2.1 总体设计方案

智能搬运小车由Arduino UNO开发板及外部电路组成，采用Arduino UNO开发板作为控制核心，配合红外寻迹传感器、颜色识别传感器、超声波传感器及舵机等外围模块，能够实现小型柱状物料颜色的识别和搬运。智能搬运小车的移动由两轮伺服电动机驱动，万向轮协助转向，并采用多个寻迹传感器辅助完成复杂路线的导航。智能搬运小车的前置超声波传感器能对前方进行扫描，实现方向和距离的定位，安装在车体前端的颜色传感器可根据色块的颜色进行分类，并搬运到相应的颜色区域。智能搬运小车行走的路径如图2.1所示。

智能搬运小车在搬运过程中主要分为两个动作：在A、B、C、D、E五个点搬运色块，并搬运到中转线上；在中转线上进行颜色的识别，并把不同颜色的色块搬运到相应的颜色分类区后，回到起始位置。

智能搬运小车要实现智能搬运过程，主要包括以下几个方面的内容。

①车身结构：智能搬运小车主要包括车架、支撑设备及固定装置，在满足各部分功能设计的前提下，在车体上安装硬件设备和连线时，要保持各部件之间的紧凑性，布线要整齐美观，确保智能搬运小车在行走的过程中保持车体的稳定性。

②搬运系统：智能搬运小车要实现的核心工作就是搬运。智能搬运小车的搬运功能是通过机械臂的配合完成的，在安装机械臂的过程中，要充分考虑机械臂的灵活性和稳定性，防止在搬运过程中，特别是在转弯和调头过程中出现将色块甩出去的情况。

③颜色识别系统：智能搬运小车搬运色块的一个典型特征是能够识别色块的颜色，可将不同颜色的色块准确无误地搬运到指定的地点，主要利用颜色传感器实现颜色的识别功能，因此要准确获取不同颜色的阈值范围，防止发生误判情况。

④测距系统：为了使智能搬运小车在运行过程中能够准确地识别色块的位置，采用超声波传感器模块实时监测智能搬运小车与色块之间的距离，使智能搬运小车能够始终行驶在安全距离范围内，从而实现定位功能。

⑤行走机构：智能搬运小车的行走机构一般包括车轮和电动机，一般要实现直走、转弯、调头及停止等功能，要确保智能搬运小车左右两边电动机的协调性和灵敏性。

⑥供电系统：智能搬运小车的供电系统主要为Arduino UNO开发板供电。在一般情况下，智能搬运小车使用蓄电池作为电源，配合外部充电装置，应在保证稳定供电的前提下，尽量降低系统设计的成本。

2.1.1 智能搬运小车的结构

智能搬运小车的结构如图2.2所示。智能搬运小车的结构主要包括Arduino UNO开发板、驱动装置、寻迹装置、避障装置及搬运装置。

2.1.2 智能搬运小车的功能

根据系统的总体结构设计，智能搬运小车可实现5种功能，即驱动功能、自动寻迹功能、颜色识别功能、自动测距功能及自动搬运功能。智能搬运小车的系统功能结构如图2.3所示。

驱动功能主要用于实现对智能搬运小车车轮的驱动，使智能搬运小车能够正常行驶；自动寻迹功能可使智能搬运小车能够按照既定的路线行走；颜色识别功能可使智能搬运小车能够识别不同颜色的色块；自动测距功能主要用来协助智能搬运小车在行走的过程中对色块的位置进行准确定位；自动搬运功能是指智能搬运小车通过推动色块行走来实现搬运的目的。