智能小车作为现代的新发明,是以后的发展方向,它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为的管理,可应用于科学勘探等等的用途。下面我们就为大家推荐一些关于智能小车毕业论文范文。
智能小车毕业论文范文第一篇:一种仓储分拣货物智能小车的设计
作者:南庆霞
作者单位:山东工程职业技术大学机械工程学院
摘要:目前,随着国内电商行业及物流行业的迅速发展,各大生产企业纷纷大力发展自己的仓储物流系统。由于目前的仓储分拣货物系统还过多地依赖于人工分拣货物,存在管理和维护成本较高、工作效率低下等问题,不能实现客户下单后快速发货,发货速度慢导致退货率偏高、客户满意度差等问题。为了解决这个问题,设计了一款适用于仓储分拣货物的智能小车。
关键词:智能小车;分拣;快速移动;
作者简介:南庆霞(19940),女,山东临沂人,大学,助教,主要研究方向为机械设计及其自动化、电气自动化工程。;
1 研制背景
随着我国物流企业、电商企业迅速发展,各大生产企业纷纷大力发展自己的仓储物流系统,但由于目前的仓储分拣货物系统智能程度低,目前还十分依赖于人工分拣货物,并且存在出错率比较高、维护成本比较高、效率低下等问题,不能实现智能化、机械化、高效率化,对于电商而言,客户下单后的发货速度慢,客户等待时间长,运转效率低,最终会导致成交量低,利润会受到很大影响。为了解决这个问题,笔者所在团队设计了这款适用于仓储分拣货物的智能小车。本产品利用现有技术,将自动导引小车、视觉识别系统与机械臂等融合在一起,从而实现分拣货物的功能。
本产品应用现有技术并通过创新进行设计整合,利用视觉识别系统和麦克纳姆轮的移动特性实现小车在仓库中的快速移动和货物的精准分拣,解决了现有仓储人员工作强度大、白班夜班交替工作分拣货物容易出错等问题,达到现有仓储零错误分拣货物和快速出库。
2 前期调研与设计
针对仓储分拣货物智能小车的研究设计,团队进行了很多研究和讨论工作。首先对企业需求进行了调查,通过问卷调查和电话调查等收集和整理资料;然后针对代表性企业,做了有关企业物流仓储成本的分析报告,得出了比较真实详细的数据,这些数据有利于支撑仓储分拣货物智能小车的研究;接着认真分析现在市场上已经在使用和处于试验阶段的仓储分拣货物智能小车,根据企业需求和现有的仓储分拣货物智能小车存在的问题,进行详细的分析和研究;最后做出仓储分拣货物智能小车的设计报告,并进行可行性分析。
团队在前期调查和分析后,首先对小车的功能、采用的传感器进行分析研究和论证,在能达到功能的基础上首选性价比高的传感器;然后进行小车的三维模型设计,确定小车的结构和性能参数。综合分析后决定采用麦克纳姆轮作为小车的移动机构,麦克纳姆轮的机械结构满足全方位移动和仓储狭窄环境下使用的要求,参考现在一些采用麦克纳姆轮的设备,使用效果比较好。
3 工作原理与结构组成
小车接受控制中心的指令,通过前期设定的定位系统给出的坐标,快速移动到目标区域,通过机械臂上的摄像头和视觉识别系统拍摄目标并识别目标,确认后机械臂抓取货物并将其放入筐中,最后快速运送到指定地点。
仓储分拣货物智能小车整体结构如图1所示,包括:小车外壳、矩形管支架、五轴机械臂、视觉识别夹爪、麦克纳母轮轮子、车头液晶显示屏、称重电子秤等。目前小车结构较为简单,后期可以根据需求定制仓储分拣货物智能小车的尺寸、功率,用以适应不同货物的分拣。此款智能小车的造价比较低,保养简单,使用寿命长,兼容性比较好,日后方便升级,使用的传感器和控制系统技术比较成熟、损坏率低,能有效降低企业物流仓储的人工成本,更适合商用。
图1 仓储分拣货物智能小车结构示意图
4 性能特点
对目前物流站和快递站调研后发现,容易出错的往往是体积比较小、销售量较大的货物。针对这种现象,初步设计了一款模型小车,如图2所示。该模型小车可抓取货架最高高度为180 cm,最低为30 cm,产品总质量60 kg.小车可以全方位移动,掉头便捷,转弯半径小,可斜向移动等,实现快速到达指定位置。基于空间立体堆放编程技术,通过控制系统,小车快速定位到货物的位置,以最短的时间到达货物堆放位置,通过视觉识别系统,核实货物后,机械手臂快速抓起货物,放到物流筐内,然后快速移动到指定取货口。取货时间主要受到仓库大小的影响,速度最高可达40 km/h.对于特殊尺寸大小的物流小车,后期可以继续研发,改进设计参数,适应不同的工作情况,提供不同性能参数的小车供企业使用。
图2 小车模型图
小车的创造性和先进性有以下几点。
(1)本产品定位于仓库仓储货物的分拣,优势在于改进了国内仓储系统装备。
(2)小车利用多种技术相结合,实现了自动定位、识别、抓取和快速运送,替代现有仓储人工分拣货物。
(3)小车装有麦克纳母轮,利用此轮特性实现小车的全方位快速的移动。
(4)小车在机械臂夹爪部位装有高清摄像头,用于拍摄所抓取货物的视觉信息并读取二维码,进行货物的精确识别。
(5)产品在货物筐的下方装有用于称重复核的电子秤,这样就可以实现货物的快速称重,用来核对所拣货物是否出错。
仓储分拣货物智能小车改进了现有的技术,解决了现有人工作业中出现的一些问题,瞄准市场需求。现在正值国内电商业、仓储快递物流行业蓬勃发展时期,该设备市场需求大,前景广阔。
参考文献
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文献来源:南庆霞,江城城,郑红,刘宇航。一种仓储分拣货物智能小车的设计[J].现代农机,2021(04):60-61.
智能小车毕业论文范文第二篇:智能小车在医疗垃圾搬运系统中的应用
作者:李野 张晶
作者单位:齐齐哈尔工程学院
摘要:医院医疗垃圾的分类、存储和运输工作至关重要,传统医疗垃圾运输主要依靠人工处理,导致工作人员工作繁重,如采用智能化车辆或设备,可以提升医疗垃圾运输效率。本文主要针对多功能智能小车进行设计和分析,智能垃圾搬运车能够实现自主寻迹、自动避障、自动卸载等功能,最终实现医疗垃圾的自动搬运,实现医疗垃圾与人的无接触,减少感染的可能性,该内容的研究也可以为自动运输机器人、勘探机器人、清洁机器人等自动半自动机器人的设计与普及提供一定的参考价值。
关键词:智能小车;医疗垃圾;搬运系统;
基金:齐齐哈尔市科技计划创新激励项目"基于单片机的智能医疗垃圾搬运车设计与应用(CGYGG-2020006)";
Abstract:The classification,storage and transportation of hospital medical waste is very important.Traditional medical waste transportation mainly relies on manual treatment,which leads to heavy work for staff.If intelligent vehicles or equipment are used,the efficiency of medical waste transportation can be improved.This paper mainly focuses on the design and analysis of the multi-functional intelligent car.The intelligent garbage truck can realize the functions of autonomous tracking,automatic obstacle avoidance,automatic unloading,etc.,and finally realize the automatic transportation of medical waste,realize the non-contact between medical waste and people,and reduce the possibility of infection.The research of this content can also provide reference for the automatic transportation robot,exploration robot The design and popularization of automatic and semi-automatic robots such as cleaning robots provide a certain reference value.
Keyword:smart car; Medical waste; Handling system;
0 引言
随着智能化技术的快速发展,医院的诊疗及相关工作开展的过程中都要使用智能化技术实现效率的提升,减少人工和资源的消耗。智能医疗垃圾运输车主要利用光电技术,采用C51单片机作为主控器,L293D作为电机驱动芯片,同时采用红外装置实现无人驾驶车辆的寻迹、避障、站点检测等功能,保证车辆可以在规定的轨道上行驶,自动识别路上的障碍自动躲避,识别信号灯自动停车和启动,行驶到固定垃圾站回收地点停车,自动打开车门实现医疗垃圾卸载。智能化小车的运用有助于提升医疗垃圾的搬运及处理效率。
1 研究背景
上世纪,80年代末期,我国开始了对于智能搬运车的研究,经过几十年的研究与发展,取得了一些成果。1992年,我国国防科技大学首次研发并制作出了无人驾驶的汽车,后来清华大学研制开发出了清华V型智能汽车,在当时被认为是科技含量最高的无人驾驶汽车,可以在复杂路况下行驶。西安交通大学研发了Spingrobot智能试验平台,甘肃敦煌举办的"新丝绸之路"活动中参与了表演。同济大学研制了无人驾驶清洁能源电动游览车,时速可达到50km.
我国各大高校开始陆续对智能汽车进行研究,清华大学率先建立了汽车研究所,对智能汽车的一些模块和系统进行研究,例如汽车导航、车载微机、智能避障等领域进行研究。吉林工业大学研究智能小车起步较早,成功研制出了可识别图像的智能引导小车,在我国是比较具有代表性的。
国防科技大学联合中国一汽集团研制成功 CITAVT型自主导航车,截至目前,该团队研究智能导航车已经发展到第4代,车辆行驶性能良好,可以高速行驶,具备超车技能,智能车道路行驶车速最高达75km/h,其技术指标达到世界先进水平。关于人工智能的研究,我国近些年从未停止过,沈阳新松机器人开发的新型机器人具有多种功能,例如教育、娱乐等功能,可自动行走,可以躲避障碍物,接收语音并进行识别,做出指令和反馈,可以连接网络下载一些数据和信息等。
随着计算机和智能技术的发展,我国对于智能车辆的研究呈现出突出的特点,首先智能车的硬件结构主要采用通用芯片,其次,智能车辆控制系统依靠网络实现信息传递,依靠信号控制车辆运行,信息传输速度较快。智能车辆研发出来,有关企业开展了智能小车比赛,例如飞思卡尔半导体公司资助举办的"飞思卡尔"智能车竞赛。
2 智能医疗垃圾搬运车主体结构
2.1 智能车底盘光
电智能医疗垃圾搬运车的底盘采用金属底盘,坚固且稳定,使光电智能医疗垃圾搬运车的稳固性能大大提高。
2.2 四轮驱动
驱动方式不仅要求提供光电智能医疗垃圾搬运车的动能并且保证公交车的平稳。采用四轮驱动,使全部重量作附着压力使附着力显著增加,减少轮胎磨损。
2.3 红外接收装置
红外线接收装置用于识别站点,测量站点的频率。采用51单片机,接收管和发射管。具有体积小、功耗低、功率强、成本低的特点。
2.4 寻迹装置
寻迹装置以单片机控制为核心,红外传感器,电机等设备进行寻迹控制。操作安装简单快捷,性能高效。
2.5 避障设备
避障设备用于躲避路途中的障碍。决定采用红外线避障系统,反应速度快,十分敏捷,把红外线避障系统安装在车头,提高灵敏性。
2.6 红绿灯识别装置
红绿灯识别装置用于识别路途中的红绿灯,红灯停车,绿灯行驶。识别装置包括有信号接收器、信号识别器、信号转换器等。可以精准识别路途上的信号,及时停车和启动。
3 智能医疗垃圾运输车模块分析
3.1 主控板
主控板小巧轻便,操作简单,易于写入和修改程序,主要采用51系列单片机结构简单,技术成熟,造价较低,有助于控制成本。拥有4k字节FLASH闪速存储器,128字节内部RAM,32个I/O口线,2个16位定时/计数器,一个5向量两级中断结构,一个全双工串行通信口,片内振荡器及时钟电路。同时,AT89C51降至0Hz的静态逻辑操作,并支持两种可选的节电工作模式。空闲方式体制CPU的工作,但允许RAM,定时/计数器,串行通信口及中断系统继续工作。掉电方式保存RAM中的内容,但振荡器体制工作并禁止其他所有不见工作直到下一个硬件复位。
3.2 站点检测模块
站点采用红外线发射装置发射信号,所以站点检测设备采用红外线接收装置。当通过发射红外线并检测红外线有无被反射来确定前方是否存在站点,检测到站点,则停车下客;反之继续前行。
3.3 电机驱动模块
对于驱动芯片选择,选择专业芯片L293D作为电机驱动芯片,L293D是著名的SGS公司的产品。为单块集成电路,高电压高电流,四通道驱动,设计用来接收DTL或者TTL逻辑电平,驱动感性负载(比如继电器,直流和步进马达),和开关电源晶体管。内部包含4通道逻辑驱动电路。L293D可直接的对电机进行控制,无须隔离电路。通过单片机的I/0输入改变芯片控制端的电平,即可以对电机进行正反转,停止的操作,非常方便,用程序输入对应的码值,能够实现对应的动作,有效控制电机运动。
3.4 避障检测模块
红外测距速度快、便宜、安全,且容易制作。汽车上具有一对红外信号发射与接收二极管,发射管发射特定频率的红外信号,接收管接收这种频率的红外信号,当红外信号的检测方向遇到障碍物时,红外信号反射回来被接收管接收,经过处理之后,通过数字传感器接口返回,可利用红外的返回信号来识别周围环境的变化。由于是光检测距离,其反应速度比超声波传感器要快,红外测距速度快精度高。
3.5 寻迹模块
利用集成型红外对管作为寻迹单元的传感器,其中红外线发射管发射红外线,红外线二极管进行接收,采用红外线发射,外面可见光对接收信号的影响较小,再采用射极输出器对信号进行隔离。
红外传感器寻线的基本原理是利用物体的反射性质,目的是让小车寻黑线行驶,当红外线发射到黑线上时会被黑线吸收掉,发射到其他的颜色的材料上会有反射到红外的接受管上。其中中间两路巡线是一直在黑线上,小车会直行,当任意一个出来,则小车会自动纠正,如果最外面的检测到黑线,则小车以更大速度纠正到正确黑线上面。
3.6 车辆控制模块
采用STC89C52型号单片机作为该智能小车主控制器。STC89C52单片机是个超低功耗,和标准51系列单片机相比较具有运算速度快,抗干扰能力强,支持ISP在线编程,片内含8k空问的可反复擦写1000次的只读存储器,具有256bytes的随机存取数据存储器,32个I/O接口,3个16位可编程程序定时计数器。其指令和系统的8051系列单片机指令系统兼容,降低了系统软件的设计难度,结构简单,价格廉价。
3.7 卸货装置
用钢球模拟医疗垃圾,在垃圾搬运车上安装一根管子并放上钢球,当收到信号时,运用舵机卸下指定的钢球。该装置可以随时调整卸下钢球的数量、结构简单,占用空间小。
3.8 人机接口
采用是机械弹性开关,当机械触点断开,闭合时,由于机械触点的弹性作用,一个按键开关在闭合时不会马上就能稳定的接通,在断开时也不会一下子彻底断开,而是在闭合和断开时会伴随着一连串的抖动。
3.9 电源选择
能源选择关系到公交车的续航问题、动力问题,对于整个小车的制作至关重要。锂电池所占的市场份额超过了90%,已经成为了默认的电池。锂电池电压平台高:单体电池的平均电压为3.7V或3.2V,约等于3只镍镉电池或镍氢电池的串联电压,便于组成电池电源组消极的一方面是,锂离子电池很容易燃烧,因此,大多数锂离子电池都带有防短路的保护电路,还有防爆线。锂电池价格便宜,性能较高,锂电池使用寿命相对较长,使用寿命可达到6年以上,绿色环保,对环境没有危害。并且具备高功率承受力。
4 医院智能医疗垃圾搬运车发展前景
光电智能医疗垃圾搬运车隶属于智能小车范围,隶属于AGV移动机器人产业。随着社会的进步,智能小车作为现代新发明,它可以按照预先设定的模式在一个环境里自动的运作,不需要人为管理,可应用于科学勘探等等的用途。智能小车能够实时显示时间、速度、里程,具有自动寻迹、寻光、避障功能,可程控行驶速度、准确定位停车,远程传输图像等功能。
中央印发的《智能小车行业发展"十三五"规划》中明确要求到2020年智能小车行业将增加30%,各地方出台了地方政策,提高行业的渗透率。2019年智能小车行业成为政策红利的市场,国务院政府报告指出智能小车将会有利于提高民众生活质量。
近两年,随着AGV小车技术的不断成熟,其应用场景也在不断扩大,除传统汽车领域及近年来大热的电商行业以外,一些新兴的市场例如医疗、巡检、停车等行业也在逐步扩大应用,不过目前整体新兴行业整体来说还处于一个市场培育期,对于AGV智能小车厂商而言,这个时期除了培养用户的认知以外,还需要不断提升产品的实用性。
5 结语
光电智能医疗垃圾搬运车采用新能源形式,环保健康,符合现代能源要求,符合医院搬运及处理医疗垃圾的去修。光电智能医疗垃圾搬运车应用于医疗机构,可以避免了人为二次接触,保护了一线医疗人员,避免医疗垃圾导致的院内感染问题。智能小车行业目前较为火热,行业的发展长期性较好,将光电智能医疗垃圾搬运车应用于医院中,可以降低成本,减轻工作人员压力,有助于实现资源有效利用。
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