洗车机器人控制系统的研究与设计

发布时间：2024-03-30 11:31

　　智能机器人的相关技术研究在全球范围已经成为热点,相关的产品和技术也逐渐成熟,但目前市场上针对汽车清洗工作的机器人研究没有成熟可行的解决方案。智能洗车机器人的研发能有效提高车辆清洁效率,减少洗车人力投入,降低清洗成本,对汽车清洗行业有较大的经济推动价值。本文对国内外研发设计的智能化洗车方案研究学习,在此基础上对汽车清洗机器人控制系统进行设计,使用STM32F407ZET6芯片作为嵌入式主控制器,选用基于Profinet通讯协议的伺服驱动器,驱动交流伺服电机,带动多自由度机械臂工作,上位机控制单目深度传感器采集车辆轮廓点云信息,进行点云配准生成完整的轮廓点云模型,将点云数据解析后发送给下位机,实现机械臂末端可高精度定位汽车轮廓,并对汽车外部进行清洁作业的目标。该文章所叙述的主要工作任务包括下述几个方面:1.学习工业机器人国内及国外高水平技术及方案,对机器人系统的伺服电机、驱动器、电缆、控制器等设备完成选型及购买,完成电气控制柜的制作,搭建好实验平台。2.学习掌握机器人运动学理论基础,在Matlab软件中进行程序的编写,建立多自由度机械臂的运动模型,求解运动学方程正逆解。根据机械臂各关节角度...

【文章页数】：90 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
ABSTRACT
第一章 绪论
    1.1 课题研究背景及意义
    1.2 机器人清洗系统研究现状
        1.2.1 国外研究现状
        1.2.2 国内研究现状
    1.3 本文所研究主要内容
    1.4 本章小结
第二章 洗车机器人系统介绍
    2.1 机械臂本体简介
    2.2 控制系统简介
    2.3 视觉系统简介
    2.4 驱动系统简介
    2.5 本章小结
第三章 机械臂运动学分析
    3.1 刚性运动及齐次变换
        3.1.1 刚体位姿
        3.1.2 坐标变换
    3.2 运动学方程建模及解析
        3.2.1 建立D-H坐标系模型
        3.2.2 正运动学方程分析
        3.2.3 逆运动学方程分析
    3.3 本章小结
第四章 控制系统硬件设计及通讯技术
    4.1 控制系统硬件设计
        4.1.1 控制芯片及最小系统
        4.1.2 电源及串口通信电路
        4.1.3 COMX通信电路
        4.1.4 其他电路
    4.2 下位机与上位机通讯
        4.2.1 通讯过程
        4.2.2 通讯协议
    4.3 驱动器与通讯模块间通讯
    4.4 本章小结
第五章 洗车机器人视觉系统设计
    5.1 相机成像模型与内外参标定
    5.2 点云采集方案与重建流程
        5.2.1 车辆轮廓的重建流程
        5.2.2 点云采集方案的确立
    5.3 点云数据的采集与配准
        5.3.1 点云采集与预处理
        5.3.2 初始配准车辆轮廓点云
        5.3.3 使用ICP算法精确配准
    5.4 点云的后续优化与曲面重建
        5.4.1 点云数据平滑
        5.4.2 三角化算法
    5.5 本章小结
第六章 系统测试
    6.1 测试条件
    6.2 下位机控制系统测试
    6.3 上位机控制系统测试
    6.4 本章小结
第七章 总结与展望
    7.1 总结
    7.2 展望
参考文献
致谢
攻读硕士期间发表的论文



本文编号：3942286