智能搬运小车.docx

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1、E长春理工大学光电信息学院U)Co11egeOfOptica1AndE1ectronica1InformationChangchunUniversityOfScienceAndTechno1ogy本科生毕业设计（论文智能搬运小车TheSubjectofGraduationProject学生姓名专业光信息科学与技术学号指导教师分院光电科学2014年6月本设计采用STC12C560S2单片机为简易智能小车的核心器件。循迹模块由4对红外收发管组成，通过反射红外线的变化判断黑线的有无以到达循迹的功能，电机驱动模块选用H桥驱动芯片1298N结合单片机来控制电机工作。避障模块由两对红外发光管组成。搬运模块

2、通过TCS230识别不同颜色来分辨抓取和释放，从而到达搬运的目的。整个系统的电路结构简单，可靠性能高，能满足设计的要求。与传统搬运车相比，该车不消耗人力，不会造成人员的浪费且工作效率较高。智能机器准确性较高，可以减少失误的发生，在未来工厂车间中，可以用智能搬运车来代替传统搬运车。本文详细的阐述了整个智能搬运小车设计和制作以与最后测试的过程。以最简洁最最有效的方法制作出了一个具有简单功能的小车。关键词：智能循迹小车STC12C5A60S2红外收发管电机驱动TCS230ABSTRACTThedesignadoptsSTC12C5A60S2microcontro11erasthecoredevice

3、ofsimp1esmartcar.Thetrackingmodu1eiscomposedofap1ura1ityofPhotoe1ectrictube,byref1ectinginfraredchangesinjudgmentsofb1ackhavetoachievethetrackingfunction,motordrivemodu1ese1ectionofcommon1yusedHbridgedriver1298Nwithsing1e-chipmicrocomputertocontro1themotorworking.Obstac1eavoidancemodu1econsistsoftwo

4、pairsofinfrared1ightemittingtube.Hand1ingmodu1eTCS230identifythedifferentco1orstodistinguishgrabandre1ease,soastoachievethepurposeofhand1ing.Thee1ectriccircuitconstructionofwho1esystemissimp1e,re1iab1eperformance.Itcanmeetavarietyofdesignrequirements.Comparedwithconventiona1truck,thecarisnot1aborint

5、ensive,nowasteandhigherstaffefficiency.Inte11igentmachinehighaccuracy,canreducetheincidenceoferrorsinthefutureonthefactoryf1oor,youcanusesmarttrucktorep1acethetraditiona1truck.Thispaperdescribesindetai1thedesignandproductionofinte11igenthand1ingcarandthefina1testoftheentireprocess.Inthemostsimp1eand

6、effectivewaytomakethemostoutofthecarwithasimp1efunction.Keywords：Inte11igentTrackingCarSTC12C5A60S2InfraredReceivingTubeMotorDriveTCS230摘要-1-ABSTRACT-3-第1章绪论11.1 研究目的与意义21.2 国外开展情况2第2章整体设计框架62.1方案选择与论证6控制模块选择6路面探测黑线轨迹模块6探测路面障碍模块7电机模块8电机驱动模块8车架选择9搬运模块9仓库识别模块92.1.9最终方案选择102.2 方案可行性分析10第3章硬件设计113.1 系统总

7、体设计框图123.2 红外线光电开关模块12光电开关的工作原理13光电开关的类型14壁障光电管电路的设计163.3 电机驱动模块163.4 红外循线模块18红外放射式光电传感器特性与工作原理183.5 红外循线具体设计与实现1936金属探测模块193.6 7颜色识别模块201 .TCS230芯片的结构框图与特点202 .TCS230识别颜色的原理223.8最小系统模块243.8.1晶振电路的设计243.8.2复位电路的设计253. 9电源模块26第4章软件设计273.1 主程序流程图283.2 避障子程序流程图283.3 循线子程序流程图294. 4搬运子程序流程图31第5章系统调试和测试32

8、4.1 安装步骤325. 2电路调试32光电开关模块调试过程32电机模块调试过程33红外循线模块调试过程33测试结果与分析341 .测试方法342 .测试结果34第六章结论35致36参考文献37附录设计系统局部源代码38绪论随着生产自动化的开展，机器人已经越来越广泛地应用到生产自动化上，随着科学技术的开展，机器人的感觉传感器种类越来越多，其中视觉传感器成为自动行走和驾驶的重要部件。智能小车的研究、开发和应用涉与传感技术、电气控制工程、智能控制等学科，智能控制技术是一门跨学科的综合性技术，当代研究十分活泼，应用日益广泛的领域。本课题所设计的智能小车，既具有操作机（机械本体）、控制器、伺服驱动系统

9、和检测传感装置，是一种仿人操作、自动控制、可重复编程、能在三维空间完成灵活运动的自动化生产设备。随着工业自动化的不断开展，工业机器人被广泛应用于工业生产的各个部门，如采掘、喷涂、焊接、医疗等各大领域。由于工业机器人的出现，它不断替代了人们的繁重劳动，大大提高了劳动生产率，减轻了人们的劳动强度，此外，它能在高温、低温、深水、宇宙、放射性和其他有毒、污染环境条件下进展操作，日益表达出它的优越性。智能控制小车模拟机器人的运作，可以通过自己的动手排除故障，更加可以给学生一个实践操作的空间，加强学生的动手能力和思维能力。在制作的产品中，发现一些比拟符合实际应用的玩具，而且本钱低廉，能够运用实际生产并且有

10、一定的新颖度，有一定的社会需求。在制作中提高自身对社会需求方向的灵敏度，发现商机，为自己在以后实现创业这个宏伟的目标中打下一个坚实的根底。第一章11研究目的与意义通过构建智能小车系统，培养设计并实现自动控制系统的能力。在实践过程中，熟悉以单片机为核心控制芯片，设计小车的检测障碍、寻线和电机驱动等外围电路，采用智能控制算法实现小车的智能循迹以与避障。在此过程中，加深对控制理论的理解和认识。从对红外线、电机驱动和光电开关在智能小车上的应用，可以进一步研发，将红外线技术应用到现实中的车辆上，比方红外线倒车警报系统、红外车辆防盗系统等等很多方面都可以利用。1.2国外开展情况十九世纪末，随着燃机的诞生，

11、人们创造了最现代化的交通工具汽车。经过一个多世纪的开展，汽车技术、性能有了很大的提高，人们充分享受到了汽车带来的巨大便利。在享受汽车交通上带来便利的同时，人们也发现运货是各个行业不可或缺的过程，人工运货随着经济的快速开展，不能完全满足市场的需求。世界上许多国家都在积极进展智能车辆的研究和开发设计。移动机器人是机器人学中的一个重要分支，出现于20世纪60年代。当时斯坦福研究院的Ni1sNi1ssen和Char1esRosen等人，在1966年至1972年中研制出了取名shakey的自主式移动机器人，目的是将人工智能技术应用在复杂环境下，完成机器人系统的自主推理、规划和控制。从此，移动机器人从无到

12、有，数量不断增多，智能车辆作为移动机器人的一个重要分支也得到越来越多的关注。智能搬运小车可以安装不同的末端以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作，可以广泛应用于机床上下料，冲压机自动化生产线，自动装配流水线，码垛搬运，集装箱等的自动搬运，大大减轻了人类繁重的体力劳动，具有广阔的市场前景。最早的成型的搬运车始于1917年，即第一次世界大战快要完毕的时候。世界大战完毕后，世界经济迎来一阵复和开展的阶段，同时，手动液压搬运车的技术得到快速的开展。当时的物流主要是用于军事行动，提供供应之类，他的作用可见一斑。在第二次世界大战中，搬运车以比拟成熟的形象亮相，得到了快速的开展和普遍的应用。我国搬运车开展历

13、史较晚。在上世纪50年代，那是的企业搬运活动还是主要使用落后的人工搬运，费时费力，效率低下。随着战后经济的复，科技文化的开展，企业逐渐将高效率作为生产的主题之一。于是乎，政府和企业都认识到了物流对开展的重要性，高效搬运被单独提了出来，搬运物流业从人工搬运转向了机械化搬运。近30年来我国经济开展较快，对搬运车提出了更高的要求，特别是自从电子商务物流的快速开展，让第三方物流行业已经第四方物流行业得到了快速的开展,对搬运车设备提出了更高的要求，在过去的几年中，我国搬运车需求均呈现两位数增长，开展势头良好。国家已经将物流产业参加十大振兴产业规划当中，足见物流在提高社会效益方面的巨大作用。搬运车作用作为

14、物流搬运中的主力军，其作业不容无视。物流，实物空间的移动活动，垂直移动称为堆高（堆垛）物流，平行移动称为搬运物流，这两个物流活动是物流活动中最常见的物流，还有装卸物流，这些物流过程均离不开搬运车的参与。搬运车的价值正日益凸显，搬运车主要功能是完成搬运物流活动。搬运车开展历史，经历3代开展，搬运车开展正在向第四代开展。第一代搬运车为手动搬运车，简称CBY,其特点是自动化、智能化程度不高，但它为人工搬运向机械化搬运转化做出了巨大的奉献，时至今日，它在搬运车市场仍然具备一定的市场份额；第二代搬运车是以燃叉车为代表的燃搬运车，简称FT,具备较高的自动化，燃叉车以发动机为动力，动力强劲，缺点是有废气排放

15、污染环境，效能较低，有害人类安康，不适合食品行业使用；第三代搬运车是以电动叉车为代表的全电动搬运车，简称CBD,其自动化程度和燃叉车相当，但它是节能环保理念推动的动力技术更新，使用的是电池动力，电动搬运车具备节能、无废气排放、噪音小等优点，是食品行业的最正确选择，由于其节能的突出优点，被搬运车行业认为是未来最有潜力的叉车之一，但目前遇到了开展瓶颈，由于其受电瓶容量的限制，功率小，作业时间短。第四代搬运车开展是以自动无人搬运车为代表的，简称AGVS,AGVS预计在本世纪50年代将得到大围的应用，是当今柔性制造系统（FMS）和自动化仓储系统中物流运输的有效手段，现代的AGV是由计算机控制，多数的A

16、GVS配有系统集中控制与管理计算机，用于对AGV的作业过程进展优化，发出搬运指令，跟踪传送中的构件以与控制AGV的路线，无人搬运车的引导方式主要有电磁感应引导、激光引导和磁铁陀螺引导等方式，可以给无人搬运车编程序输入引导搬运车完成搬运工作，是一种智能化比拟高的搬运车。伴随我国企业和政府对物流的进一步重视，以与经济全球化进程的进一步加快，我国搬运车开展前景非常的好，未来将在一段时间呈现2到3位数的增长速度成长。搬运车经历3代开展，搬运车开展正在向第四代开展。第一代搬运车为手动搬运车，简称CBY,其特点是自动化、智能化程度不高，但它为人工搬运向机械化搬运转化做出了巨大的奉献，时至今日，它在搬运车市场仍然具备一定的市场份额。第二代搬运车是以燃叉车为代表的燃搬