论文总字数：12688字

摘 要

各行各业都存在搬运货物等的过程,伴随着我国社会与科学技术的快速进步,以人工或者是机械为主要依托的搬运开始已经无法完全适应市场对于搬运货物的需要。而这种智能化的搬运机械小车则是可以在不同的地点,并且能够完成不同的任务,因此被广泛应用于自动化的装配式流水线、生产式流水线等。而且使用一辆智能化的搬运机和小汽车会直接使得对于过程质量的控制变得更加有效,在很大程度上降低了企业的人工费用和质量费用。

针对以上背景,本文研究设计了以stm32 系列单片机作为核心的基于openmv的搬运小车。本次的搬运小车由软件和硬件两个主要方面组合构成,硬件两个方面由麦克纳姆轮、机械臂、arduino主板、基于stm32的openmv开发板模块组成;软件程序分为驱动麦克纳姆轮的控制程序和驱动openmv进行颜色和物料识别并驱动机械臂进行搬运操作的程序组成,驱动程序由c语言编写,机械臂程序由python语言编写。这样模块分工明确的方案,利于在完成后进行安装和调试,利于在发现问题时及时改正。

关键词：搬运小车；颜色物料识别； STM32

Material automatic handling system for tea production based on single chip microcomputer

Abstract

There is a process of haWith the rapid progress of China's society and science and technology, the handling based on artificial or mechanical equipment has been unable to fully adapt to the needs of the market for handling goods.And this kind of intelligent transport machinery car can be in different locations, and can complete different tasks, so it is widely used in automatic assembly line, production line, etc.And the use of an intelligent handling machine and cars will directly make the control of process quality more effective, to a large extent, reduce the labor costs and quality costs of enterprises.

In view of the above background, this paper studies and designs a kind of intelligent transport vehicle which has a good stability of STM32 series MCU as the control core.The intelligent car is composed of software and hardware. The hardware is composed of McNum wheel, manipulator arm, Arduino motherboard and STM32-based OpenMV development board module.The software program is composed of a control program that drives the McNum wheel and a program that drives OpenMV to recognize colors and materials and drives the manipulator arm to carry out handling operations. The driver program is written in C language and the manipulator arm program is written in Python language.Such a clear division of labor module scheme, conducive to the completion of the installation and debugging, conducive to the discovery of problems in time to correct.

Keywords:  carrying car; Color material identification ; STM32

目 录

摘 要 I

Abstract II

第一章 引言 1

1.1课题背景 1

1.2国内外研究现状 1

1.3物料搬运小车设计的目的及意义 2

第二章 整体设计概述 3

2.1主芯片的选择 3

2.2硬件系统的选择 3

2.2.1搬运小车的麦克纳姆轮模块 3

2.2.2 arduino模块 4

2.2.3 openmv模块 4

2.2.4四自由度机械臂模块 4

2.2.5 摄像头模块 4

2.3系统的整体架构 4

第三章 硬件系统设计 5

3.1 openmv介绍 5

3.1.1 openmv摄像头 5

3.1.2 openmv电机拓展模块 6

3.2 arduino介绍 6

3.3 舵机基本原理 7

3.4 电机基本原理 8

3.5 麦克纳姆轮原理 9

第四章 软件系统设计 11

4.1 编程语言选择 11

4.2 Openmv程序开发环境 12

4.3 软件开发流程 12

第五章 系统测试 14

5.1安装 14

5.2整体验证 14

5.3 实物测试 14

第六章 总结与展望 16

致谢 17

参考文献 18

附录 19

第一章 引言

1.1课题背景

在我国的现代化工业生产中，对物料搬运机械的广泛使用有着重要的意义,主要原因是因为需要搬运的货物以及物料有着非常庞大的规模以及数量；另外由于物料在搬运过程中所发生的需求和耗费较高,而且在工业发达国家使用的物料搬运费往往大约占其产品成本的25%左右^[1];物料的大部分搬运工人所占用的是劳动力比较多,在一些机械化水平程度相当较低的企业里,搬运物料的工人往往只能到全部企业的工人劳动力总量的15%以上;在使用无法负荷的人力搬运重物及在一些高温地方或者是具有放射性物质的场地进行操作时,必须使用机器人来进行搬运。因此,在生产中我们首先应对于物料搬运装置及其系统的安全性予以充分地认识和重视,并尽量采用先进适当的物料搬运装置及其机械,以减小劳动强度,减少对物料及其产品造成的损伤、保证工人健康、增加其劳动生产率及改善其生产效益、降低其生产成本。

随着我国茶叶进出口贸易总数的增加和规模不断扩大,使得我国茶民对于茶叶需求量也越来越大,这就极大地促进了我国茶叶生产发展广家们应该在其茶叶进出口贸易过程中引起更多关心,如何改善和提高他们的生产质量与效率。目前我们看来,茶叶企业生产的前期采茶.炒制等技术相对比较齐全,因此我们目前仅仅将其广泛应用于茶叶的包装、送料及其他茶叶运输交通运输等各个环节,尽可能地改善和提高其工作效率,降低其成本。

茶叶由原材料到商品的制备与生成﹐由原材料生产至销售消费的整个过程中﹐物料的搬运操作也是十分必要的,搬运操作工艺性能的好坏会直接决定到其物流费用的高低。若搬运方案的使用得不合理﹐则会给生产作业顺利开展带来不利的影响﹑造成作业时间上的浪费﹑导致产品受到严重破坏﹑进而导致降低产量。因此在我们这个国家的制造业快速发展的今天﹐物料搬运系统技术的研究显得尤为必要。在设计和制造的企业中引用物料搬运解决方案﹐这样就能够有效地提高物料搬运的效率﹑合理地安排设计和生产的时间﹑节省人力资源﹑减少设备和机器的加工等候时间﹑使得更多生产能力都投入或参与到设计和制造产品的设计和加工中。合理地优化了物料的搬运途径和路线﹐正确地选用合适的搬运单元及其他搬运工具﹐能够大大地减少了物料中转过程中的复杂性﹑能够大大减少了物料中转后的损失﹑便于企业生产车间设备的合理规划布局与管理。由此可见﹑在我国制造业企业的生产设备制造中引用个别人员物料的搬运设备系统对于促进企业长远发展与提高其企业综合竞争能力﹑具有极其重要的价值。

1.2国内外研究现状

在我国和其他国家对物料搬运的研究中，物料搬运系统的研究重点主要集中在生产物流系统上。在生产过程中,工业产品在美国的装卸和搬运成本占美国总生产成本的百分之20到百分之30,德国的企业物料搬运费用占其生产总营业额的1/3。由此可见，国外对物料搬运系统的研究已经起步，并逐渐开始进入了成熟的发展阶段。在最近的几十年，我国开始逐渐注重物料搬运系统水平的提高。各个装备制造厂都己经开始逐步地在其生产过程中引进物料搬运系统分析方法和机械化搬运输设备,随着对物料搬运的逐步被重视和发展﹐我国装备制造企业的综合生产能力和技术水平正在逐步得到提高﹐其生产率和盈利能力正在同步增强,越来越多的国内物料企业已经看到了物料搬运对于其企业未来发展的重要性和作用﹐在国内﹐物料搬运的发展﹐正在进入一个崭新的时期,尽管我国物料搬运的技术正在向世界发展中国而且家还是存在着一定的差距﹐但是伴随着企业的共同努力﹐我国物料搬运服务水平必将逐步走向与国际先进水平相适应。

1.3物料搬运小车设计的目的及意义

在本篇论文的设计中,选用arduino为小车的驱动和遥控中心,选择基于stm32的openmv开发板为小车机械臂的摄像头以及颜色物料识别模块,选用塑料以及木板搭建车身,并将openmv和机械臂安装在小车上,人可以通过遥控模块用手柄更加方便的传输移动信号给单片机,并加以控制小车的移动,使得控制效果十分可靠。在移动到物料位置后,openmv通过摄像头识别物料颜色和形状进行抓取和放置。但为了最佳的可控制状态,还不能进入具有信号屏蔽能力的空间。

在硬件设计部分,选用openmv的原因为: Openmv是以STM32H743V1 ARM Cortex M7处理器为核心的，使用简单、开源的开发板模块，它配有一个usb（12mbs）接口，通过连接线就可以轻松的连接在电脑上。麦克纳姆轮作为车轮,可以实现小车的平行移动,使得小车更加平稳而且可以减少一个舵机模块的设计和实现,四自由度的机械臂和手柄遥控等,使得小车的功能更加完整。

剩余内容已隐藏，请支付后下载全文，论文总字数：12688字