智能化物流搬运机器人设计分析

雷祖芳

摘要：本文将详细介绍智能化物流搬运机器人的设计计划，通过专业的调查与研究，精准找出智能化机器人的设计过程，其过程内容包括确认设计结构、优化设计模块、安装传感器、货物夹取与识别、调试与装配等，完成该类机器人的整体设计后，将其投放到对应的物流搬运中，对智能机器人的应用状态实行科学检测。

关键词：机器人；物流搬运；传感器；智能化

引言：在当前的物流搬运中，智能化已成为必然趋势，若想增强该项工作的应用状态，需科学设计智能机器人，将各项敏感装置投放到对应的机器人中，有效提升机器人的灵敏度，改善其使用状态，为智能化的物流搬运打下较好基础。

1智能化物流搬运机器人的设计计划

规划物流搬运中的智能机器人，其内部结构应进行电驱动，利用电池来完成供电，其供电电压应把控在2V左右。在关注机器人内部的机械设计时，要将其定位成操控性强、机动性高、可靠性好、结构简单与体积较小的物流搬运车辆，其内部多包含货舱、物料运输装置、机械手爪、移动平台与全向底盘等。机器人系统中的全向底盘为麦克纳姆轮状的驱动，与胶底轮盘相比，其存在控制性强、灵活移动、结构紧凑等优势。若驱动电机中的输出转矩与轮子半径相同，则麦克纳姆轮状的底盘牵引力更佳，属传统底盘牵引力的1.4倍。同时，当前机器人内部的三轴移动平台多借助三组大转矩电机来完成对应的驱动工作，其设计的摄像头应安置在平台顶部以下，继而增强物流摆放位置的准确性。由于丝杠的传动精度更佳，且会形成不同类型的轴向力，可挑选丝杠来开展驱动平台的运动。质量较佳的机械手爪多为曲柄滑块，找寻曲柄滑块的对应结构时，要及时舵机驱动的具体状态，再对手爪开合进行针对性设计。当前物流输送装置为舵机驱动，其手爪在完成物料抓取后，运输装置在完成180°翻转后，再将对应物料重新放置到货舱中。而物料搬运中智能机器人的货舱主体为托盘结构，借助舵机完成对应性驱动，再将三个圆形置物空间放置到圆周中，各个置物空间都要对应特殊颜色的物料。在完成物流搬运机器人的智能化规划后，需对各项设计指标进行科学控制。

2智能化物流搬运机器人设计过程

2.1确认设计结构

在进行智能机器人的整体设计前，需确认该类装置的内部结构，该结构由传感系统、执行系统与控制系统构成。传感系统中包括路径规划、图像识别与二维码识别等；而执行系统则带有行走动作、抓取动作等模块；报警模块、驱动模块与通讯模块则处在控制系统中，其具体状态如图1所示。若想更好地应用智能机器人的内部结构，要合理规划不同系统的应用流程。比如，首先，要利用传感系统中放入图像识别与二维码识别来确认系统内部的数据信息，利用各类图像来完成数据信息的整合工作，并对信息传输路径进行科学规划。其次，在完成传感系统的内部应用后，需将图像识别时的数据信息传输到控制系统中，报警模块、通讯模块与驱动模块都要进行科学应用，借助对模块内部信息数据的科学规划，增强对各项数据信息的控制性[1]。比如，不同类型的数据信息将流通到各项模块中，当某些数据信息出现异常情况时，报警模块则会发出警报，则系统中的各项操作则会立即停止。相关人员在发现报警模块呈现异常形态后，则要立即停止机器人的各项运作，对可能出现的模块位置进行恰当检测，利用科学检测增强模块应用效果。最后，当数据信息或各项指令出现在执行系统时，要切实关注驱动模块内部信息数据的具体流向，根据其信息形态的不同，划分成行走动作与抓取动作，增强对各项动作信息的控制性，在明确各系统模块中的应用流程后，需对其实行针对性设计。

图 1 智能机器人系统设计流程图

2.2优化设计模块

在找寻智能机器人的内部系统模块时，应将注意力放置到控制系统中，即控制系统中除了要安置报警模块、驱动模块外，还要设置机械臂模块、底盘模块与避障模块等。

其一，在规范机械臂模块时，要明确该类模块的内部结构，即其主要配置为6种舵机，代表六个活动关节，在开展物体抓取时可恰当实现三维旋转形式，最大抓取量在500g左右。舵机的内部参数主要有空载工作电流、电压、扭力、重量、尺寸与齿轮等，对应的数值分别为120mA、4.8V-7.2V、6.0V：15kg/cm 4.8V：13kg/cm、55g、40.8mm*20mm*38mm、5级金属齿轮。在完成舵机内部数值的探究后，还要及时观察其产生的角度偏差，即左右各45°时的偏差在3°以内；回中误差为0°。其二，在当前的底盘模块中，其主要构成为两个电机、两条履带、10个承重轮、1块铝合金板与2个驱动轮等。其三，避障模块中主要使用了超声波传感器，利用该项装置可精准测量机器人与障碍的距离。超声波测距传感器中的模块内部带有距离测试功能，距离测量的精准度可在0.2cm左右，当障碍物与机器人的距离在4m以内，都可采用该项传感器，其能利用超声波来观测距离，增进机器人使用的精准性。在开展智能机器人的整体设计时，应意识到应具备物流传输功能，其设计的更多模块都需精准识别与位置搬运相关的数据信息，利用合适的二维码与图像进行全面呈现，精准探索出相关货物的具体位置，切实改善物体搬运状态，提升智能机器人的设计应用效果。

2.3安装传感器

在进行智能机器人的整体设计时，需在其内部安装独特传感器。与系统内部本身的传感器相比，该类传感器可精准探测到机器人运行时遇到的各类问题。一方面，当使用过程中的机器人想要探测相关货物的具体位置时，可主动采用红外传感器，安置在机器人的前端两侧，对两个传感器的距离进行科学检测。若在实际测试中，没能接收到红外传感器中的反射线，则看出该传感器发现了黑线，要对单片机的内部程序进行科学控制，及时检测产生问题的具体位置，利用对该项数值的合理规范，有效改善小车的运行状态[2]。另一方面，特殊传感器还能帮助机器人在运输货物时及时避障。若机器人开展避障工作，要明确前方障碍物的具体位置，继而依照适当程序来改变此前的行进路线，达成躲避障碍效果。当前较为常见的有超声波避障与红外避障，智能机器人中的避障方式多为超声波避障。技术人员可利用单片机来发出触发信号，将触发信号中的信息传输到超声波距离测量模块中，该模块中的发射器可向某侧传输超声波，发射过程中利用软件来计算测量时间，当超声波“触碰”到障碍物后会原路返回，再将该类数据信息投放到单片机中，根据恰当的反馈机制，计算出产生障碍的距离与位置，机器人内部系统可依照该类信息更改行进路线，高效躲避对应障碍。

2.4货物夹取与识别

    在开展货物夹取与识别时，需对智能机器人内部的各项构造实行科学设计。一方面，进行不同类型的货物识别时，可利用机器人视觉挑选中合适的目标色块，再将该类色块格式调整成LAB Color，并对LAB内的最小值与最大值开展详细记录，再利用该项数值确认阈值范围，根据该项范围来更好地把控对应货物。将合适的阈值范围传输到智能机器人中的色觉板块中后，利用函数来进行相应数值的计算，依照需求来设计矩形面积或各像素点的阈值约束范围，再利用摄像头来找出与该阈值范围相关的目标颜色，借用矩形框来来完成对应的范围识别工作。另一方面，从货物夹取的执行趋势上看，该项工作需放置在货物识别后，依照此前完成的货物识别工作，可精准找到不同类型的货物位置。经过多次测量后，物体位置坐标可变得较为精准，当前各种物体位置坐标多呈现绿色或红色，利用逆运动学可恰当得出机械臂转动信息，也就是不同自由度舵机转动角度，各类角度在完成货物夹取工作后，应将货物投放到对应位置中，而存放货物的位置也要用对应颜色进行标注，使物流搬运的整体效率变得更高。无论是货物夹取还是识别，都要实行智能化设计，即搭建出合适的智能化控制平台，利用对各项数据信息的恰当把控，切实增进识别夹取效率，促进货物搬运效果。

2.5调试与装配

    在完成智能机器人的方案优化设计后，要根据当前已有材料开展各元器件的安装与调试。具体来看，技术人员要全面观察机械手与元器件的制作设计情况，对机器人的内部系统进行科学组装。小车传动部分可挑选丝杠结构，依照丝杠线数来确认传动速度，当前试验可借助单线螺杆来改变传动速度，并对时间能进行科学控制。在把控时间能的过程中，要及时观察物料运输的整体状态，借用支持杆与丝杠来搭建出多杆件结构，对该结构中的更多内容指标进行科学控制。鉴于平行度会给丝杠传动精准度带来较大影响，要对丝杠的运行状态进行科学控制。智能机器人在实践运行期间，运动方向与停车前的具体速度将存有较大差别，要利用对该项偏差的合理控制来缩减停车点的理想距离。在进行智能机器人的调试时，要及时更换旧有丝杠，利用线数增加来提升传动速度，利用对传动速度的精准控制，有效改善内部更多模块的使用状态[3]。在关注平行度问题时，开展机器人调试的过程中要利用支撑杆与支撑板接触面积的增加来改变内在结构，及时控制材料的内部性质与装配使用状态，借用多杆件来更好地规划平行度状态。由于图像识别与二维码识别可高效反映出不同类型的位置信息，在与PID控制算法相结合后，更好地控制舵机内部的数值变化。在完成对智能机器人的整体设计后，可利用试运行将其应用在真实的物流搬运中。

3智能化机器人在物流搬运中的实际应用

3.1快递配送

    在完成智能化机器人的整体设计后，需将其放置到合适的物流搬运中，对其内部的设计状态进行科学检验。比如，可将智能机器人运用到快递配送中，借助AGV来完成快递中的分拣工作，带有快速、高效与精准等特征，极大缩减不同环节的应用时间，使快递产业的发展更具专业性。可利用智能机器人取代快递员，自行控制快递收取的地点与时间，收货人可自主决定收货位置，快递收取的时间也变得更为灵活，即打破时间空间的限制，可在傍晚或白天任意时间完成快递收取工作。使用智能机器人还能起到保密效果，即保护收货者的隐私，使个人隐私的保障变得更为合理，部分小区由于设置了门禁，快递员较难进入到该区域中，智能机器人可切实解决该项问题，增强快递服务的整体质量[4]。在开展快递配送的过程中，机器人内部系统中的各项模块将得到准确调动，利用多种模块的紧密配合，将相关快递物品投放到对应的位置上，相关人员在智能机器人完成运输工作后，对其内部模块的使用状态进行针对性检查，针对其发现的问题实行全面调整，增强该类器械在快递配送中的使用状态，提升快递工作的整体效率。

3.2智能仓储

    智能仓储中也可采用智能机器人，当前仓储物流操作中的主要内容有盘点作业、补货作业、拣选作业、储存作业与出入库作业等。利用智能机器人执行拣选作业时，可适当搭建智能仓储拣选体系，将货物与订货者的数据信息输入到该系统中，借助智能机器人选择“货到人”的订单拣选方式，此前的工作人员被机器人替代，目标货物的具体位置为此前相关人员的工作位置，再将目标拣选后的货物投放到对应订单箱内。当前“货到人”订单拣选模式的使用频率较高，应用系统也变得较为成熟，该类智能仓储在开展物流运输作业时，不但能保障仓储存货量，还会无形中增强拣货工作的操作效率，在实际应用中获得较佳效果。在完成智能机器人的使用后，要及时观察智能仓储的应用状态，将物流搬运的整体状态投放到智能机器人系统中，对各项数据指标进行精准测算，切实达成智能仓储此前设置的多重要求，在该项手段的影响下，智能机器人的使用效果将变得更为理想。相关部门应利用全新的智能机器人来加强物流搬运整体效果。

总结：综上所述，智能化的物流搬运机器人可投入到快速配送、智能仓储中，相关部门应合理设计该类机器人的内部结构，利用对各项模块指标的精准控制，有效提升机器人的运行动力，全面增进物流搬运智能化的发展方向。

参考文献：

[1]薛董睿,张南.物流机器人虚拟仿真系统设计[J].河南科技,2021,40(25):11-15.

[2]千明华,葛素霞.仓储物流搬运机器人的设计与分析[J].科学技术创新,2021(18):175-177.

[3]许莹.物流机器人的智能化发展之路[J].现代制造,2021(05):7.

[4]孙健,吴建美.智能化物流搬运机器人（AGV）的探讨[J].南方农机,2021,52(05):25-26+37.