仓储货运巡检智能系统

李博伦 田甜

摘要

本文设计一种基于Arduino单片机的全自动仓储货运巡检小车，该小车具有收发信号、智能识别货物所在地、自动取货、将货物自动运送至不同货仓处、货物危险报警、循迹、行进距离精准控制等诸多功能。为实现上述功能，本设计共分为若干个模块：前后轮驱动电路模块、无线通信模块、光电开关循迹计步模块、循迹模块、机械臂舵机驱动模块、火焰传感器和酒精传感器等模块。在电机驱动部分采用四轮PWM驱动电路，用于转向控制和速度控制;315M无线通信模块用于货架与小车间发送与接受信号，小车可根据接收信号分辫仓库位置;光电开关循迹计步模块则利用循迹传感器，用以期获得较为精确的转向值与行进距离;火焰及酒精传感器等模块用于探测危险物品，进行危险报警;其中，将寻迹传感器与改造后的车轮相配合是本设计的一大特色。本设计的亮点与创新处在于可全自动完成模拟仓储与货运环境，不需要人为千涉。

【关键词】全自动 无线通信 光电开关循迹计步 PWM驱动电路 机械臂 危险报警

在2018年的今天，仓储是商品流通的重要环节之一，也是物流活动的重要支柱。我国仓储发展的方向是充分利用己有的仓储资源的仓储社会化和专业化功能，加速满足社会生产发展和促进物流效率提高的仓储标准化。为解决了仓储货运需要大量人力的问题，我们受自动驾驶技术的启发，设计全自动智能仓储货运小车，它为帮助厂商加快物资流动的速度，降低成本，保障生产的顺利进行提供了一种高效合理的仓储货运模式。

1 方案设计

拟设计一种基于Arduino单片机的全自动仓储货运巡检小车，该小车具有收发信号、智能识别货物所在地、自动取货运货、货物危险报警、行进距离精准控制等诸多功能。为此我们模拟了简易仓库环境，总体设计图如图1所不。

智能小车功能：

功能一：实现前进、后退、左转、右转、后退等基本动作。

功能二：与仓库实现无线通信。

功能三：智能识别不同货物位置。

功能四：通过轮胎周长准确控制行进距离、转向。

功能五：机械臂夹持、搬运货物。

功能六：危险货物报警。

2 单元电路及软件模块设计

我们采用Arduino单片机来控制小车，Arduino具有简洁高效、技术开源、成本低等诸多优势。

2.1 无线通信模块

利用315M无线通信模块，于模拟仓库1与仓库2安装315M数据发射模块，并用单片机控制小车上的315M超再生数据接收模块。可实现小车与仓库间数据的无线收发。

2.2 红外传感器模块

在仓库处使用红外传感器与315M无线通信模块相配合。当货物抵达仓库时，红外传感器感知货物，并控制无线通信模块向小车发送特定数据。小车根据接受模块所接受数据，按照特定轨迹行进即可实现对仓库（即对货物所在处）的智能识别。

2.3 循迹模块

循迹模块我们使用的是TCR5000红外反射光电开关寻迹传感器。经过讨论，我们使寻迹传感器与小车车轮相配合，将车轮改造成黑白相间，通过计算传感器触碰黑线的次数即经过轮胎的周长，使传感器能精确感知小车的行进距离，发挥稳定。

2.4 机械臂驱动模块

机械臂驱动模块由舵机完成，舵机用于控制电路板接受来自信号线的控制信号，控制电机转动。待小车到达仓库点后，通过小车前方的红外探头与程序控制，车身前部的机械手夹持臂可以对货物进行夹持，稳定后返回出发点，完成货运功能。

2.5 巡檢

巡检功能主要分为两个：

（1）对有无货物的巡检，即有货物放到货仓时小车启动并前往收到货物的货仓的位置搬运货物，无货物时小车则保持静止状态;

（2）对货物安全的检查，当货物是高温或者酒精等易燃品（挥发或洒漏出来时），小车在抵达位置后会检测该危险品并报警，起到防患于未然的作用。

3 结论

本课题对以单片机作为中心控制器的智能车控制系统进行了研究，从硬件和软件两方面对智能小车进行了设计。在设计过程中，我们了解到我国的机器人教育还处于初级阶段，而智能小车的研究为机器人控制理论的学习奠定了扎实的基础，因此本课题具有一定的现实意义。诚然，我们所设计的仓储货运巡检智能小车的“智能”是有限的，由于传感器受到自身性能的影响，传感器获得的信息非常有限。随着传感器种类的增多，一个强大的智能系统应该是一个多传感器系统，也是信息感知的新的研究方向。

参考文献

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