本發(fā)明涉及智能控制及自動(dòng)運(yùn)輸車的技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及到一種在圖書館內(nèi)將圖書回位的全自動(dòng)的運(yùn)輸車。

背景技術(shù)：

目前，圖書館工作人員每天都要處理大量歸還的書籍，將書籍初步分類后，利用小推車將分選好的圖書運(yùn)輸?shù)皆瓉淼臅?，再有其他人員將圖書放置到原來的位置，繁重的勞動(dòng)強(qiáng)度大，圖書周轉(zhuǎn)速度也受到一定的影響，如果采用電動(dòng)運(yùn)輸車來運(yùn)輸圖書會(huì)降低工作人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，市面上具有一些電動(dòng)運(yùn)輸車的缺陷如下：1、車身不具備用于運(yùn)輸圖書的結(jié)構(gòu)；2、車輪直接安裝在車架上，造成底盤低且維護(hù)不方便；3、智能控制度低，無法實(shí)現(xiàn)自動(dòng)將圖書運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢谩?/p>

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：提供一種用于圖書回位的自動(dòng)運(yùn)輸車，以克服現(xiàn)有的自動(dòng)運(yùn)輸車的缺陷，從而實(shí)現(xiàn)利用自動(dòng)運(yùn)輸車代替工作人員將圖書在不同位置運(yùn)轉(zhuǎn)，來減輕工作人員勞動(dòng)強(qiáng)，同時(shí)又能提高圖書的利用率的目的。

為了解決以上問題，本發(fā)明采取的技術(shù)方案是：一種用于圖書回位的自動(dòng)運(yùn)輸車，包括車架和車輪，所述車輪設(shè)置在車架的底部，所述車架包括車底板、車輪安裝組件和車身，所述車身呈方形體狀且由前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板、右側(cè)板和頂板焊接而成，所述頂板上設(shè)有一用于容納圖書的凹槽，所述前側(cè)板和后側(cè)板的上部分別設(shè)有至少兩個(gè)第一安裝孔，所述左側(cè)板或者右側(cè)板上具有一第二安裝孔，所述車身通過螺釘固定在車底板上，所述車輪安裝組件包括安裝外殼、減速器和電機(jī)，所述安裝外殼呈方形盒狀且在其一側(cè)面上設(shè)有讓位孔，所述電機(jī)和減速器固定在安裝外殼內(nèi)，所述電機(jī)通過聯(lián)軸器與減速器的輸入軸連接，所述減速器的輸出軸伸出讓位孔且通過聯(lián)軸器與車輪的輪軸連接，所述車輪的數(shù)量是四個(gè)且采用麥克納姆輪，所述車底板的底面具有四個(gè)位置區(qū)域，所述四個(gè)位置區(qū)域內(nèi)均垂直地設(shè)有至少兩個(gè)螺栓以及開有孔，每個(gè)車輪安裝組件中的安裝外殼水平設(shè)有至少兩個(gè)安裝側(cè)耳且安裝側(cè)耳上具有固定孔，所述車底板底面的任一個(gè)位置區(qū)域中的螺栓穿過一個(gè)車輪安裝組件的安裝側(cè)耳的固定孔并由螺母擰在螺栓上以固定車輪安裝組件。

進(jìn)一步地，所述車底板和安裝側(cè)耳之間設(shè)有彈簧且彈簧是套在螺栓上，安裝外殼與車底板底部之間有縫隙，從而可以實(shí)現(xiàn)模塊化殼體的上下微移，起到緩沖減震的作用。

一種用于圖書回位的自動(dòng)運(yùn)輸車，包括控制板、電池、慣性導(dǎo)航儀、距離傳感器、光電編碼器和觸摸屏，所述控制板集成了單片機(jī)控制電路單元、電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元和電源電路單元，所述電源電路單元配備為將電池電壓轉(zhuǎn)換成單片機(jī)控制電路單元、慣性導(dǎo)航儀和觸摸屏所需電壓，所述單片機(jī)控制電路單元采用msp430f2274單片機(jī)，所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元采用l298n雙h橋集成電路，所述單片機(jī)控制電路單元與兩個(gè)電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元連接且給電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元發(fā)送pwm控制指令，所述四個(gè)車輪安裝組件中的電機(jī)分別與l298n雙h橋集成電路連接，所述慣性導(dǎo)航儀、光電編碼器、距離傳感器和觸摸屏分別與控制板中的單片機(jī)控制電路單元連接，所述距離傳感器安裝在第一安裝孔中，所述觸摸屏安裝在第二安裝孔中。對控制系統(tǒng)進(jìn)行改進(jìn)，實(shí)現(xiàn)智能化。

進(jìn)一步的，所述距離傳感器采用srf08超聲波收發(fā)模塊，測試距離4cm-6m,測距靈敏。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：改進(jìn)后的車身可以防止書籍，采用車輪安裝組件1-2來安裝車輪，有利于輪子的維護(hù)和更換，提高車底板的高度，實(shí)現(xiàn)了運(yùn)輸車全自動(dòng)化，利用慣性導(dǎo)航儀來實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車在室內(nèi)的定位，從而完成自主行走，代替了工作人員將圖書在不同位置運(yùn)轉(zhuǎn)，減輕了工作人員勞動(dòng)強(qiáng)，同時(shí)又能提高了圖書的利用率。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的運(yùn)輸車的側(cè)視圖。

圖2為本發(fā)明的運(yùn)輸車的（仰視）三維視圖。

圖3為本發(fā)明的運(yùn)輸車的（俯視）三維視圖。

圖4為本發(fā)明的車輪安裝組件的拆裝圖。

圖5為本發(fā)明的單片機(jī)控制電路單元的一種電路圖。

圖6為本發(fā)明的電機(jī)驅(qū)動(dòng)電路單元的一種電路圖。

圖1-4中，標(biāo)識如下：車底板1-1、車輪安裝組件1-2、安裝外殼1-21、減速器1-22、電機(jī)1-23、車身1-3、凹槽1-31、第一安裝孔1-32、第二安裝孔1-33、螺栓1-4、螺母1-5和防撞條3。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的內(nèi)容更加清楚，下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明的具體實(shí)施方式作進(jìn)一步詳細(xì)描述。應(yīng)當(dāng)注意，為了清楚的目的，附圖和說明中省略了與本發(fā)明無關(guān)的、本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的部件的表示和描述。

實(shí)施例1一種用于圖書回位的自動(dòng)運(yùn)輸車包括車架和車輪2，所述車輪2設(shè)置在車架的底部，本發(fā)明中的一種用于圖書回位的自動(dòng)運(yùn)輸車的創(chuàng)造重點(diǎn)在于，參考圖1、圖2、圖3和圖4，所述車架包括車底板1-1、車輪安裝組件1-2和車身1-3，所述車身1-3呈方形體狀且由前側(cè)板、后側(cè)板、左側(cè)板、右側(cè)板和頂板焊接而成，所述頂板上設(shè)有一用于容納圖書的凹槽1-31，所述前側(cè)板和后側(cè)板的上部分別設(shè)有至少兩個(gè)用于安裝距離傳感器的第一安裝孔1-32，所述左側(cè)板或者右側(cè)板上具有一用于安裝觸摸屏的第二安裝孔1-33，所述車身1-3通過螺釘固定在車底板1-1上，所述車輪安裝組件1-2包括安裝外殼1-21、減速器1-22和電機(jī)1-23，所述安裝外殼1-21呈方形盒狀且在其一側(cè)面上設(shè)有讓位孔，所述電機(jī)1-23和減速器1-22固定在安裝外殼1-21內(nèi)，所述電機(jī)1-23通過聯(lián)軸器與減速器1-22的輸入軸連接，所述減速器1-22的輸出軸伸出安裝外殼1-21上的讓位孔且通過聯(lián)軸器與車輪2的輪軸連接，所述車輪2的數(shù)量是四個(gè)且采用麥克納姆輪，所述車底板1-1的底面具有四個(gè)位置區(qū)域，所述四個(gè)位置區(qū)域內(nèi)均垂直地設(shè)有至少兩個(gè)螺栓1-4以及開有孔，該孔用于電機(jī)的電源線的走線，每個(gè)車輪安裝組件1-2中的安裝外殼1-21水平設(shè)有至少兩個(gè)安裝側(cè)耳1-24且安裝側(cè)耳1-24上具有固定孔，所述車底板1-1底面的任一個(gè)位置區(qū)域中的螺栓1-4穿過一個(gè)車輪安裝組件1-2的安裝側(cè)耳1-24的固定孔并由螺母1-5擰在螺栓1-4上以固定車輪安裝組件1-2。

本發(fā)明對車身1-3改進(jìn)，使得能夠放置圖書，采用車輪安裝組件1-2來安裝車輪，有利于輪子的維護(hù)和更換，提高車底板的高度。

優(yōu)選地，所述車底板1-1和安裝側(cè)耳1-24之間設(shè)有彈簧且彈簧是套在螺栓1-4上，安裝外殼1-21與車底板1-1底部之間有縫隙，即不接觸，從而可以實(shí)現(xiàn)模塊化殼體的上下微移，起到緩沖減震的作用，提高麥克納姆輪的通過性。

為了防撞，所述前側(cè)板和后側(cè)板的下部分別設(shè)有一防撞條3。防撞條3采用橡膠做成，黏貼在前側(cè)板和后側(cè)板的下部分。

為了實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車自動(dòng)化，自動(dòng)將圖書運(yùn)輸?shù)街付ㄎ恢?，在上述的一種用于圖書回位的自動(dòng)運(yùn)輸車的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，我們進(jìn)一步改進(jìn)了運(yùn)輸車的控制系統(tǒng)，包括控制板、電池、慣性導(dǎo)航儀、距離傳感器、光電編碼器和觸摸屏，所述控制板集成了單片機(jī)控制電路單元、電機(jī)1-23驅(qū)動(dòng)電路單元和電源電路單元，所述電源電路單元配備為將電池電壓轉(zhuǎn)換成單片機(jī)控制電路單元、慣性導(dǎo)航儀和觸摸屏所需電壓，所述單片機(jī)控制電路單元采用msp430f2274單片機(jī)，所述電機(jī)1-23驅(qū)動(dòng)電路單元采用l298n雙h橋集成電路，所述單片機(jī)控制電路單元與兩個(gè)電機(jī)1-23驅(qū)動(dòng)電路單元連接且給電機(jī)1-23驅(qū)動(dòng)電路單元發(fā)送pwm控制指令，所述四個(gè)車輪安裝組件1-2中的電機(jī)1-23分別與l298n雙h橋集成電路連接，所述慣性導(dǎo)航儀、光電編碼器、距離傳感器和觸摸屏分別與控制板中的單片機(jī)控制電路單元連接，所述距離傳感器安裝在第一安裝孔1-32中，所述觸摸屏安裝在第二安裝孔1-33中，其中，慣性導(dǎo)航儀用于在圖書館內(nèi)實(shí)現(xiàn)運(yùn)輸車的定位導(dǎo)航，優(yōu)選型號為：美國microstrain公司的3dm-gx3-15-oem，光電編碼器用于檢測運(yùn)輸車速度，距離傳感器用于檢測與障礙物物的距離，所述觸摸屏用于觸控操作，即給運(yùn)輸車下達(dá)指令。

參考圖5，圖5顯示了單片機(jī)控制電路單元的具體應(yīng)用電路，所述單片機(jī)控制電路單元由型號為msp430f2274單片機(jī)、晶振電路單元和復(fù)位電路單元組成。型號為msp430f2274單片機(jī)是一款16位的超低功耗單片機(jī)，采用了精簡指令集結(jié)構(gòu)，具有豐富的尋址方式，片內(nèi)資源豐富，處理能力強(qiáng)大、系統(tǒng)工作穩(wěn)定，主要是它具有多路pwm輸出，以作為該設(shè)計(jì)電機(jī)控制的有利資源。

所述距離傳感器采用srf08超聲波收發(fā)模塊，其波頻率為40khz，檢測距離范嗣為3cm~6m，da和scl分別為控制端和接收端，共采用四個(gè)超聲波收發(fā)模塊分別安裝在車身的前后側(cè)板上的第一安裝孔內(nèi)，四個(gè)模塊分別接在msp430單片機(jī)的i/op1.0、i/op1.1、i/op1.2、i/op1.3、i/op1.4、i/op1.5、i/op1.6、i/op1.7端口上，采用i/o觸發(fā)測距，單片機(jī)給sda提供25μs高電平信號，模塊自動(dòng)發(fā)送8個(gè)40hz方波，并且檢測是否有返回信號，若有返回信號，scl管腳輸出高電平，高電平持續(xù)的時(shí)間就是超聲波從發(fā)射到返回的時(shí)間，從而計(jì)算出超聲波從發(fā)射到接收所用的時(shí)間t，常溫下聲波在空氣中的傳播速度（其中t為攝氏溫度），此時(shí)可得到是否避障的距離為s=vt/2。

由于msp430工作電壓最大是3.3v，電機(jī)驅(qū)動(dòng)采用12v電壓，srf08超聲波收發(fā)模塊采用5v電壓，所以電源電路單元采用lm7812、lm7805和lm1117電源芯片。

參考圖6，圖6顯示了l298n雙h橋集成電路的具體電路圖，l298n可以驅(qū)動(dòng)兩個(gè)電機(jī)，通過控制輸入端in1-in4信號，來控制h橋的通斷，使得電機(jī)形成正反轉(zhuǎn)或停止，通過控制l298n的使能端ena、enb，采用技術(shù)成熟的pwm調(diào)速原理來控制電機(jī)的轉(zhuǎn)速，從而達(dá)到控制小車運(yùn)行的快慢和轉(zhuǎn)向的目的。本發(fā)明中的驅(qū)動(dòng)電機(jī)采用的是方波驅(qū)動(dòng)的交流永磁同步電機(jī)，該電機(jī)的轉(zhuǎn)速與驅(qū)動(dòng)信號的頻率成正比，結(jié)構(gòu)簡單，調(diào)速性能優(yōu)良，運(yùn)行可靠且便于維護(hù)。

該運(yùn)輸車主要功能幫助圖書管理員完成在圖書館范圍內(nèi)圖書從某一點(diǎn)到另外一點(diǎn)的自動(dòng)運(yùn)輸，具體操作流程為下：

首先由圖書管理員將圖書擺放到車身的圖書存放槽內(nèi)，通過觸摸屏輸入圖書要去的地址，地址的形式為某一行某一列，運(yùn)輸車的慣性導(dǎo)航儀會(huì)根據(jù)在圖書館內(nèi)安放的定位磁釘確定運(yùn)輸車的當(dāng)前地址，并將當(dāng)前地址坐標(biāo)數(shù)據(jù)信息通過內(nèi)部總線傳輸給單片機(jī)，單片機(jī)將目的地址和當(dāng)前地址分析，確定運(yùn)輸車行進(jìn)的方向和距離，將行進(jìn)的方向和距離最終轉(zhuǎn)為電機(jī)的運(yùn)動(dòng)參數(shù)，在運(yùn)輸車前進(jìn)過程中，慣性導(dǎo)航儀會(huì)根據(jù)分布的磁釘來更新運(yùn)輸車的當(dāng)前地址，然后再重復(fù)上面的流程，是運(yùn)輸車的運(yùn)動(dòng)形成一個(gè)閉環(huán)控制。當(dāng)慣性導(dǎo)航儀和單片機(jī)確定的當(dāng)前地址和目標(biāo)地址的差值在一定范圍后，單片機(jī)確定此處位置即為目標(biāo)地址，運(yùn)輸車完成運(yùn)輸任務(wù)，處于待機(jī)狀態(tài)，存放槽內(nèi)的圖書由圖書工作人員取出后，點(diǎn)擊觸摸屏中的返回命令，運(yùn)輸車會(huì)根據(jù)在系統(tǒng)記錄的數(shù)據(jù)信息重復(fù)上面的流程回到起初位置。

在運(yùn)輸車運(yùn)動(dòng)過程中，距離傳感器實(shí)時(shí)監(jiān)測運(yùn)輸車周圍的環(huán)境，光電編碼器給單片機(jī)實(shí)時(shí)反饋運(yùn)輸車的速度，當(dāng)障礙物與運(yùn)輸車的距離達(dá)到預(yù)先設(shè)定的距離時(shí)，運(yùn)輸車將降速運(yùn)行，如果兩者距離再靠近，速度再降低，當(dāng)達(dá)到警戒距離時(shí)，運(yùn)輸車速度為零，停在原地等待，當(dāng)兩者距離增大到警戒距離時(shí)，運(yùn)輸車以最低速運(yùn)行，當(dāng)兩者距離大于安全距離后，運(yùn)輸車全速運(yùn)行，當(dāng)障礙物突然出現(xiàn)時(shí)，防撞條碰到障礙物時(shí)，運(yùn)輸車就急停，速度為零，停在原地等待，本發(fā)明的運(yùn)輸車僅局限于在圖書館某一層的不同位置的圖書運(yùn)輸。

最后應(yīng)說明的是：上述具體實(shí)施方式用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員依然可以對實(shí)施例所闡述的技術(shù)方案進(jìn)行修改，而對本發(fā)明做出的任何修改和改變也應(yīng)視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。