本實(shí)用新型涉及物流搬運(yùn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種智能搬運(yùn)車。

背景技術(shù)：

搬運(yùn)車，即一種可進(jìn)行搬運(yùn)作業(yè)的運(yùn)輸車，現(xiàn)多用于工廠物品的搬運(yùn)。搬運(yùn)車憑借其出色的穩(wěn)定性和危險(xiǎn)環(huán)境的適應(yīng)性為多數(shù)廠商所青睞?，F(xiàn)有技術(shù)的搬運(yùn)車性能較差，控制精度低，可靠性不好，功能單一，使用效果較差。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于現(xiàn)有技術(shù)的上述缺陷，本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種智能搬運(yùn)車，以解決現(xiàn)有技術(shù)的不足。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：包括第一位處理器和與第一位處理器電連接的第二微處理器、金屬探測單元、金屬拾取單元、顯示及聲光報(bào)警模塊、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、場地黑邊線檢測模塊、光源識(shí)別與探測模塊和繼電器切換模塊，所述繼電器切換模塊與金屬探測單元、金屬拾取單元連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊分別與左電機(jī)和右電機(jī)連接，所述第二微處理器與紅外避障模塊連接。

上述的一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：所述第一位處理器采用單片機(jī)ATMEGA128L。

上述的一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：所述第二微處理器采用單片機(jī)ATMEGA8L。

上述的一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：所述金屬探測單元包括車頭金屬探測電路和車中探測電路，所述車頭金屬探測電路和車中探測電路為利用CD4069和電感、電容制作的一個(gè)LC振蕩器，其中CD4069輸入輸出端之間并聯(lián)電感L、電容C1，電容C1一端通過串聯(lián)電容C2連接到電容C3一端，電容C1另一端連接到電容C3另一端，且電容C2和電容C3連接點(diǎn)還通過可變電阻RP連接到地。

上述的一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：所述場地黑邊線檢測模塊包括紅外發(fā)射二極管D1、D2，所述紅外發(fā)射二極管D1、D2正極分別通過電阻R1、R2連接到5V電源，紅外發(fā)射二極管D1、D2負(fù)極接地，5V電源和地之間還連接有可變電阻RP，紅外發(fā)射二極管D2和電阻R2連接點(diǎn)還連接到運(yùn)算放大器LM324的反相端，可變電阻RP的變動(dòng)端連接到運(yùn)算放大器LM324的同相端。

上述的一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：所述光源識(shí)別與探測模塊包括紅外接收二極管D1、D2，其中D1正極接地，D1負(fù)極連接D2正極，D2負(fù)極連接到5V電源，D1、D2的連接處接微處理器。

上述的一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：所述紅外避障模塊包括與第二微處理器連接的四組紅外接收管，以及多組電阻、三極管；其中電阻一端連接第二微處理器，電阻另一端連接三極管基極，三極管射極接地，三極管集電極依次連接紅外發(fā)射管、限流電阻，限流電阻接直流電源。

本實(shí)用新型的有益效果是：

本實(shí)用新型采用了紅外傳感器，自制金屬探測器，超聲波等多種傳感器檢測小車與黑邊界線，鐵片，障礙物，光源之間的相對(duì)位置，利用繼電器有效的解決鐵片探測與拾取的誤差問題，采用小孔遮光法準(zhǔn)確的對(duì)光源進(jìn)行識(shí)別和探詢，性能優(yōu)異，控制精度高，可靠性好，功能多樣，使用效果好。

以下將結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型的構(gòu)思、具體結(jié)構(gòu)及產(chǎn)生的技術(shù)效果作進(jìn)一步說明，以充分地了解本實(shí)用新型的目的、特征和效果。

附圖說明

圖1是本實(shí)用新型的系統(tǒng)框圖。

圖2是本實(shí)用新型的系統(tǒng)硬件連接圖。

圖3是本實(shí)用新型的車前端金屬探測電路圖。

圖4是本實(shí)用新型的車中端金屬探測電路圖。

圖5是本實(shí)用新型的場地黑邊線檢測模塊電路圖。

圖6是本實(shí)用新型的光源識(shí)別與探測模塊電路圖。

圖7是本實(shí)用新型的擋板隔光法檢測光源中線幾何光學(xué)原理圖。

圖8是本實(shí)用新型的車體左偏30度時(shí)幾何光學(xué)原理圖。

圖9是本實(shí)用新型的紅外傳感器避障電路連接電路圖。

圖10是本實(shí)用新型的電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊電路圖。

圖11是本實(shí)用新型的光電門電路電路圖。

具體實(shí)施方式

如圖1所示，一種智能搬運(yùn)車，其特征在于：包括第一位處理器1和與第一位處理器1電連接的第二微處理器2、金屬探測單元3、金屬拾取單元4、顯示及聲光報(bào)警模塊5、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊6、場地黑邊線檢測模塊7、光源識(shí)別與探測模塊8和繼電器切換模塊12，所述繼電器切換模塊12與金屬探測單元3、金屬拾取單元4連接，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊6分別與左電機(jī)10和右電機(jī)11連接，所述第二微處理器2與紅外避障模塊9連接。

本系統(tǒng)采用單片機(jī) ATMEGA128L 作為主控制核心主單片機(jī)，ATMEGA128L 的對(duì)當(dāng)前的傳感器進(jìn)行查詢，根據(jù)傳感器傳來的信息，對(duì)當(dāng)前的環(huán)境作出判斷，最后對(duì)電機(jī)作出相應(yīng)的動(dòng)作。在這里我們還使用了一個(gè)從單片機(jī)ATMEGA8L，它的任務(wù)是對(duì)紅外傳感器進(jìn)行控制以及將數(shù)據(jù)傳送給ATMEGA128L。另外，紅外傳感器實(shí)現(xiàn)檢測場地黑邊線、識(shí)別金屬顏色、繼電器切換金屬探測和拾取電路、電機(jī)驅(qū)動(dòng)模塊、紅外接收管對(duì)光源進(jìn)行識(shí)別和探測、金屬片檢測、聲光報(bào)警、液晶顯示檢測的鐵片數(shù)和全程行駛時(shí)間等都由主單片機(jī)來控制。系統(tǒng)框圖如1 所示，系統(tǒng)硬件連接圖如2 所示。

本實(shí)施例中，所述金屬探測單元3包括車頭金屬探測電路和車中探測電路，所述車頭金屬探測電路和車中探測電路為利用CD4069和電感、電容制作的一個(gè)LC振蕩器，其中CD4069輸入輸出端之間并聯(lián)電感L、電容C1，電容C1一端通過串聯(lián)電容C2連接到電容C3一端，電容C1另一端連接到電容C3另一端，且電容C2和電容C3連接點(diǎn)還通過可變電阻RP連接到地。

車前端電路如圖3所示，我們利用CD4069的線性區(qū)制作了一個(gè)LC振蕩器，可調(diào)電阻RP在這里作阻尼電阻使用，通過調(diào)整RP使電路剛剛起振，線圈L由0.7mm漆包線在一根磁棒上密繞制成，電感量為1.5mH，當(dāng)有金屬靠近鐵芯電感線圈時(shí)，線圈的L值降低線路停振。LC振蕩器剛剛起振時(shí)未探測到金屬，三極管的基極為高電平，三極管導(dǎo)通，則輸出端為低電平；當(dāng)探測到金屬時(shí)，LC振蕩器停振，三極管的基極為低電平，三極管截止，輸出端為高電平。將輸出端接單片機(jī)的一個(gè)端口，單片機(jī)將根據(jù)接收的信號(hào)做出判斷并控制電機(jī)做出相應(yīng)的動(dòng)作。

電感L、電容C1、C2、C3決定振蕩頻率，當(dāng)取如圖參數(shù)是頻率約為200KHz左右。

車體中部電路如圖4所示，該電路有兩種工作方式，它們通過繼電器來切換。常態(tài)時(shí)為金屬檢測方式，其工作原理和車前端金屬探測電路相同。調(diào)整RP1使LC振蕩電路剛剛起振，在沒有探測到金屬時(shí)三極管9013的集電極輸出為低電平；當(dāng)有金屬靠近時(shí)，LC振蕩電路停振，三極管9013的集電極輸出為高電平，將該電平信號(hào)由端口1送入單片機(jī)檢測。單片機(jī)根據(jù)端口1的數(shù)據(jù)判斷探測到金屬時(shí)，由單片機(jī)控制通過端口2控制繼電器的連接方式，使電磁鐵線圈接入電路開始工作，完成了采用電磁鐵達(dá)到搬移鐵片的任務(wù)。另外，該電路通過逆變器將12V的電壓升高到約為40V左右，在通過整流濾波后得到紋波較小的壓值較高的電壓，該電壓為鐵片搬移提供足夠的能量，能使鐵片搬移的準(zhǔn)確性和可靠性得到保證。采用繼電器切換鐵片檢測和起重電路的優(yōu)點(diǎn)是小車能準(zhǔn)確的將探測到的鐵片吸起進(jìn)行搬移，避免了由于鐵片起重裝置和金屬探測裝置之間存在一定距離而造成的雖探測到鐵片但沒有將鐵片搬起的狀況。

本實(shí)施例中，所述場地黑邊線檢測模塊7包括紅外發(fā)射二極管D1、D2，所述紅外發(fā)射二極管D1、D2正極分別通過電阻R1、R2連接到5V電源，紅外發(fā)射二極管D1、D2負(fù)極接地，5V電源和地之間還連接有可變電阻RP，紅外發(fā)射二極管D2和電阻R2連接點(diǎn)還連接到運(yùn)算放大器LM324的反相端，可變電阻RP的變動(dòng)端連接到運(yùn)算放大器LM324的同相端。

電路如圖5所示，D1,D2 為紅外發(fā)射、接收對(duì)管，利用黑、白兩種顏色對(duì)紅外光反射強(qiáng)度不同的特性實(shí)現(xiàn)對(duì)場地黑邊界線檢測和金屬顏色識(shí)別。當(dāng)D2 接收到D1 發(fā)射的紅外光時(shí)，通過D2的電流變大，取樣電壓明顯變?。▽?shí)際由4.5V 降到1.3V），通過設(shè)定比較器的門檻電壓（實(shí)際設(shè)為2.5V），得出一個(gè)高低電平的開關(guān)量，送單片機(jī)端口檢測并由單片機(jī)控制小車做出相應(yīng)的動(dòng)作，該電路在實(shí)物裝配中，根據(jù)實(shí)際需要，我們?cè)谛≤囎钋岸说牡装逄幯b有兩對(duì)紅外發(fā)射—接收管，在車尾底板處也裝有一對(duì)紅外對(duì)管，對(duì)管根據(jù)離地高度以一定角度安置，使接收管更容易接收到反射的紅外光。

金屬顏色識(shí)別的對(duì)管我們將其放在起重金屬的電磁鐵處。金屬顏色識(shí)別是通過單片機(jī)對(duì)紅外檢測與金屬檢測雙項(xiàng)測量結(jié)果綜合判別。當(dāng)單片機(jī)檢測到金屬，后才對(duì)金屬顏色進(jìn)行識(shí)別，由兩個(gè)量綜合決定鐵片的顏色。金屬顏色識(shí)別的對(duì)管我們將其放在起重金屬的電磁鐵附近。

如圖6所示電路，所述光源識(shí)別與探測模塊8包括紅外接收二極管D1、D2，其中D1正極接地，D1負(fù)極連接D2正極，D2負(fù)極連接到5V電源，D1、D2的連接處接微處理器。D1、D2 為同種的紅外接收二極管，當(dāng)它們接收到的光強(qiáng)一樣時(shí)，它們的導(dǎo)通程度一樣，端口P 的電壓就為中間電壓2.5V。當(dāng)左邊管D1 接收的光較強(qiáng)時(shí)，D1 導(dǎo)通程度較大，端口P 輸出電壓小于2.5V，光強(qiáng)相差越大，電壓偏離幅度越大。

對(duì)光源 A、B 的識(shí)別就是基于以上基本電路，采用擋板隔光法，利用幾何光學(xué)基本原理——光的直線傳播，找到光源的中心線，使小車處于光源的中心線上，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)光源A、B 的識(shí)別。幾何光學(xué)原理圖如圖7所示。

擋板位于車體中心線上，紅外接收管 D1、D2 要靠近擋板，且盡量后靠，由于紅外接收管圓頂結(jié)構(gòu)，類似透鏡作用，為避免接收管自身造成單向性，使各個(gè)方向的光接收時(shí)幾率平等，必須直立放置。而且擋板必須表面粗糙，并且顏色為深色（最好為黑色），以減小光的反射影響。

根據(jù)幾何光學(xué)原理， 當(dāng)車體剛好處于光源中心線上時(shí)，光源A、B 照射D1 管、D2 管的角度相同，D1 管、D2 管接收到A、B 光源的光照強(qiáng)度大致相同，端口P 輸出電壓為2.5V 左右。當(dāng)車體左偏時(shí)，根據(jù)幾何光路， D2 管接收到的光明顯多于D2 管，因此，D2 管的導(dǎo)通程度較強(qiáng)于D1 管，如圖8 所示。P 端口輸出電壓明顯高于2.5V。同理，車體左偏時(shí)，P 端口輸出電壓明顯就會(huì)低于2.5V。

P 端口輸出電壓量通過ATMEGAL128L 單片機(jī)自帶的A/D 轉(zhuǎn)換，變成對(duì)應(yīng)的數(shù)字量，并通過CPU 的處理，控制調(diào)整電機(jī)的轉(zhuǎn)向以及行使速度，實(shí)現(xiàn)車體定向于光源中心，車體處于光源中心線上，其前左右即為對(duì)應(yīng)的光源A、B，即為存儲(chǔ)區(qū)A、B。

如圖9所示，所述紅外避障模塊9包括與第二微處理器2連接的四組紅外接收管，以及多組電阻、三極管；其中電阻一端連接第二微處理器2，電阻另一端連接三極管基極，三極管射極接地，三極管集電極依次連接紅外發(fā)射管、限流電阻，限流電阻接直流電源。紅外發(fā)射管通過三極管和電阻接到一從單片機(jī)的PB 口，紅外接受管的數(shù)據(jù)口接到它的PC 口，當(dāng)檢測到有障礙物時(shí)，接受管的數(shù)據(jù)口輸出為低電平并送從單片機(jī)，若未檢測到障礙物，則接受管的數(shù)據(jù)口輸出為高電平。由于所使用的接受管內(nèi)部有一選頻網(wǎng)絡(luò)，使該接收管只對(duì)頻率為38KHz 的信號(hào)起作用，因此可以有效的減小外界光的干擾，特別是40W 的射燈光源。該38KHz 的信號(hào)由單片機(jī)系統(tǒng)中的定時(shí)器產(chǎn)生的方波信號(hào)得到并通過PB 口由紅外發(fā)射管發(fā)射。另外，單片機(jī)控制紅外發(fā)射管發(fā)射紅外光采用的是斷續(xù)式，即可定時(shí)發(fā)射或關(guān)閉發(fā)射，若一直讓紅外發(fā)射管發(fā)射，則接受管接受到的電平一直為高電平，即接受管沒有正常工作。

在實(shí)物的裝配中，我們使用了四組紅外發(fā)射—接受管裝置（每組由兩個(gè)紅外發(fā)射管和一個(gè)接收管組成），將這四組裝置分別置于小車車體的四個(gè)角上，并與車體縱向成一定的角度，這樣在小車前進(jìn)或倒退時(shí)都可以躲避障礙物，且能大大擴(kuò)展避障范圍，達(dá)到準(zhǔn)確避障的目的。

本實(shí)施例利用L298 集成電路片驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，分別控制小車的左右輪。采用PWM（脈沖寬度調(diào)制）電路，精確調(diào)整電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速。L298N 是為控制和驅(qū)動(dòng)電機(jī)設(shè)計(jì)的推挽式功率放大專用集成電路器件。該芯片有兩個(gè)TTL/CMOS 兼容電平的輸入，具有良好的抗干擾性能。

L298驅(qū)動(dòng)電機(jī)電路和賭轉(zhuǎn)保護(hù)電路圖如10圖所示，另外在小車的電機(jī)應(yīng)用上為防止蹩車而使電機(jī)被燒壞，我們采用運(yùn)算放大器應(yīng)用中的電壓比較器的功能，在蹩車時(shí)電壓的變化使發(fā)光二極管工作，發(fā)光二極管形成光報(bào)警系統(tǒng)。

為實(shí)現(xiàn)精確調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速，我們制作了車輪速度測量電路。對(duì)左輪測速我們采用分立型紅外發(fā)射—接收管來實(shí)現(xiàn)。在推動(dòng)左輪運(yùn)轉(zhuǎn)的大機(jī)械齒輪上均勻的鉆12 個(gè)小孔，紅外發(fā)射管和接收管分別位于機(jī)械齒輪的兩側(cè)，電路連接與黑邊界檢測電路相同。常態(tài)時(shí)紅外接收管沒有接收到光，檢測端輸出為低電平；當(dāng)透過小孔，接收到光時(shí)，單片機(jī)檢測端輸出為高電平，從而得到與右輪速度相關(guān)的一組脈沖信號(hào)。對(duì)右輪的測速由于受空間的限制，采用透射遮擋型紅外傳感器——光電門來實(shí)現(xiàn)。在推動(dòng)右輪運(yùn)轉(zhuǎn)的小機(jī)械齒輪上貼一塊小黑紙片，光電門對(duì)準(zhǔn)小機(jī)械齒輪。光電門電路如圖11所示。常態(tài)時(shí)，受光部分能接收到光，通過比較器后，檢測端輸出高電平；當(dāng)受光部分沒能接收到光時(shí)，檢測端輸出低電平，從而得到與右輪速度相關(guān)的一組脈沖信號(hào)，經(jīng)多次測量知道，右輪轉(zhuǎn)一圈可得到12 個(gè)脈沖。

以上詳細(xì)描述了本實(shí)用新型的較佳具體實(shí)施例。應(yīng)當(dāng)理解，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員無需創(chuàng)造性勞動(dòng)就可以根據(jù)本實(shí)用新型的構(gòu)思做出諸多修改和變化。因此，凡本技術(shù)領(lǐng)域中技術(shù)人員依本實(shí)用新型的構(gòu)思在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上通過邏輯分析、推理或者有限的實(shí)驗(yàn)可以得到的技術(shù)方案，皆應(yīng)在由權(quán)利要求書所確定的保護(hù)范圍內(nèi)。