arduino设计的医疗搬运机器人
此次设计介绍的是以Arduino为平台制作的医疗搬运机器人，主要是提出一种在降低成本的前提下更为简单的实现搬运的机器人制作，提高仓储和分拣效率。在这里主要研究关于搬运机器人循迹模块、走行模块的设计以及电机的选型。医疗搬运小车是一种综合系统，它包含了集单片机技术、传感信息技术、数据处理技术、运动控制算法等多种技术。通过软件编程来控制它各个模块的运行，并且采用3D打印技术来对机械手、小车底板以及小车其他部分的零部件进行结构件的制作，确定医疗搬运机器人的总体设计方案。不只是简单介绍搬运机器人的各个模块，这里还介绍了各组成模块的工作原理，以及与搬运机器人相关的电机驱动电路和循迹模块电路的电路图或原理图等，与此同时还提供了搬运机器人一些结构的尺寸设计。着重介绍了模块的控制程序和软件的编写、Arduino软件平台基础运用以及程序设计等等。关键词 Arduino，智能小车，步进电机，红外光电传感器，循迹，搬运
目 录
1 绪论 1
1.1 医疗搬运机器人的简介 1
1.2 医疗搬运机器人国内外研究现状 2
1.3 设计的理念 3
2 Arduino 3
2.1 Arduino 简介 3
2.2 Arduino Uno 简介 4
3 系统的总体设计 6
3.1 走行模块 7
3.1.1 电机的选择及驱动模块 7
3.1.2 车轮的设计及选材 9
3.2 循迹模块 10
3.2.1 光电传感器的工作原理 10
3.2.2 光电传感器的选择 11
3.3 搬运模块 12
3.3.1 机械手的选择 12
3.3.2 步进电机的选型 12
3.4 软件的检测调试 13
3.5 搬运小车的接线和整体装配 15
3.5.1 搬运小车的底板设计 16
3.5.2 搬运小车的整体装配 17
3.5.3 搬运小车的接线 17
结论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
附录I 程序源代码 21
1 绪论
1.1 医疗搬运机器人的简介
此次设计的课题为基于arduino设计的医疗搬运小车，该课题现在成为了比较热门的课题，它是集多种技术于一体，不仅仅只是包含了现代工业应用广范的集单片机技术，还包括传感系统中的传感信息技术，同样，必不可少的地数据处理技术以及众所周知的计算机程序中地运动控制算法，他们都在医疗搬运小车中得到很好应用[1]。本系统所设计的医疗搬运机器人在预先规划好的路线上行走并进行自动循迹和搬运。研究搬运机器人是因为它值得我们来研究，现在全球智能化，它还可以把一些工人在特殊环境里地必要劳动独自完成，不需要任何人的帮助[2]，尤其是现代地工业生产量十分庞大，因此劳动力也大大增加，对人们的伤害也随之增多，智能机器人让他们的更加幸福美满，享受应有的欢乐。我所研究的搬运机器人是为了搬运而生，仓储，这个词在当今社会广为流行，这是因为要想一个企业能否永不倒闭，首先就要用最高的水平来解决仓储的管理问题[3]。搬运机器人在这个时候排上了用场，它能提高仓储搬运地效率。在非常恶劣的工作环境中，为了保护工人通常选用搬运机器人代替人工工作，这样能够省下不少的时间[4]。
当今社会人们对速度和效率更为看重，现在的各个企业的生产都把物流放在重要的一环，以下两点尤其重要：一点是对物流运输速度加以提高，另一个是使保存的物体搬运速度变得更加快[5]。
2011年，我国开始实行“十二五”规划，各个行业快速发展，铁路、公路和航空等也随之迅速发展[6]。尤其是物流方面，引起了各行各业的重视，要想流水线顺畅，关键要看仓储，同样，它也是加快物流速度地主要注意点。所谓的搬运很简单，搬送到别的地方而已，但是仓储中地搬运就不像一般搬运那么简单了，劳动人民地苦力挪移和利用的传统的推车这两种仓储地挪开货物主意还在大多数工厂里运用，虽然它们也可以做到很好的搬运，但是它存有一定的安全隐患，发展超前的企业已经逐渐把它淘汰了，它难以适应物流领域的高速发展。这个时候就需要智能化、可重复地搬运设备了，它就是此时设计的医疗搬运机器人，不仅效率高还是低成本，很方便此次设计的研究与开发。
1.2 医疗搬运机器人国内外研究现状
首先来介绍一下国外对医疗搬运机器人的的研究，国外研究智能车辆地时间比我国早的多，早在二十世纪五十年代，就已经开始了对它进行各方面探讨，然而，我国并没有人在那个时候存在有关于智能这方面的想法。它的发展历史如下：
（1）1950年是值得的人们纪念的一年，因为是那一年人们才开始对智能车辆有一定地研究，并且得到一定的支持。美国的Barrett?Electronics?公司在1954年研究AGVS，反复测试后经过数不尽的失败次数最终把他开发出来了，就是这样世界上才有了第一台自动引导车系统。它是最基础的智能车辆，所设计出来的小车仅仅只能够在固定线路上进行起停、转弯的运行，尽管是这样的一个智能小车，但是它却代表了人类科技的进步，它拥有无人驾驶特征。
（2）自二十世纪八十年代末以来，尤其是欧美的一些发达国家更是在这方面拥有相当巨大的成功。相信人们对于1986年一定不陌生，就在这一年制定了欧洲地普罗米修斯项目，之所以制定这个项目，都是为了更加深入的研究这个领域。
（3）很快，时间就来到了90年代，发展的重要性在这个时代清晰可见，智能车辆已经变成了各国主要地研究。在这里，我首先要提出卡内基?梅隆大学，它身为一所美国地重点大学，参与关于机器人方面的研究，令人意想不到的是Navlab系列的10台自主车居然能在这所大学中被研究出来，这让人类在智能车辆方面又往前进了一大步。
目前，医疗搬运小车就属于这一阶段，也就是说阶段三的研究成果决定了医疗搬运小车的未来发展。
由此看来，与外国地一些发达国家作比较，我国在这方面的确落后于外国，而国内是从上个世纪八十年代才开始对它有一定的讨论[7]，并且由于刚刚起步，比不上国外发达的技术以及发散式的研究，仅仅局限于单项技术研究，这与国外有着很大的差距。虽然我国起步晚，技术落后，但是我们也取得了以下一些的优秀成果：
（1）早在十四年前，国内就发明了第一辆中国地自主驾驶轿车，值得中国人为此欣慰。
（2）7B.8军用室外自主车，以前这辆车在部队应用最为广泛，和上面所说的那辆车一样，它也是我国的骄傲，由多所高校联合研制了。
目 录
1 绪论 1
1.1 医疗搬运机器人的简介 1
1.2 医疗搬运机器人国内外研究现状 2
1.3 设计的理念 3
2 Arduino 3
2.1 Arduino 简介 3
2.2 Arduino Uno 简介 4
3 系统的总体设计 6
3.1 走行模块 7
3.1.1 电机的选择及驱动模块 7
3.1.2 车轮的设计及选材 9
3.2 循迹模块 10
3.2.1 光电传感器的工作原理 10
3.2.2 光电传感器的选择 11
3.3 搬运模块 12
3.3.1 机械手的选择 12
3.3.2 步进电机的选型 12
3.4 软件的检测调试 13
3.5 搬运小车的接线和整体装配 15
3.5.1 搬运小车的底板设计 16
3.5.2 搬运小车的整体装配 17
3.5.3 搬运小车的接线 17
结论 18
致 谢 19
参 考 文 献 20
*好棒文|www.hbsrm.com +Q: ^351916072^
附录I 程序源代码 21
1 绪论
1.1 医疗搬运机器人的简介
此次设计的课题为基于arduino设计的医疗搬运小车，该课题现在成为了比较热门的课题，它是集多种技术于一体，不仅仅只是包含了现代工业应用广范的集单片机技术，还包括传感系统中的传感信息技术，同样，必不可少的地数据处理技术以及众所周知的计算机程序中地运动控制算法，他们都在医疗搬运小车中得到很好应用[1]。本系统所设计的医疗搬运机器人在预先规划好的路线上行走并进行自动循迹和搬运。研究搬运机器人是因为它值得我们来研究，现在全球智能化，它还可以把一些工人在特殊环境里地必要劳动独自完成，不需要任何人的帮助[2]，尤其是现代地工业生产量十分庞大，因此劳动力也大大增加，对人们的伤害也随之增多，智能机器人让他们的更加幸福美满，享受应有的欢乐。我所研究的搬运机器人是为了搬运而生，仓储，这个词在当今社会广为流行，这是因为要想一个企业能否永不倒闭，首先就要用最高的水平来解决仓储的管理问题[3]。搬运机器人在这个时候排上了用场，它能提高仓储搬运地效率。在非常恶劣的工作环境中，为了保护工人通常选用搬运机器人代替人工工作，这样能够省下不少的时间[4]。
当今社会人们对速度和效率更为看重，现在的各个企业的生产都把物流放在重要的一环，以下两点尤其重要：一点是对物流运输速度加以提高，另一个是使保存的物体搬运速度变得更加快[5]。
2011年，我国开始实行“十二五”规划，各个行业快速发展，铁路、公路和航空等也随之迅速发展[6]。尤其是物流方面，引起了各行各业的重视，要想流水线顺畅，关键要看仓储，同样，它也是加快物流速度地主要注意点。所谓的搬运很简单，搬送到别的地方而已，但是仓储中地搬运就不像一般搬运那么简单了，劳动人民地苦力挪移和利用的传统的推车这两种仓储地挪开货物主意还在大多数工厂里运用，虽然它们也可以做到很好的搬运，但是它存有一定的安全隐患，发展超前的企业已经逐渐把它淘汰了，它难以适应物流领域的高速发展。这个时候就需要智能化、可重复地搬运设备了，它就是此时设计的医疗搬运机器人，不仅效率高还是低成本，很方便此次设计的研究与开发。
1.2 医疗搬运机器人国内外研究现状
首先来介绍一下国外对医疗搬运机器人的的研究，国外研究智能车辆地时间比我国早的多，早在二十世纪五十年代，就已经开始了对它进行各方面探讨，然而，我国并没有人在那个时候存在有关于智能这方面的想法。它的发展历史如下：
（1）1950年是值得的人们纪念的一年，因为是那一年人们才开始对智能车辆有一定地研究，并且得到一定的支持。美国的Barrett?Electronics?公司在1954年研究AGVS，反复测试后经过数不尽的失败次数最终把他开发出来了，就是这样世界上才有了第一台自动引导车系统。它是最基础的智能车辆，所设计出来的小车仅仅只能够在固定线路上进行起停、转弯的运行，尽管是这样的一个智能小车，但是它却代表了人类科技的进步，它拥有无人驾驶特征。
（2）自二十世纪八十年代末以来，尤其是欧美的一些发达国家更是在这方面拥有相当巨大的成功。相信人们对于1986年一定不陌生，就在这一年制定了欧洲地普罗米修斯项目，之所以制定这个项目，都是为了更加深入的研究这个领域。
（3）很快，时间就来到了90年代，发展的重要性在这个时代清晰可见，智能车辆已经变成了各国主要地研究。在这里，我首先要提出卡内基?梅隆大学，它身为一所美国地重点大学，参与关于机器人方面的研究，令人意想不到的是Navlab系列的10台自主车居然能在这所大学中被研究出来，这让人类在智能车辆方面又往前进了一大步。
目前，医疗搬运小车就属于这一阶段，也就是说阶段三的研究成果决定了医疗搬运小车的未来发展。
由此看来，与外国地一些发达国家作比较，我国在这方面的确落后于外国，而国内是从上个世纪八十年代才开始对它有一定的讨论[7]，并且由于刚刚起步，比不上国外发达的技术以及发散式的研究，仅仅局限于单项技术研究，这与国外有着很大的差距。虽然我国起步晚，技术落后，但是我们也取得了以下一些的优秀成果：
（1）早在十四年前，国内就发明了第一辆中国地自主驾驶轿车，值得中国人为此欣慰。
（2）7B.8军用室外自主车，以前这辆车在部队应用最为广泛，和上面所说的那辆车一样，它也是我国的骄傲，由多所高校联合研制了。
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