一种物流机器人教学实训平台的制作方法

1.本实用新型涉及机器人教学实验设备技术领域，特别是涉及一种物流机器人教学实训平台。


背景技术：

2.近年来，我国物流行业正不断向现代化、智能化发展，具有搬运、码垛、分拣等功能的智能机器人已成为物流行业中必不可少的一项技术，而目前与物流应用场景相关的教学产品还较少，学员通常受各种限制无法到生产现场去学习控制物流机器人，而通过老师的讲解又无法直观的去感受，学员无法真正掌握知识点，更谈不上学以致用，可见培训也很难达到学习的预期效果。随着技能教学要求的提高，物流机器人教学实训平台应运而生。


技术实现要素：

3.本实用新型的目的是提供一种物流机器人教学实训平台，利用rfid技术进行定位，实现了物流机器人的运动控制，并实时显示状态信息，具有结构简单、可二次开发、便于学习的特点。
4.为实现上述目的，本实用新型提供了如下方案：
5.一种物流机器人教学实训平台，包括：场地及物流机器人单元、人机交互单元和运动逻辑控制单元，所述场地及物流机器人单元与所述人机交互单元实时交互，所述人机交互单元与所述运动逻辑控制单元实时交互；
6.所述场地及物流机器人单元包括定制地图、多个rfid卡片和物流机器人，所述定制地图平铺在平整地面上，多个所述rfid卡片设置在所述定制地图的下表面，所述物流机器人接收到指令信号后在所述定制地图的上表面移动；所述人机交互单元为客户端软件；所述运动逻辑控制单元为后台服务器；
7.所述物流机器人包括升降台、微控制器、尾灯、超声波传感器和底板，所述升降台、微控制器、尾灯和超声波传感器均设置在所述底板上，所述升降台用于托运货物，所述尾灯用于显示所述物流机器人的工作状态，所述尾灯的控制器与所述微控制器电性连接，所述尾灯的控制器用于控制所述尾灯的工作状态，所述超声波传感器用于识别障碍物，所述超声波传感器与所述微控制器电性连接；所述底板下部设置有移动装置，所述底板上布设有功能模块和接口，所述功能模块包括rfid检测模块、wifi通信模块、循迹模块、电机驱动模块和舵机模块，所述接口包括电机接口、舵机接口、电池接口、充电接口和下载器接口；所述微控制器与所述舵机模块电性连接，所述舵机模块与所述升降台驱动连接，所述舵机模块驱动所述升降台上下升降，所述舵机模块与所述舵机接口电性连接；所述微控制器与所述电机驱动模块电性连接，所述电机驱动模块与所述移动装置驱动连接，所述电机驱动模块驱动所述移动装置移动，所述电机驱动模块与所述电机接口电性连接；所述微控制器分别与所述rfid检测模块、wifi通信模块和循迹模块电性连接，所述rfid检测模块用于识别所述 rfid卡片，所述wifi通信模块用于与所述人机交互单元建立通信，所述循迹模块用于进
行循迹；所述微控制器与所述电池接口电性连接，所述电池接口经蓄电池与所述充电接口电性连接，所述蓄电池用于为所述物流机器人供电，所述充电接口插接电源为所述蓄电池充电；所述微控制器与所述下载器接口电性连接，所述下载器接口用于输入路径搜索算法程序进行二次开发。
8.可选的，所述定制地图为方格地图，所述rfid卡片设置在方格交叉点处。
9.可选的，所述rfid卡片与所述定制地图粘贴固定。
10.可选的，所述微控制器的型号为atmega32u4。
11.可选的，所述舵机模块的型号为sg90。
12.可选的，所述循迹模块为红外传感器，所述红外传感器朝向地面。
13.根据本实用新型提供的具体实施例，本实用新型公开了以下技术效果：本实用新型提供的物流机器人教学实训平台，通过场地及物流机器人单元、人机交互单元和运动逻辑控制单元的相互配合可实现物流机器人的运动控制，并实时显示物流机器人状态，结构简单；该教学实训平台保留有下载器接口，用户可根据学习需要，自行编写路径搜索算法，并通过该平台进行验证，可二次开发、便于学习。
附图说明
14.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
15.图1为本实用新型实施例物流机器人教学实训平台的结构示意图；
16.图2为本实用新型实施例场地及物流机器人单元的结构示意图；
17.图3为本实用新型实施例物流机器人的结构示意图；
18.图4为本实用新型实施例接口示意图；
19.图5为本实用新型实施例物流机器人控制原理图。
20.附图标记说明：1、场地及物流机器人单元；2、人机交互单元；3、运动逻辑控制单元；4、定制地图；5、rfid卡片；6、物流机器人；7、升降台；8、微控制器；9、尾灯；10、超声波传感器；11、底板；12、电机接口；13、舵机接口；14、电池接口；15、充电接口；16、下载器接口；17、移动装置。
具体实施方式
21.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
22.本实用新型的目的是提供一种物流机器人教学实训平台，利用rfid技术进行定位，实现了物流机器人的运动控制，并实时显示状态信息，具有结构简单、可二次开发、便于学习的特点。
23.为使本实用新型的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具
体实施方式对本实用新型作进一步详细的说明。
24.如图1所示，本实用新型实施例提供的物流机器人教学实训平台，包括：场地及物流机器人单元1、人机交互单元2和运动逻辑控制单元3，场地及物流机器人单元1与人机交互单元2实时交互，人机交互单元2与运动逻辑控制单元3实时交互；具体地，人机交互单元2向场地及物流机器人单元1发送物流机器人的运动指令信号，场地及物流机器人单元1将物流机器人的位置信息反馈至人机交互单元2，人机交互单元2将物流机器人的位置信息传输至运动逻辑控制单元3，运动逻辑控制单元3向人机交互单元2发送物流机器人的运动指令信号。
25.如图2所示，场地及物流机器人单元1包括定制地图4、多个rfid卡片 5和物流机器人6，rfid卡片外观为10cm*5cm的长方形卡片，可以进行信息的读取和写入，定制地图4为白底黑线的方格地图，rfid卡片5设置在方格交叉点处，可根据用户需要制定方格的数量和地图大小，亦可根据用户需要自行绘制图案并对rfid卡片进行布局，rfid卡片5与定制地图4粘贴固定，定制地图4平铺在平整地面上，多个rfid卡片5设置在定制地图4的下表面，物流机器人6接收到指令信号后在定制地图4的上表面移动；人机交互单元2 为客户端软件，用户可设置控制物流机器人6运动的参数以及对rfid卡片5 进行标定；运动逻辑控制单元3为后台服务器，运行于python开发环境中，通过共享内存的方式获取物流机器人及场地单元1的信息，逻辑处理后得到运动控制指令，通过客户端软件下发给物流机器人6，该单元提供可编程接口，用户可对物流机器人6的运动控制及执行动作进行优化，提高系统的控制效率。
26.如图3至5所示，物流机器人6外观似椭圆形，尺寸为11.4cm*15cm*4cm，物流机器人6包括升降台7、微控制器8、尾灯9、超声波传感器10和底板11，升降台7、微控制器8、尾灯9和超声波传感器10均设置在底板11上，微控制器8的型号为atmega32u4，升降台7用于托运货物，尾灯9用于显示物流机器人6的工作状态，尾灯9在物流机器人6正常工作状态时会亮起，否则不亮，尾灯9的控制器与微控制器8电性连接，尾灯9的控制器用于控制尾灯9 的工作状态，超声波传感器10用于识别障碍物，比如当多台物流机器人6同时工作时，可以对靠近的物流机器人6进行测距，进而提前避开以免发生互相撞击，超声波传感器10与微控制器8电性连接；底板11下部设置有移动装置 17，底板11上布设有功能模块和接口，功能模块包括rfid检测模块、wifi 通信模块、循迹模块、电机驱动模块和舵机模块，舵机模块的型号为sg90，接口包括电机接口12、舵机接口13、电池接口14、充电接口15和下载器接口16；微控制器8与舵机模块电性连接，舵机模块与升降台7驱动连接，舵机模块驱动升降台7上下升降，舵机模块与舵机接口13电性连接；微控制器8与电机驱动模块电性连接，电机驱动模块与移动装置17驱动连接，电机驱动模块驱动移动装置17移动，电机驱动模块与电机接口12电性连接；微控制器8分别与rfid检测模块、wifi通信模块和循迹模块电性连接，rfid检测模块用于识别rfid卡片5，wifi通信模块用于与人机交互单元2建立通信，循迹模块用于进行循迹，该循迹模块为红外传感器，红外传感器朝向地面，用于识别白色地图上的黑线，物流机器人沿着定制地图上的黑色方格线进行运动；微控制器8与电池接口14电性连接，电池接口14经蓄电池与充电接口 15电性连接，蓄电池用于为物流机器人6供电，充电接口15插接电源为蓄电池充电；微控制器8与下载器接口16电性连接，下载器接口16用于输入路径搜索算法程序进行二次开发。
27.本平台的工作原理是：(1)客户端软件主动发送运动指令：通过点击客户端软件左侧的按钮，选中不同的物流机器人，控制各个物流机器人运动的目标点、朝向、运行速度、升降台状态和尾灯状态，此模式下客户端软件可独立控制物流机器人的运动，无需与运动逻辑控制单元通信；(2)客户端软件充当通信桥梁：物流机器人实时将位置信息上行传输给客户端软件，客户端软件实时显示物流机器人在定制地图上的位置，并将位置信息传输给运动逻辑控制单元，运动逻辑控制单元根据物流机器人的位置及场地信息，计算得到物流机器人下一步执行的运动指令，并通过客户端软件下行至物流机器人，进而控制物流机器人的运动，此模式下客户端软件作为物流机器人与运动逻辑控制单元之间的通信桥梁。
28.本平台的使用方法为：(1)布置地图：将定制地图反面朝上，取出rfid 卡片，贴在地图方格的每个交点坐标上，贴完之后，将地图正面朝上，平铺在平整地面上；(2)组网连接：将物流机器人和pc机(客户端软件运行环境) 连接至同一wifi网络，并将pc机作为服务器，配置成功后，即可在客户端软件界面显示物流机器人及场地信息；(3)自动布点：将物流机器人置于地图坐标(0，0)的位置，点击客户端软件界面上的自动布点按钮，即执行自动布点功能，物流机器人会从起始坐标依次遍历定制地图上每一个交点，为每一个交点分配一个固定且唯一的坐标，并将该坐标信息写入定制地图下方对应的 rfid卡片，在后续的使用过程中，物流机器人通过读取地图每个交点处rfid 卡片的坐标信息，即可得到此时的位置。
29.该平台预设程序后能实现的主要功能为：(1)路径避障：用户在定制地图交点处放置路障，并将物流机器人、路障及目的位置输入客户端软件，通过运动逻辑控制单元提供的编程接口执行相应代码，会控制物流机器人有效的避开路障，最终到达目的地，客户端软件界面显示物流机器人及场地信息；(2) 多物流机器人协同进行货物搬运：用户可在一张定制地图中，放置多个物流机器人和多个货架，通过客户端软件将不同的货架托运任务分配给不同的机器人，并输入各物流机器人、货架及目标位置，运动逻辑控制单元提供的编程接口执行相应代码，即可实现各辆物流机器人将其负责的货架运送到目的地，并且保证各物流机器人达到目的地的路程最短。
30.本实用新型提供的物流机器人教学实训平台，通过场地及物流机器人单元、人机交互单元和运动逻辑控制单元的相互配合可实现物流机器人的运动控制，并实时显示物流机器人状态，结构简单；该教学实训平台保留有下载器接口，用户可根据学习需要，自行编写路径搜索算法，并通过该平台进行验证，可二次开发、便于学习。
31.本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。