一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本實用新型屬于顏色識別機器人領域，具體地說是一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統。
【背景技術】
[0002]隨著世界經濟一體化的深入，我國作為世界經濟的重要組成部分，國家和政府始終堅持著對工業自動化程度的進一步深入，更加有效率的進行工業生產，隨之而來的就是各式各樣的工業機器人誕生。然而，傳統的顏色識別機器人存在著很大的缺陷，那就是在不同的場合中對顏色的判別有著巨大的差異，導致后面的工作無法進行，造成這一差異的原因有:光強、氣壓、濕度等。這也直接造成了此類機器人的局限性。
[0003]當今社會高新技術日新月異，產品的性能要求更顯得尤為重要。大型工業生產過程中，原材料的分揀與搬運工作都應用到了機器人，在這之中，能夠智能循跡的顏色分揀搬運機器人以極強的應用能力得到很多工業制造的使用。現在，普通的此類機器人只能夠識別單種顏色，而且出錯率居高不下。譬如，目標物體呈黃色，由于光照過強等原因，反射出來的黃色在三原色上面的數字量會更接近于白色，因此，很可能會被搬運機器人誤判成白色物體，可想而知，此次判斷會使后續的工作出現一系列的紊亂。所以說，這種錯誤是致命的。
[0004]目前來看，許多企業聯合高校研發此類機器人，但進展并不樂觀，首先，用于辨別顏色的傳感器一直都是已經存在的幾種類型，在此基礎上改進的機會并不多，另外，近幾年科學界往往更關注于人工智能方面，對于這種機器人的改造創新沒有多大的興趣。所以顏色分揀的搬運機器人一直都維持在已有的基礎之上。
【實用新型內容】
[0005]本實用新型所要解決的技術問題是提供一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的操作系統，以解決現有顏色識別能力差，出錯率較高的的問題。
[0006]本實用新型為解決上述技術問題所采用的技術方案是:一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，包括用于供電的電源、主控電路、電機、循跡傳感器和顏色傳感器，循跡傳感器的模擬信號輸出端與主控電路相連接，顏色傳感器與主控電路之間連接有差分運算放大器和AD轉換電路，所述的顏色傳感器包括顏色傳感器A和顏色傳感器B，其輸出端分別與差分運算放大器的兩個輸入端連接，差分運算放大器的輸出端與AD轉換電路的輸入端相連，AD轉換電路的輸出端與主控電路相連接，根據差分運算放大器得到的三原色進行判斷得出被測物體的真實顏色；電機與主控電路之間連接一個電機驅動芯片，電機的輸入端接入電機驅動芯片的輸出端，電機驅動芯片的輸入端與主控電路連接，通過電機驅動芯片的信號輸出控制電機的轉速和步數。
[0007]本實用新型所述的電源包括電源A和電源B，所述的電源A采用鋰電池并為機器人本身傳感器和電機供電，電源B為主控電路供電。
[0008]本實用新型所述的循跡傳感器為4個，采用QIT黑白線循跡傳感器。
[0009]本實用新型所述的電機為360°舵機，其轉速由主控電路線性控制。
[0010]本實用新型所述的電機驅動芯片的型號為ULN2003。
[0011]本實用新型所述主控電路的輸出端設有顯示電路，實時觀察被測量物體以及正在搬運物體的顏色。
[0012]本實用新型所述的差分運算放大器的型號為oP07。
[0013]本實用新型的有益效果是:本實用新型的智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統使用QIT循跡傳感器準確的得到應該走的基礎路徑，再通過對主控電路的反饋，可以得到主控電路對電機的步數、步長控制而準確無誤的走到預想的效果。另外兩種顏色傳感器從被測物體的不同角度進行探測，之后將反射回來的三原色模擬量分別傳入差分運算放大器的兩個輸入端進行比較，通過輸出端得到最終判斷的顏色，輸入到主控電路之中，通過比較判斷得到正確的顏色值，之后主控電路再通過這個正確的顏色值來指導電機如何運轉，從而達到要求。
[0014]此外，在正常的判斷之外，在主控電路之中加入了一段容錯代碼，當兩個傳感器所得到的顏色為不同值的時候，減弱兩個傳感器上面的LED的亮度，繼續進行顏色采集，如此，便使得正確率又一步提高。
[0015]本實用新型智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統的優點如下:
[0016]1.運行壽命長，功耗低，單位時間內完成任務更多；
[0017]2.運用雙顏色傳感器輸出比較來得到未知物塊的顏色，準確度提高到95%，大大的降低了出錯率，同時，經過改造，也提高了本系統對顏色判斷錯誤的處理，增大了容錯率；
[0018]3.可移植性強，對本實用新型稍加改動，可以運用到不同的環境之中進行作業；
[0019]4.可以實時的顯示數據，在進行作業時，主控電路的顯示電路上會顯示出此時被搬運物塊的顏色以及運行狀態，人機交互強，如果出現判斷失敗，可以被人為干預停止工作；
[0020]5.改進使用雙電源供電，其中電源A為大容量的鋰電池，主要為機器人本身傳感器和電機供電，電源B為主控電路供電，解決單電源供電由電機運動引起的瞬時電壓過低導致主控電路不工作問題。
【附圖說明】
[0021]圖1為本實用新型的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022]如圖所示，一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，包括用于供電的電源、主控電路、電機、循跡傳感器和顏色傳感器，循跡傳感器的模擬信號輸出端與主控電路相連接，顏色傳感器與主控電路之間連接有差分運算放大器和AD轉換電路，所述的顏色傳感器包括顏色傳感器A和顏色傳感器B，其輸出端分別與差分運算放大器的兩個輸入端連接，差分運算放大器的輸出端與AD轉換電路的輸入端相連，AD轉換電路的輸出端與主控電路相連接，根據差分運算放大器得到的三原色進行判斷得出被測物體的真實顏色；電機與主控電路之間連接一個電機驅動芯片，電機的輸入端接入電機驅動芯片的輸出端，電機驅動芯片的輸入端與主控電路連接，通過電機驅動芯片的信號輸出控制電機的轉速和步數。
[0023]進一步，電源包括電源A和電源B，所述的電源A采用鋰電池并為機器人本身傳感器和電機供電，電源B為主控電路供電。
[0024]進一步，循跡傳感器為4個，采用QIT黑白線循跡傳感器。
[0025]進一步，電機為360°舵機，其轉速由主控電路線性控制。
[0026]進一步，電機驅動芯片的型號為ULN2003。
[0027]進一步，主控電路的輸出端設有顯示電路，實時觀察被測量物體以及正在搬運物體的顏色。
[0028]進一步，差分運算放大器的型號為op07。
[0029]首先對本系統上電，先打開B電源對主控電路供電，待穩定后打開A電源，此時，打開A電源與電機供電之間的開關，系統各部分供電正常開始工作；
[0030]將機器人放到地面貼有黑線引導的工作空間中，通過四個循跡傳感器的檢測不斷校正電機沿著黑線的引導往前走；
[0031]引導機器人走到待搬運的隨機顏色物料，打開顏色傳感器A采集物塊的三原色，再打開顏色傳感器B采集物塊的三原色，兩次采集結果發送到差分運算放大器中比較將結果輸出到AD轉換電路中，經轉換為數字量送到主控電路中進行比較分析出具體的顏色。
[0032]如果兩次顏色采集不一致，電機會向左轉動一個角度，以便顏色傳感器換個角度測量。
[0033]待檢測合格之后，將物塊拖到黑線引導的目的地放置即可。
[0034]在實際運用過程中，搬運機器人的出發位置和顏色物塊最終到達的位置大多數不在一起，這也就增大了搬運的復雜度，為了實現更快更高效的搬運策略，本實用新型采用以下算法思想。首先，對于多種物塊的搬運來說，將要搬運的物塊的目的地如何到達做一個swtich語句，規劃出各種顏色的搬運路徑，一種顏色對應的是一種路徑;其次，在搬運多種顏色的物塊的時候，要將這幾種物塊都依次的搬運到一個公用的空間之中。等所要用的物塊全部在公用空間之后，這個時候，搬運機器人在進行顏色識別，識別到每一種顏色就搬運到固定的顏色堆放位置。這樣，不僅物塊搬運的時間會降低，顏色傳感器的工作量也會減少，不僅提高了搬運效率，還減少了電池的損耗，節約能源。
【主權項】
1.一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，包括用于供電的電源、主控電路、電機、循跡傳感器和顏色傳感器，其特征在于:循跡傳感器的模擬信號輸出端與主控電路相連接，顏色傳感器與主控電路之間連接有差分運算放大器和AD轉換電路，所述的顏色傳感器包括顏色傳感器A和顏色傳感器B，其輸出端分別與差分運算放大器的兩個輸入端連接，差分運算放大器的輸出端與AD轉換電路的輸入端相連，AD轉換電路的輸出端與主控電路相連接，根據差分運算放大器得到的三原色進行判斷得出被測物體的真實顏色；電機與主控電路之間連接一個電機驅動芯片，電機的輸入端接入電機驅動芯片的輸出端，電機驅動芯片的輸入端與主控電路連接，通過電機驅動芯片的信號輸出控制電機的轉速和步數。2.根據權利要求1所述的一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，其特征在于:所述的電源包括電源A和電源B，所述的電源A采用鋰電池并為機器人本身傳感器和電機供電，電源B為主控電路供電。3.根據權利要求1所述的一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，其特征在于:所述的循跡傳感器為4個，采用QIT黑白線循跡傳感器。4.根據權利要求1所述的一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，其特征在于:所述的電機為360°舵機，其轉速由主控電路線性控制。5.根據權利要求1所述的一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，其特征在于:所述的電機驅動芯片的型號為ULN2003。6.根據權利要求1所述的一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，其特征在于:所述主控電路的輸出端設有顯示電路，實時觀察被測量物體以及正在搬運物體的顏色。7.根據權利要求1所述的一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，其特征在于:所述的差分運算放大器的型號為op07。
【專利摘要】一種智能循跡顏色分揀搬運機器人的控制系統，包括用于供電的電源、主控電路、電機、循跡傳感器和顏色傳感器，循跡傳感器的模擬信號輸出端與主控電路相連接，顏色傳感器與主控電路之間連接有差分運算放大器和AD轉換電路，電機與主控電路之間連接一個電機驅動芯片，電機的輸入端接入電機驅動芯片的輸出端，電機驅動芯片的輸入端與主控電路連接，通過電機驅動芯片的信號輸出控制電機的轉速和步數。本實用新型有益效果：本實用新型機器人控制系統顏色識別能力高，出錯率低，運行壽命長，功耗低，單位時間內完成任務更多。
【IPC分類】B07C5/342
【公開號】CN205253596
【申請號】CN201521121158
【發明人】王新勇, 于增源, 李娜, 黃世龍, 馬進坡
【申請人】河南科技大學
【公開日】2016年5月25日
【申請日】2015年12月31日