基于慧鱼系统多功能可遥控全向搬运车设计

随着网络的发展，网上购物也变得越来越流行，许许多多的创业人员开起了网店，这使物流行业变得越来越重要[1].同时，怎样高效快捷的分拣货物成了各物流公司的一个重要问题.为了解决快速搬运问题，有人专门设计一种智能循迹小车，小车采用慧鱼智能接口板进行控制，利用颜色传感器进行循迹[2].控制系统由ROBOPro 控制软件，采用履带式行走机构，但是履带式行走机构不能在狭小空间内变向.还有人设计出一款小车能够智能有序的搬运货物,遇到障碍能自动避开障碍物继续运行至目的地[3].该小车采用双电源模块、中央控制模块、驱动调速模块、自动巡线和终点检测模块、自动避障模块，实现小车自动化智能化，但是这种小车对场地要求高，一般小型物流公司无法普及，操控性要求很高.

本文计了一款多功能可遥控全向搬运车.小车主要是帮助人工搬运快件的装置.此装置搬运快捷，对场地要求不高.操作简单，适合各大小物流公司.

1 设计模块

1.1 控制台模块

用来控制小车的所有动作，监视整个小车的状态和当前位置.考虑小车要适用于各个物流点、各年龄阶段、不同文化程度的操作人员.因此，将原本复杂的无线信号传输模块的各个I口引线接到微动开关上，将每四个相关联的微动开关组合在一组，形成一个四通的控制摇杆.因为摇杆控制的方式更适合大众人群的使用，从而让整个装置更具有普遍适用性.当你向任意方向摇动摇杆时，便会触动相应微动开关，从而激活相应的无线信号发射模块发出无线信号，在装置上的无线信号接收模块便会接受到信号，并将信号传给慧鱼控制板，直接通过继电器来控制小车做出相应的动作.

1.2 图传模块

可使操控者可以远程看到多功能可遥控全向搬运机械的目前状态和周围环境[4].图传模块采用无线图传的方式来传输小车周围的图像环境,做法是在小车的机械臂上装一个高清摄像头，摄像头拍摄的实时图像就可以通过TS823发射机传输到控制台上的接收屏，接收屏显示的图像为实时图像.操作者可以通过观看到的图像来控制小车.

1.3 搬运模块

主要是搬运快件.通过三自由度机械臂、吸盘、机械爪三者的相互协调来搬运快件.气动吸盘和机械爪可以自由切换选择其中的一种，气动吸盘可用来搬运箱体类快件，机械爪可用来搬运袋类快件.另外，三自由度机械臂可以使前者到达有效空间内的任何位置[5].这样操控者就可以在控制台上摇动与底盘模块相对应的控制杆将快件从一个地方搬运到另一个地方.

1.4 底盘模块

使用全向轮来代替普通车轮.由于全向轮的特性，可以使小车在狭小的空间中实现径向和横向的自由变向[6].用独立电机连接继电器外加独立按键来控制前进、后退和左右移动.控制方法为将独立按键集合电路板输入接口引线至控制台上的方向控制杆的一侧，便可在控制台上通过方向控制杆来实现小车的前进后退和左右移动.当整个装置通电且方向摇杆向前摇动时，通过独立按键集合电路板输出无线信号至目标继电器就可以控制四个电机运转，从而带动四个全向轮运转.

2 各部分结构和工作原理

多功能可遥控全向搬运车由四大部分组成：控制台部分、监视部分、搬运部分和底盘部分.

2.1 控制台部分

由三个慧鱼编程接口板、19路继电器模块、无线信号发射模块和控制台联合控制.在工作时，操作者可以通过摇动与之功能相对应的摇杆来实现相应的功能.每一个控制杆都由四个微动开关和一个可以在中间四向摇动的摇杆组成.另外，每一个继电器都控制着不同的功能，对应着不同的程序入口.例如，操作者摇动控制杆车前移功能时，便会触发小车前进方向的微动开关，继而便会发射相应的无线信号，无线信号被19路继电器模块接收后，便会打开与前进功能相对应的继电器，将信号输入慧鱼编程接口板，运行接口板中小车向前运动的程序.控制台如图2所示.

1 接收屏 2 RC接收机3真空泵开关4 操作杆5 微动开关

图1 控制台

2.2 图传装置

由高清微型摄像头、接收屏、5.8G fpv 600mw无线影音图传 TS823发射机 ，RC832接收机组成.高清微型摄像头与无线影音图传 TS823发射机连接，摄像头将摄入的实时高清图像通过TS823发射机发出，由RC832接收机接收图像，再将实时高清图像在接收屏上显示出来.

2.3 搬运部分

由三自由度机械臂、机械爪、真空吸盘、真空泵组成.在搬运时电机1、电机2的转动带动转盘1的转动，在机械臂到达目标位置时，在电机3电机4和电机5的共同运转下带动丝杆1和丝杆2运动可以使整个机械臂下降，在机械臂下降到目标高度时，此时通过电机6的运转带动丝杆3运动可以控制转盘2与水平方向的夹角，进而来调整安装在转盘2上的机械爪和吸盘与水平方向的位置.然后，可以用安装在转盘2上的电机7来切换机械爪和吸盘这两种装卸工具，在机械爪或吸盘到达目标位置时，可以通过用电机8来合上机械爪或打开真空泵来对快件进行装载，也可通过用电机8来松开机械爪或关闭真空泵来卸下快件.电机6和电机7的结合运转可以使机械爪或吸盘在空间内以各个角度来装卸.另外，还可以在机械臂范围内的任何一地方进行快件的装载与卸载.

2.4 底盘装置

底盘装置主要为底盘部分.由全向轮、普通电机、19路继电器模块组成.在底盘上安装有与水平方向成45度角和145度角位置且两个两两对称的相同规格的全向轮，每一个全向轮都有一个独立电机来控制其运转，每个独立电机都连接到一个继电器上.这样只需要输入较小的电流通过继电器的放大功能便能控制电机的运转，较好的节省了能源.每个独立电机的运转都通过程序将其相关联，这样只需要在控制台上摇动车方向控制杆就可以控制多功能可遥控全向搬运机械的前、后、左、右运动.总体结构如图3所示.

1丝杠 2电机 3电机 4电机 5转盘 6电机 7电机

8控制板 9真空泵10真空吸盘 11转盘 12电机 13 电机7

14机械爪 15 丝杠 16 丝杠 17电机

图2 总体结构图

3 智能控制系统

人工控制微动开关是利用摇杆来推动微动开关的打开和闭合来给控制器输入数字量0、1的信号，来控制运行与之相对应的程序.其特点是电机运行的时间不用延时来控制，而是采用人工控制微动开关的打开和闭合来持续控制程序的循环运行，从而提高系统运行的可靠性和稳定性，较其它类型的传感器而言更方便使用.如果采用延时来控制电机运行的时间和位置.比如在搬运模块，电机的延迟时间不够准确，机械臂运行的目标位置就不会精确，会出现装卸装置无法装载快件、电机之间的配合运转不是过多就是过少等现象，导致不能完成传递扭矩，而且会卡死.所以人工控制微动开关更能保证系统运行的稳定性和精确性.

由ROBOPro 控制软件、接口板、接收屏和控制台组成控制系统，对底盘装置、搬运装置、监视装置可选择控制，也可对三个模块进行组合控制.控制器对各电机运行状态进行监控，进一步保证了小车运行的可靠性、精确性和稳定性.

4 工作流程

多功能可遥控全向搬运车具有很大的适用范围，可以搬运不同包装方式的商品.在搬运过程中，操作者只需要坐在控制台前便可以控制整个装置搬运商品.其工作流程图如图3.

图3 工作流程图

5 产品创新点

该设计在创作过程中，注重采用机电一体化的设计思路和方法，在总结市场上相关产品的基础上，综合考虑各种因素，使作品具备较高的自动化操作水平与模块化功能.与市场已有的产品相比，该作品新增以下功能：(1)无线图传模块，可以让操作者远距离操控搬运车；(2)底盘安装的四个全向轮可以让整个车在狭小的空间内灵活的运动；(3)真空气动吸盘可以快速并且牢固的吸附住商品，加快了搬运速度并且有效防止在搬运过程中商品的掉落和剧烈晃动，保证了商品的安全；(4)三自由度机械手的设计可以让整个装置完成在各种高度、方向上的商品装卸；(5)充分利用智能控制系统，能精确控制各个装置.

6 结论

多功能可遥控全向搬运车.结合了三自由度无死角搬运方式、狭小空间灵活自由横径向变向运动结构、最先进的无线图传操控理念、最适合大众人群的摇杆控制方式.不仅可以运用于快件的搬运，而且其合理且省力的机械臂的设计和无线遥控监视的理念，还适用于其它的搬运类工程中.借鉴于目前市场上的快递搬运车大都车体庞大且橫径向变向距离大等缺点，本文设计的车不仅不需要人工手动搬运、车体小、横径向变向灵活、可远程遥控等优点.并且，充分顺应了时代的发展，适合现代人需求.