基于树莓派的AGV教学演示系统的制作方法

基于树莓派的agv教学演示系统
技术领域
1.本发明涉及教学演示技术领域，特别涉及一种基于树莓派的agv教学演示系统。


背景技术：

2.随着消费结构升级，市场竞争与客户的个性化需求使现代制造业中多品种、中小批量生产所占的比重越来越大，传统刚性制造无法满足市场对产品个性化、定制化、时效性要求的问题日益突出，“多样化、小规模、周期可控”的柔性制造成为制造业企业转型升级的关键。自动导引运输车（automated guided vehicle，agv）因其可以灵活地重组物料运输达到柔性化运输的效果，成为柔性制造系统中链接和调配物资作业连续化的重要工具。
3.培养各类agv应用技术人才，是发展柔性化装备制造的迫切需要，加大agv本体和软件系统研发，发展具有自主知识产权的agv技术，更是新形势下产业创新发展的战略需要。然而，工业生产中的agv成本高昂、设备体积较大，不便于课堂实验教学和软件系统开发验证。因此需要一种成本低廉、便于教学演示的具有完整自动导引车功能的演示方法，从而提高学校等培训机构的agv实验教学和软件开发人员功能验证的便利性。
4.

技术实现要素：

5.根据本发明实施例，提供了一种基于树莓派的agv教学演示系统，包含：树莓派，用于进行数据的中心处理；车辆底盘，车辆底盘与树莓派电性连接，用于进行演示agv车辆的自动行驶功能；背负托盘，背负托盘与树莓派电性连接，用于进行演示agv车辆装载和卸载货品功能；循迹模块，循迹模块与树莓派电性连接，用于进行演示agv车辆按照指定路径进行自动驾驶功能；避障模块，避障模块与树莓派电性连接，用于进行演示agv车辆自动防碰撞功能；控制主机，控制主机与树莓派通讯连接，用于进行演示获取agv车辆状态和发送调度指令功能；语音模块，语音模块与树莓派电性连接，用于进行演示播报agv车辆状态和当前接收调度指令功能；电源模块，电源模块与树莓派电性连接，用于提供电能。
6.进一步，车辆底盘包含：电机驱动模块，电机驱动模块与树莓派的gpio接口连接；电机，电机与电机驱动模块相连；车轮，车轮与电机相连。
7.进一步，车轮为橡胶轮。
8.进一步，背负推盘包含：
舵机驱动模块，舵机驱动模块与树莓派的gpio接口连接；舵机，舵机与舵机驱动模块相连；摆臂，摆臂与舵机相连；托盘，托盘与摆臂相连。
9.进一步，循迹模块包含：五个红外传感器，五个红外传感器安装在车辆底盘上，且与树莓派的gpio接口连接。
10.进一步，避障模块包含：超声波测距传感器，超声波测距传感器设置在车辆底盘上，且与树莓派的gpio接口连接。
11.进一步，控制主机与树莓派通过无线wifi进行数据通信。
12.进一步，树莓派的型号为zero w型。
13.进一步，电源模块为无线充电供电电源模块，用于进行无线充电供电。
14.根据本发明实施例的基于树莓派的agv教学演示系统，本案采用树莓派作为主控制器，通过各模块之间的信息交互，模拟实现工业生产中agv运输、载物等功能，而且树莓派预留有各类数字和通信接口，扩展性强，安装的linux系统方便学生和软件开发人员学习开发agv应用软件，方便以该演示系统为基础的各类agv应用设计。
15.要理解的是，前面的一般描述和下面的详细描述两者都是示例性的，并 且意图在于提供要求保护的技术的进一步说明。
16.附图说明
17.图1为根据本发明实施例基于树莓派的agv教学演示系统的整体结构图。
18.具体实施方式
19.以下将结合附图，详细描述本发明的优选实施例，对本发明做进一步阐述。
20.首先，将结合图1描述根据本发明实施例的基于树莓派的agv教学演示系统，用于模拟实现工业生产中agv运输、载物等功能，其应用场景很广。
21.如图1所示，本发明实施例的基于树莓派的agv教学演示系统，具有树莓派1、车辆底盘2、背负托盘3、循迹模块4、避障模块5、控制主机6、语音模块7以及电源模块8。
22.具体地，如图1所示，在本实施例中，树莓派1用于进行数据的中心处理，树莓派1是一款基于arm的微型电脑主板，以sd卡为内存硬盘，可通过gpio接口控制相应的硬件设备，具有完整的计算机处理功能，基于linux的通用开发平台，方便人员学习开发；车辆底盘2与树莓派1电性连接，用于进行演示agv车辆的自动行驶功能；背负托盘3与树莓派1电性连接，用于进行演示agv车辆装载和卸载货品功能；循迹模块4与树莓派1电性连接，用于进行演示agv车辆按照指定路径进行自动驾驶功能；避障模块5与树莓派1电性连接，用于进行演示agv车辆自动防碰撞功能；控制主机6与树莓派1通讯连接，用于进行演示获取agv车辆状态和发送调度指令功能；语音模块7与树莓派1电性连接，用于进行演示播报agv车辆状态和当前接收调度指令功能；电源模块8与树莓派1电性连接，用于提供电能。通过树莓派1与车辆底盘2、背负托盘3、循迹模块4、避障模块5、控制主机6以及语音模块7相互配合，从而进行
agv车辆相应功能的演示，具有成本低廉、扩展性强的优点，便于开发学习。
23.进一步，在本实施例中，车辆底盘2包含：电机驱动模块、电机以及车轮（图上未示出）。电机驱动模块与树莓派1的gpio接口连接；电机与电机驱动模块相连；车轮与电机相连，车轮可选用橡胶轮。其中电机驱动车轮转动，电机可选用减速比达1:30的n20维修减速电机，以稳定控制演示方法形式，电机由电机驱动模块控制，电机驱动模块采用tb6612fng双h桥电机驱动芯片，并通过树莓派1控制电机驱动模块，从而控制agv车辆自动行驶。
24.进一步，在本实施例中，背负推盘包含：舵机驱动模块、舵机、摆臂以及托盘（图上未示出）。舵机驱动模块与树莓派1的gpio接口连接；舵机与舵机驱动模块相连；摆臂与舵机相连；托盘与摆臂相连。其中，托盘用于放置货品，摆臂在舵机的驱动下推动托盘演示卸载货品功能，舵机由舵机驱动模块控制，舵机驱动模块可选用pac9685芯片，控制舵机不抖动，更加稳定，并通过树莓派1控制舵机驱动模块，从而控制agv车辆装载和卸载货品。
25.进一步，在本实施例中，循迹模块4包含：五个红外传感器（图上未示出），五个红外传感器安装在车辆底盘2的背面，红外传感器可选用反射式红外光电传感器itr20001/t，红外传感器输出值经过模数转换后与树莓派1的gpio接口连接，树莓派1读取到各路红外传感器数据后，根据pid控制算法，控制agv车辆按照路径行驶。
26.进一步，在本实施例中，避障模块5包含：超声波测距传感器（图上未示出），超声波测距传感器设置在车辆底盘2的前方，且与树莓派1的gpio接口连接，树莓派1程序判断agv车辆正前方有障碍物时，具有控制agv车辆停止行驶的功能。
27.进一步，在本实施例中，控制主机6预设安装有agv调度软件，控制主机6与树莓派1通过无线wifi进行数据通信。
28.进一步，如图1所示，在本实施例中，树莓派1的型号为zero w型，具有体积小、功耗低的效果。
29.进一步，在本实施例中，电源模块8为无线充电供电电源模块，且无线充电供电电源模块通过电源开关与车辆底盘2和树莓派1连接，给系统的其他模块进行供电，可用于演示agv车辆自动充电功能。
30.使用时候，通过树莓派1获取各路红外传感器数据后，根据pid控制算法，树莓派1让车辆底盘2内的车轮进行相应转动，从而控制agv车辆按照预设路径行驶；并且通过树莓派1获取超声波测距传感器的数据并处理后，当agv车辆正前方有障碍物时，树莓派1会控制车辆底盘2内的车轮停止，使得agv车辆停止行驶。当需要进行装载或卸载货品时，通过树莓派1控制背负托盘3，从而进行装载或卸载货品。控制主机6可从树莓派1获取agv车辆状态，并发送调度指令给树莓派1，树莓派1将接收到的调度指令以及agv车辆状态发送至语音模块7，语音模块7进行播报agv车辆状态和当前接收调度指令。通过上述基于树莓派的agv教学演示系统各个功能的运行，从而演示agv车辆具有的相应功能。
31.以上，参照图1描述了根据本发明实施例的基于树莓派的agv教学演示系统，本案采用树莓派1作为主控制器，通过各模块之间的信息交互，模拟实现工业生产中agv运输、载物等功能，而且树莓派1预留有各类数字和通信接口，扩展性强，安装的linux系统方便学生和软件开发人员学习开发agv应用软件，方便以该演示系统为基础的各类agv应用设计。
32.需要说明的是，在本说明书中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要
素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包含
……”
限定的要素，并不排除在包括要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
33.尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。