步编写程序流程框图后用 IDE 实现对分拣小车的软件控制，经过程序编译、上传，利用 IDE 串口监视器的便利性和分拣小车的实物模型完成整体程序的调试后，本论文设计的分拣小车能够实现自动搬运、称重、显示、寻轨迹等预期功能。关键词：分拣；Arduino；蓝牙通信；循迹IIABSTRACTThis dissertation mainly introduces the design process of a car designed based on the Arduino platform that can be used for small-scale logistics sorting and transportation and can communicate with mobile devices via Bluetooth. In the thesis, the background of the design and the research status at home and abroad were explained successively. After the analysis of the current advantages and disadvantages of the mainstream control, the design of the system was controlled using the Arduino UNO control board and the sorting was performed using Solidworks software. The three-dimensional modeling of the car and the assembly process of each part. In order to achieve the desired function of sorting trolleys, ultrasonic sensors are selected as distance-determining components. The L298N motor drive module is used to control the steering and rotation speed of the car, and the electronic scale is designed based on the characteristics of the resistance bridge and combined with the HX711 A/D conversion chip. The information on the carrying objects on the sorting cart is presented through the LCD12864 display. In addition, according to the strong coupling between the Arduino platform and the Android platform, the Bluetooth module is used to implement communication between the Android mobile device and the sorting cart equipped with the Arduino control panel. After the circuit connection is completed, the program flow diagram is preliminarily written to use the IDE to implement software control of the sorting cart. After the program is compiled and uploaded, the convenience of the IDE serial monitor and the physical model of the sorting cart are used to complete debugging of the entire program. The sorting cart designed by the dissertation can realize the expected functions such as automatic handling, weighing, display, and tracking.Keywords: Sorting; Arduino; Bluetooth communication; trackingIII目 录摘 要 .IABSTRACT.II1 绪论 .11.1 设计研究的背景及意义 .11.2 国内外发展状况 .12 系统整体设计 .42.1 系统思路设计 .42.2 控制芯片的选择 .42.3 Arduino 相关介绍及型号选择 .52.4 分拣小车的三维建模 .63 小车硬件介绍 .103.1 Arduino UNO.103.2 超声波模块 .113.3 电机驱动模块（L293N） .123.4 5KG 压力传感器和 HX711 模块 .133.5 LCD 12864 显示屏 .173.6 蓝牙模块 .193.7 摆臂舵机 .204 分拣小车程序编写 .214.1 分拣小车整体控制流程 .214.2 避障功能的流程框图 .214.3 循迹功能的流程框图 .224.4 称重功能的流程框图 .234.5 LCD 屏显示功能的流程框图 .244.6 蓝牙通信功能的流程框图 .254.7 舵机摆臂功能的流程框图 .255 系统调试 .265.1 串口监视器使用 .265.2 蓝牙模块 AT 设置 .265.3 调试中遇到的问题 .276 总结 .28IV参考文献 .29致 谢 .30附录 1：外文译文 .31附录 2：外文原文 .36附录 3：系统程序 .411基于 arduino 的分拣小车设计1 绪论1.1 设计研究的背景及意义自动分拣设备和系统的概念首先是从美国、日本等发达国家在二战后出现的，之后在国外各大物流中心被广泛运用。自动分拣系统的作业过程可以简单地描述如下：物流中心每天需要接收成百上千家供应商或货主通过各种运输工具送来的成千上万种商品，在在最短的时间内将这些商品卸下并按商品品种、货主、储位或发送地点进行快速准确的分类，将这些商品运送到指定地点(如指定的货架、加工区域、出货站台等)，同时，当供应商或货主通知物流中心按配送指示发货时，自动分拣系统在最短时间内从庞大的高层货架存储系统中准确找到要出库的商品所在位置，并按所需数量出库，将从不同储位上取出的不同数量的商品按配送进点的不同运送到不同的理货区域或配送站台集中，以便装车配送 1。2016 年以来，我国的快递市场迅猛发展，每天各快递公司需要接收和分拣的邮件数量不计其数。尤其是当各大购物网站促销时，更大大增加了对物流行业能力的考验。一方面是用工慌的问题依然没有得到解决，面对邮件多工作人员少的情况，依旧在采用着传统的物流分拣方案。第二方面是邮件数量多且繁杂的问题，导致分拣效率低且容易丢失货物。如今物流行业一般采用三种分拣方案，第一种是采用全自动化设备进行分拣，虽然效率极高，但同时企业成本也大大提高，不能适用于全部的物流分拣中心。第二种是采用传送胶带机的方式，不仅分拣线长且效率较低，但是具有柔性强，占用场地小等有点。其次是纯人工进行分拣，这种方案效率极低，所以运用的场合较少。降低物流成本是物流分拣、运输、包装中的核心问题，只有降低物流总成本，才能提高企业和社会经济效益的目的。改变传统的物流分拣方式，引进全新的分拣设备，加快分拣效率的同时降低分拣失误的概率。设计一套自动化程度高、成本适中且效率高的分拣设备和系统来提高作业设备的柔性，能符合不同规模的分拣中心的需求，这是一件迫在眉睫的事情。1.2 国内外发展状况从国内外近几年物流自动分拣系统的发展状况来看，国内采用自动化分拣设备的时间相对于国外较晚且设备的自动化程度不及国外高，但是其运用的方面还是比较广泛。在国外自动化分拣系统出现在各个领域，大大提高了整个物流行业的发展水平。尤其是美国、日本和一些欧洲地区的发达国家，自动化分拣设备的自动化程度越来越高，因为每个国家的货物都要进行运送，包括国内贸易和进出口贸易。物流运输的效2基于 arduino 的分拣小车设计率也决定着一个国家的经济发展状况，所以物流自动分拣系统已经是国家不可缺少的一部分。现如今的自动分拣系统主要运用在各大中型物流集散地、货物中心、流通中心、邮局分拣等场所，其系统都会随着交流自动控制技术的发展而进行技术更新，特别是在电子技术迅猛发展和计算机被广泛使用的时代。自动化分拣系统的概念虽然出现的早，但在 20 世纪 70 年代才被引入中国，最初运用在邮政系统方面。之后被用于其他运输领域并在长期的实践中不断技术创新。例如，邮电部相关部门相继开发和研制出具国际水平的 CORE-NT 物料自动分拣系统，性价比很高的扁平邮件高速物料自动分拣系统；上海邮政通用技术公司研制成功了速递邮件网络化物料自动分拣系统等。1.2.1 国内发展状况在物流中心分拣系统的研究中,主要有三方面内容。一方面是物流分拣设备和控制技术的研究,如用于邮政系统的交叉带式分拣机研究、应用于烟草行业的通道式分拣机研究等等。第二方面是对物流中心存储策略和分拣路径优化的研究,如用 BOM 表进行仓储位置优化的研究,用蚁群算法实现分拣路径的优化等等。第三方面是对分拣作业数据信息与分析决策问题,华南理工大学、中国人民大学、华中科技大学、浙江大学等国内高等院校的学者都进行了定性与定量的研究。如马士华、文坚的分批策略根据时间延迟思想,综合考虑了拣货作业环节和分拣包装环节的工作效率,提出了一种消除因时窗分批不平衡而导致的等待时问和闲忙不均的动态时窗设计与判断方法,从而保证分拣系统的连续性和均衡性。李凯就卷烟分拣的几种优化模型展开了较深入的探讨,并以仿真的手段进行了验证。朱岩就卷烟分拣机的控制策略和不同设备参数下的分拣系统整体性能进行了研究,并通过仿真程序模拟验 2。 如今,国际竞争日益加剧,为了发展我国物流业,国内的许多企业和政府部门也在做更大的努力,也已取得了一定的成效。例如,邮电部相关部门相继开发和研制出具国际水平的 CORE-NT 物料自动分拣系统,性价比很高的扁平邮件高速物料自动分拣系统;上海邮政通用技术设备公司研制成功了速递邮件网络化物料自动分拣系统等。邮政系统还推出了新的信封标准以更好的配合自动化的信件物料自动分拣系统。太原刚玉仓储设备公司和贵阳普天通信机械厂已设计生产货架电子标签拣选系统、小车式数字显示拣选系统、邮件自动分拣系统等;珠海普天慧科信息技术有限公司研发出 PTL(Pick-to- light Norman Saene jr 从配送中心里物料搬运这个方面研究了如何构建物料分拣系统传送带、如何搭配传送带以及如何构建一个良好的物流分拣搬运系统。4基于 arduino 的分拣小车设计2 系统整体设计2.1 系统思路设计本设计题目为基于 Arduino 的分拣小车设计，目的在于通过蓝牙通串口方式连接Arduino 和 Android 两平台之间的通信。操作者只需将手机和小车上的蓝牙接通，即可在 Android 手机上操控小车。每一个物流集散地都对应着一个数字，例如小型物件的目的地为北京，而在系统程序中北京对应的串口数字为 2，操作者将物件放至小车上并在手机上按下“2”后，小车会自动称重，在 LCD 屏幕上显示出物件的重量和运输的费用及所要到达的集散地。称重结束后小车会自动按照运输路径将物件送至对应货箱中，再原路返回。在运输过程中可能会遇上其他小车或着障碍物出现在前方，这时小车需停止运输直至前方检测不到障碍物，这就是系统设计中一套完整的运输过程和小车运行状态，分拣小车的整体设计框架如下所示。2.2 控制芯片的选择如今在简单的软件编程方面，一般主流的有 Arduino、树莓派等软硬件开源的控制芯片，另外就是以 C51 和 STM32 为代表的控制芯片。这几类单片机都会经常用在不同的场合，每一款都有各自的优缺点，下面将简单介绍一下。Arduino 是一款比较容易上手的控制芯片，备受电子爱好初学者的青睐。由于软硬件开源的原因，经常被用来做一些有创意的物品，比如智能浇花系统、蓝牙小车、避障小车等。在软件编程方面，只需将现成的库文件放在 Arduino 的 Libraries 文件夹中即可，编程时只需调用即可，无需了解库文件是怎么写的。因此 Arduino 适合电子知识功底比较薄弱的学者使用，编写程序的过程也比较简单且能快速学会使用编程软件。控制板超声波传感器蓝牙模块称重芯片电机驱动显示屏舵机电机5基于 arduino 的分拣小车设计树莓派是一款比 Arduino 性能更强大的控制板，同样它的许多软硬件都是开源的。它存储数据的空间较大，且运算速度比较快，性能比较优越。但是它的价格比较昂贵，开发成本比较高，让一些想接触它的初学者望而却步。C51 和 STM32 这一类的单片机较 Arduino 和树莓派开源程度没那么高，许多工程文件和驱动代码需要自己写，甚至有些时候使用时需要把驱动代码从集成的工程文件中剥离出来，并且在硬件方面需要自己选型、设计 PCB 板、焊接、调试硬件。但此类单片机的开发成本是最低的虽然对开发者的要求高于前二者。因此，在考虑开发成本和难易程度及对设计内容的匹配程度来看，Arduino 是最合适选择。2.3 Arduino 相关介绍及型号选择Arduino 起初是 2005 年由意大利的一位老师老师 Massimo Banzi 和到西班牙的芯片工程师 David Cuartielles 共同创作出的项目，之后国外运用它的人越来越多。此外还得益于 Arduino 的开放性、易用性、交流性等几大特点，电子爱好者可以在网上找到其他作者作品的开源硬件及软件，并且可以随意修改使用，在国内还有专门的交流网站“Arduino 中文社区”。Arduino 是一个以 ATmega 单片机为基础的控制板，整体还包括稳压电路、A/D 转换器、I/O 等。和其他控制平台一样，Arduino 有许多的型号，每一个都有不同的 I/O口和其他接口，对应着不同的功能和场合。其中运用最广泛的就是 Arduino UNO(如图2.1)。图 2.1 UNO 控制板 6基于 arduino 的分拣小车设计其次是比 UNO 接口多，体积大且价格较高的 Mega2560(如图 2.2)图 2.2 Mega2560 控制板还有有两款比 UNO 体积小，但接口没有那么多的 Mini(如图 2.3)和 Nano（如图2.4）图 2.3 Mini 控制板 图 2.4 Nano 控制板 Arduino UNO 相对于其他 Arduino 控制板价格较为便宜，且 I/O 口的个数适中，所以 UNO 是用来做搭载本设计的最好选择。系统整体除了需要 Arduino UNO 芯片控制以外，还需要其他的硬件来支撑分拣小车的完成。其中蓝牙蓝牙模块是用来连接手机和小车之间的通讯桥梁，在称重环节需要压力传感器和 HX711 芯片组成的称重模块对物件的重量进行测量，测量出的结果需要 LCD 屏幕将信息显示出来。驱动电机则要靠驱动模块来完成，在小车行走中依靠超声波传感器进行避障，在小车到达目的地需要把物件扬起时用舵机来执行此动作。2.4 分拣小车的三维建模（1）设计底盘尺寸，预留减速电机支座孔位、车身框架孔位、平行梁安装孔位、控制板和电机驱动板安装孔位及走线孔等如图 2.5。附录 1：外文译文易于编程和精密的传感器可以预见机器人在运输物流，码垛，订单拣选和装配等方面的进步摘 要目的 ：本文旨在回顾许多近期的创新成果，例如 3D 视觉，氢气动力和机器人技术中的自动机动，例如物流，订单灌装，产品处理和装配，以便更有效地处理仓库中的产品以及制造情况。设计/方法论/方法 ：在最近的双 Automate-ProMat 展会上，与参展商和机器人集成商进行了深入访谈。调查结果 ：更简单的编程，更便宜，更自主和更多功能（双臂）单元的机器人开发继续满足迅速增长的应用程序的需求，以便在仓库和制造环境中移动产品，组装订单，执行产品组装任务， 自动化测量和进行检查和其他质量保证任务。实际意义 ：机器人的进步，如更低的价格，更容易的编程，更好的多功能性和更多的自主权，向机器人的答案开放了许多新的应用程序。氢能可以使移动机器人在能量再充电之间运行更长时间。原创性/价值 ：读者将了解其他人如何快速将机器人应用于许多新应用，从而节省资金，快速获得投资回报并解决许多旧的物料处理和制造问题，即使他们未参加 2013 年 ProMat / Automate 2013 芝加哥展览。关键字：机器人，订单拣选，运输，码垛论文类型：研究论文芝加哥 PROMAT / AUTOMATE 2013 展览展出了各种机器人创新。一个机器人昂贵，难以编程，位置固定重量级的武装机器人的时代已经结束。 参与者看到了各种各样的低成本机器人，两个像机器人一样的武装人员完成诸如组装，机器人测量和完全移动机器人取代升降车中的人以实现自动化物流应用。库卡机器人公司展示了两款新型 LWR 4 轻型机器人，每种机器人都有 7 个轴和 7 公斤的有效载荷能力。这些单元每个仅重 16 公斤，可满足要求最高精度的高要求组装任务，并具有灵敏而强大的触感。LWR 4 机器人可以执行与人类工作者完全相似的动作序列，受力控制的表面允许操作员手动将机器人引导至工作区中的不同位置，同时使用非常简单的用户界面控制和教导 LWR 应用程序。在库卡展台上展出的还有他们的 KR AGILUS 小型机器人系列，用于演示任务。KR AGILUS 在其有效载荷类别中是独一无二的; 设置六轴新标准，速度非常高，循环时间短，集成能源供应系统 - 无论是安装在地板，天花板还是墙上，KR AGILUS 雇主的任务不寻常。Rethink Robotics 展示了他们最近推出的Baxtere 双臂低成本机器人。百特的价格为 24,000 美元，并提供许多功能。它针对的应用包括材料处理，简单的装载和卸载，打包和拆箱以及轻型装配任务。每个手臂有七个自由度和 2.3 公斤的有效载荷能力。长度为 1.04 米的手臂可以以最高有效载荷每秒移动 0.6 米。内置易于使用的控制器。机器人具有视觉引导运动，便于物体拾取的编程。它还包括安全操作的人体存在的声纳和视觉检测。Reis Robotics 介绍了一种更简单的编程和操作机器人的方法。他们现在提供了一种触摸板方法，取代了用于编程和控制其机器人产品系列的硬件按钮。 手持式单元配有一个 26 厘米的多点触控显示屏。它具有六个自由度运动的触摸控制，通过手势快速重新校准。一个虚拟手轮易于超越和集成的游戏杆。 显示所有功能以便轻松触摸激活。该设备还包括网络访问，直观操作和综合日志功能。Battenberg Robotics 展示了他们的测量机器人技术，并自动进行精确测量。Battenberg 机器人正在测试汽车仪表板控制系统，对产品进行在线测试和其他自动化测试。 在汽车仪表板应用中，机器人可以快速，准确和精确的重复性检查许多参数。自动完成测量，如所需的力，旋转角度以及正确旋钮的位置，并进行记录。除机器人之外，Battenberg 还提供应用 RobFloww 软件的快速编程测试程序和完整的测试结果数据分析。安川 Motoman 与他们的展位全力以赴，并与众多机器人合作。HP20 六轴装置正在运行。 HP 系列机器人适用于 20 至 600 公斤有效负载应用。双人武装的SDA 10 正在忙着与参加者一起玩黑色千斤顶。 15 轴机器人，每支臂 7 轴，经常在组装应用中看到，比如混合饮料订购或其他参与者吸引示范。一个苗条的手臂 SIA FSU 机器人正在演示协作组装操作。该装置可以安全地在与人类相同的空间中操作，也可以在相同的整体装配应用中工作。 SIA 是一款易于教学的七轴机器人。另外还有特殊设计的三角型 MPP3 机器人，专门用于高速采摘，包装，装箱和配套应用。其高速运转 - 每分钟 150 次循环 - 产生了非凡的效果 MPP3 机器人具有直接驱动旋转轴的三臂配置，可在高速下提高可靠性。它的长臂和短臂半径提供了紧凑的足迹和更深的触角，同时提供了一个大的工作范围。MPP3 机器人符合 IP65 标准，并具有 3 公斤的有效负载能力，工作范围为 1,300 毫米直径和 500 毫米深，重复性为 0.1 毫米（ 0.004“）。MPP3 由 FS100 控制器提供动力，占地面积紧凑，开放式软件架构适用于各种应用。Robai 强调了他们的 Cyton Gamma 1500 人形机器人机器人。它具有 7 个独立轴，每个轴有 2 公斤的有效载荷能力。它可以达到 68 厘米，最大线速度为每秒 10 厘米。当与 Energid Actin 3D 可视化，推理和控制软件相结合时，它可以利用其运动冗余执行高级运动。七轴配置也可以作为 300 型，300 克有效载荷能力，可以达到 48 厘米，线速度达到每秒 20 厘米。 针对汽车车身商店的应用，Kawasaki BX 系列机器人具有六个自由度。它提供高达 200 公斤的有效载荷能力和最大线速度为每秒 5,000 毫米。它已被应用于诸如点焊，材料处理，分配，铆接或组装等应用。Fanuc 在展台上展示了 9 台机器人，其中包括新型 M-2iA 高速并联机器人，装载重量为 3 公斤。四个线性臂单元包括四个轴，每分钟可拾取和放置 182 个零件。在展会上展示了 M-2iA，结合 iRVisionw 视觉套件，将金属零件随机放置在传送带上，并将它们正确放置在出料输送机上。其他演示包括 LR Mate 200iD，六轴，执行装配操作的机器人以及模拟焊接应用中低成本焊接机器人的演示。Industrial Perception，Inc.在下一代 3D 视觉导向机器人技术中展示了他们的专利创新。他们使用 3D 相机来检测工作环境的许多方面。 然后将所收集的数据用于建模软件，以确定最佳抓地点，最快运动的拖拉，避免碰撞以及与系统接口的其他设备同步。该系统甚至可以区分物体形状和表面纹理，以获得最佳处理效果。
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