2.1 總體設(shè)計(jì)方案

智能搬運(yùn)小車由Arduino UNO開發(fā)板及外部電路組成，采用Arduino UNO開發(fā)板作為控制核心，配合紅外尋跡傳感器、顏色識(shí)別傳感器、超聲波傳感器及舵機(jī)等外圍模塊，能夠?qū)崿F(xiàn)小型柱狀物料顏色的識(shí)別和搬運(yùn)。智能搬運(yùn)小車的移動(dòng)由兩輪伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，萬向輪協(xié)助轉(zhuǎn)向，并采用多個(gè)尋跡傳感器輔助完成復(fù)雜路線的導(dǎo)航。智能搬運(yùn)小車的前置超聲波傳感器能對(duì)前方進(jìn)行掃描，實(shí)現(xiàn)方向和距離的定位，安裝在車體前端的顏色傳感器可根據(jù)色塊的顏色進(jìn)行分類，并搬運(yùn)到相應(yīng)的顏色區(qū)域。智能搬運(yùn)小車行走的路徑如圖2.1所示。

智能搬運(yùn)小車在搬運(yùn)過程中主要分為兩個(gè)動(dòng)作：在A、B、C、D、E五個(gè)點(diǎn)搬運(yùn)色塊，并搬運(yùn)到中轉(zhuǎn)線上；在中轉(zhuǎn)線上進(jìn)行顏色的識(shí)別，并把不同顏色的色塊搬運(yùn)到相應(yīng)的顏色分類區(qū)后，回到起始位置。

智能搬運(yùn)小車要實(shí)現(xiàn)智能搬運(yùn)過程，主要包括以下幾個(gè)方面的內(nèi)容。

①車身結(jié)構(gòu)：智能搬運(yùn)小車主要包括車架、支撐設(shè)備及固定裝置，在滿足各部分功能設(shè)計(jì)的前提下，在車體上安裝硬件設(shè)備和連線時(shí)，要保持各部件之間的緊湊性，布線要整齊美觀，確保智能搬運(yùn)小車在行走的過程中保持車體的穩(wěn)定性。

②搬運(yùn)系統(tǒng)：智能搬運(yùn)小車要實(shí)現(xiàn)的核心工作就是搬運(yùn)。智能搬運(yùn)小車的搬運(yùn)功能是通過機(jī)械臂的配合完成的，在安裝機(jī)械臂的過程中，要充分考慮機(jī)械臂的靈活性和穩(wěn)定性，防止在搬運(yùn)過程中，特別是在轉(zhuǎn)彎和調(diào)頭過程中出現(xiàn)將色塊甩出去的情況。

③顏色識(shí)別系統(tǒng)：智能搬運(yùn)小車搬運(yùn)色塊的一個(gè)典型特征是能夠識(shí)別色塊的顏色，可將不同顏色的色塊準(zhǔn)確無誤地搬運(yùn)到指定的地點(diǎn)，主要利用顏色傳感器實(shí)現(xiàn)顏色的識(shí)別功能，因此要準(zhǔn)確獲取不同顏色的閾值范圍，防止發(fā)生誤判情況。

④測(cè)距系統(tǒng)：為了使智能搬運(yùn)小車在運(yùn)行過程中能夠準(zhǔn)確地識(shí)別色塊的位置，采用超聲波傳感器模塊實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)智能搬運(yùn)小車與色塊之間的距離，使智能搬運(yùn)小車能夠始終行駛在安全距離范圍內(nèi)，從而實(shí)現(xiàn)定位功能。

⑤行走機(jī)構(gòu)：智能搬運(yùn)小車的行走機(jī)構(gòu)一般包括車輪和電動(dòng)機(jī)，一般要實(shí)現(xiàn)直走、轉(zhuǎn)彎、調(diào)頭及停止等功能，要確保智能搬運(yùn)小車左右兩邊電動(dòng)機(jī)的協(xié)調(diào)性和靈敏性。

⑥供電系統(tǒng)：智能搬運(yùn)小車的供電系統(tǒng)主要為Arduino UNO開發(fā)板供電。在一般情況下，智能搬運(yùn)小車使用蓄電池作為電源，配合外部充電裝置，應(yīng)在保證穩(wěn)定供電的前提下，盡量降低系統(tǒng)設(shè)計(jì)的成本。

2.1.1 智能搬運(yùn)小車的結(jié)構(gòu)

智能搬運(yùn)小車的結(jié)構(gòu)如圖2.2所示。智能搬運(yùn)小車的結(jié)構(gòu)主要包括Arduino UNO開發(fā)板、驅(qū)動(dòng)裝置、尋跡裝置、避障裝置及搬運(yùn)裝置。

2.1.2 智能搬運(yùn)小車的功能

根據(jù)系統(tǒng)的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，智能搬運(yùn)小車可實(shí)現(xiàn)5種功能，即驅(qū)動(dòng)功能、自動(dòng)尋跡功能、顏色識(shí)別功能、自動(dòng)測(cè)距功能及自動(dòng)搬運(yùn)功能。智能搬運(yùn)小車的系統(tǒng)功能結(jié)構(gòu)如圖2.3所示。

驅(qū)動(dòng)功能主要用于實(shí)現(xiàn)對(duì)智能搬運(yùn)小車車輪的驅(qū)動(dòng)，使智能搬運(yùn)小車能夠正常行駛；自動(dòng)尋跡功能可使智能搬運(yùn)小車能夠按照既定的路線行走；顏色識(shí)別功能可使智能搬運(yùn)小車能夠識(shí)別不同顏色的色塊；自動(dòng)測(cè)距功能主要用來協(xié)助智能搬運(yùn)小車在行走的過程中對(duì)色塊的位置進(jìn)行準(zhǔn)確定位；自動(dòng)搬運(yùn)功能是指智能搬運(yùn)小車通過推動(dòng)色塊行走來實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)的目的。