开题报告-智能搬运小车的设计与实现

一、研究目的和意义1、研究目的以AT89C52单片机作控制核心，通过电机驱动芯片控制电机，配合红外传感器等元件及供电装置构成智能物料搬运小车，可实现自主循迹且将不同颜色的物块运送到指定位置的目的。2、研究意义通过本次设计，可以对国内外的智能声控发展趋势及应用背景有所了解，并通过一些书刊，期刊，掌握单片机及声控工作原理。对一些基于单片机的智能声控小车的软、硬件设计及相关仿真软件进行了事件应用。同时，通过本次设计能够更好的增加自己的动手能力，对于以后在学习和工作中，提升自己的学习能力有着很大的促进作用，具有很大的理论意义和事件意义。二、研究现状（概述与本选题有关的观点，本栏目可根据实际情况增加篇幅）1、国外研究现状目前，在国外对智能搬运小车的研究中，主要包含两个方面，一个是利用Soliworks对该装置进行结构模型的设计，使用ADAMS软件对总体结构进行运动学仿真，调节各结构参数,优化机器的结构设计。该装置通过单片机控制端的蓝牙信号通道,实现小车的运动路径设计和货物搬运工作。研究的结果验证了本设计装置具有实际的可行性,对仓储式物流搬运机器人研究提供了一定参考。另外一个是针对目前工业机械手活动范围不够大的问题，设计了一种全新的将工业机械手和AGV小车组合的移动工业机器人。其采用超声波传感器进行初定位,利用地面上的简单二维码进行位置校正和辅助定位,并采用PSD精确位置传感器，实现了AGV小车的准确定位，配合工业视觉相机,工业机械手能灵活稳定地存放各类货物。提出了一种上位机集中调度控制AGV的方案。经过长时间的实验室试验，证明本系统稳定,有望大大提高现代仓储运行效率。2、国内研究现状国内使用单片机制作的智能搬运小车，已经取得了相对多的研究成果：周磊磊，余家天一,郭虓赫，周丽蓉,谢光前（2020）在《基于STM32的模拟工业自动化智能搬运小车设计》中，研究的智能小车又叫轮式机器人，模拟工业自动化过程中自动化物流系统的作业过程。选用稳定的三轮结构车体，通过差速度，实现左转右转各种角度。采用STM32芯片作为嵌入式控制中心的核心，智能搬运小车系统由嵌入式STM32最小系统板结合稳压电源模块、电机驱动模块、灰度传感器模块、颜色识别模块等组成。彭川桃，杜忠杰（2017）在《基于AT89S52单片机的智能搬运小车设计》中，基于AT89S52单片机对智能搬运小车设计做简要分析，对控制器、电机、传感器等模块进行选择和优化。最后通过多次测试得出，这款智能搬运小车能高效地完成搬运任务,可以在工业自动化中发挥出重要作用。李国亮，卢健瀚（2017）在《一种智能搬运小车系统设计与实现》中，根据项目要求给出了一种智能搬运小车方案设计，详细描述了此智能搬运小车方案的软硬件的总体设计,对相关的软硬件功能作出详细解释，并给出有关的电气、机械连接相关的设计过程,以及介绍了设计过程中需要注意及出现的问题及其解决方法，最后给出根据设计方案的结论。向楠,邹华东（2014）在《基于STC89C52RC单片机智能搬运电动小车设计》中，制作的智能搬运电动小车系统使用STC89C52RC型单片机来控制实现小车寻迹、机械手对工件执行抓、放、取等动作并能实时计时功能和显示行驶距离.若小车行驶过程中遇障碍物能够实现自动避障,并能完成规定动作到达终点.通过实践证明小车系统结构简单，性价比高，易于推广和移植，具有广阔的应用前景.陈飞跃，涂亚东,殷华锋，杜娇，徐小兵（2018）在《新型智能搬运小车系统设计》中指出，解决仓储物流中，现有搬运工具适应性、灵活性较差的问题;设计了新型智能搬运小车结构，并根据其结构特点及运行中所要完成的具体动作，给出实现该功能的控制系统。该智能搬运小车，采用MC9S12XS128单片机为控制核心，运用轨迹图像采集算法、抗干扰的黑线提取算法、速度及转向调节的PID控制算法;并基于其功能实现设计了系统的工作流程。从而使得智能小车能根据自身速度、方向、位置的实时调整达到快速、稳定地沿轨迹线运行。殷继花，侯荣国,陈保胜，梁钊，宋童，张国栋（2016）在《基于无线网络控制技术的智能搬运小车的设计》中，通过设计基于无线网络控制技术的智能搬运小车,以完成各种工厂环境的零件和成品搬运工作。该小车主要由车身、码垛装卸一体化装置及控制系统等部分组成。其中，车身采用直流电机驱动;码垛装卸一体化装置由机械手爪和传送装置组成，通过在机械手爪中的夹持器上装有压力传感器，可对不同大小形状的物品进行夹取，传送装置主要由传送带和张紧机构组成，使车厢空间得到充分利用;控制系统以PLC为控制核心，采用无线接收发送装置、传感器、限位开关、无线摄像头等为辅助部件，可实现小车的远程控制、智能避障、远程监控等功能。3、发展趋势近年来，随着我国自动化技术的不断发展，智能搬运小车的发展主要由机械结构部分和硬件控制电路部分组成,具有场地目标位置识别、自主路径规划、自主移动、二维码读取、物料颜色识别或形状识别、物料抓取和搬运等功能。三、研究内容（论文框架，要求列示一、二级标题及简要说明）引言1、概述从设计的研究目的和研究意义下出发，提出本次设计的研究思路，并绘制相关的框架结构图。1.1研究目的1.2研究意义1.3研究思路2、硬件设计在框架结构图的指示下，对系统的硬件部分进行设计，使得智能搬运小车能够满足设计的硬件需求。2.1控制模块2.2红外线感应模块2.3机械结构模块2.4电机驱动模块2.5颜色识别模块2.6传感器模块3、软件设计及调式软件部分代码的编写，并结合代码部分对智能搬运小车的路径进行规划，结合硬件对小车进行调式，使得智能搬运小车具有实用性。3.1软件部分3.2路径规划3.3系统调式4、总结与展望4.1总结4.2展望参考文献致谢附录系统框架如下所示:四、研究重点及难点1、研究重点对搬运小车进行硬件部分的设计，使得硬件部分能够满足实际的运行要求，具有实际应用效果。根据硬件部分的需求，对搬运小车进行软件部分代码的编写，通过软件部分能够让搬运小车正常运行。结合搬运小车的硬件部分和软件代码，对搬运小车进行系统化的调式，满足搬运小车整体性的需求。2、研究难点在进行硬件部分设计的过程中，对于各部分硬件的设计具有一定的难度。在进行代码编写的过程中，对于搬运小车需要的代码编写花费时间较多，加上对代码编写研究不足，因此需要进行大量的学习。在进行系统调式的过程中，对于如何满足硬件部分和软件部分的实际需求，需要进行多次的调式，使得搬运小车硬件部分和软件部分具有实用性。五、研究方法1、文献研究法利用中国知网、学校图书馆等，查找相关资料，并对这些资料进行汇总，学习相关的知识，为论文的撰写提供一定的准备。2、实证研究法实证研究法是认识客观现象，向人们提供实在、有用、确定、精确的知识研究方法，其重点是研究现象本身“是什么”的问题。实证研究法试图超越或排斥价值判断，只揭示客观现象的内在构成因素及因素的普遍联系，归纳概括现象的本质及其运行规律。六、研究进度2020年7月6日-2020年7月15日，确定论文导师。2020年7月16日-2020年8月1日，查阅论文，确定论文题目大概方向。2020年8月2日-2020年9月1日，与导师探讨，确定最终论文题目。2020年9月2日-2020年10月1日，查阅论文，准备撰写开题报告。2020年10月2日-2020年11月1日，在老师的指导下写开题报告并修改。2020年11月2日-2020年12月1日，为开题答辩作准备，完成答辩。2020年12月2日-2021年1月1日，做好论文撰写前期准备工作。2021年1月2日-2021年3月1日，完成论文初稿撰写。2021年3月2日-2021年4月1日，由导师指导修改论文初稿。2021年4月2日-2021年5月20日，参与毕业论文答辩。主要参考文献周磊磊，余家天一,郭虓赫，周丽蓉,谢光前.基于STM32的模拟工业自动化智能搬运小车设计[J].电脑知识与技术,2020,16(09):257-259.⑵彭川桃,杜忠杰.基于AT89S52单片机的智能搬运小车设计[J].无线互联科技,2017,(13):74-75.李国亮，卢健瀚.一种智能搬运小车系统设计与实现[J].电子世界,2017，(09):164-165+168.向楠,邹华东.基于STC89C52RC单片机智能搬运电动小车设计[J].湖南工程学院学报(自然科学版),2014,24(01):19-21+52.陈飞跃，涂亚东,殷华锋，杜娇，徐小兵.新型智能搬运小车系统设计[J].组合机床与自动化加工技术,2018，(11):71-73+77.殷继花，侯荣国,陈保胜，梁钊，宋童，张国栋.基于无线网络控制技术的智能搬运小车的设计[J].机床与液压,2016,44(03):46-48.戴本尧.智能物料搬运小车的设计[J].湖北农机化,2019，(10):82.范淇元，覃羡烘,黄文妹.基于模块化控制的多功能智能搬运小车的设计[J].自动化与仪表,2018,33(11):47-51.孟玲霞，范立天，章欢.基于Arduino与树莓派的智能物料搬运小车设计[J].高校实验室科学技术,2019，(04):119-120.郭小锋，杨旭，王文胜.基于分段组合路径规划算法的智能搬运小车设计[J].中原工学院学报,2019,30(05):27-30+35.狄后均.智能片盒搬运小车布局设计[J].机电信息,2019，(18):107-109.Vincent.Technicalreportonphotoelectricvehicletyperobotoftransportationengineeringproject[J].Newtechnologyandnewproducts,2018,(1):129-132.William.Designandimplementationofint