智能跟随搬运机器人设计与研究

发布时间：2020-05-21 07:39

【摘要】：随着“中国制造2025”的继续深化落地,人口红利消退,劳动力成本增高,智能搬运机器人的市场需求将继续增长。经过对国内外的智能搬运机器人发展现状进行调研发现,现有的智能搬运机器人存在需铺设导航带或者导航设备昂贵的局限性。针对这些局限性,本文设计了一种无需铺设导航带、价格便宜的智能跟随搬运机器人。本文首先总结了智能搬运机器人的国内外发展历史和滑模变结构控制算法的发展历史,为智能跟随搬运机器人系统设计提供参考借鉴与规划。然后,本文在搭建的智能跟随搬运机器人车体机械平台上,结合现有的传感检测以及微控制技术实现对控制系统的软硬件设计。智能跟随搬运机器人的硬件组成主要由8个模块组成,分别是电源模块、超声波模块、磁导航模块、RFID站点模块、电机驱动模块、防撞条、串口屏模块和以STM32F103VET6为核心的主控模块。在硬件支持的基础上,软件设计了三种运动模式,分别为手动模式、循迹模式和轨迹跟随模式,使智能跟随搬运机器人能够多功能的实现实际应用要求,来满足复杂的工作环境。通过对智能跟随搬运机器人的动力学和运动学模型进行分析,本文提出一种基于反演法和快速终端滑模的复合轨迹跟随控制算法,该算法加快了系统误差和输出的收敛性,在实际应用中具有更好的适用性。最后,智能跟随搬运机器人完成了正常运行、避障、载重和轨迹跟随等功能的测试。实验结果表明,本文所设计的智能跟随搬运机器人基本满足设计要求。
【图文】：

智能机器人,搬运机器人

图 1.1 智能机器人 ShakeyFig1.1 Intelligent robot Shakey初，瑞典 VOLVO 公司使用了由计算机控制的装配作业，这对搬运机器人的应用领域进行了 520 个搬运机器人系统，其应用领域大致分为）和柔性制造系统（FMS）等[15]。20 世纪 80成熟阶段，衍生出具有专门功能的搬运机器人运机器人、自卸式搬运机器人等。1984 年，，首个柔性装配系统(FAS)，成为当时拥有搬运础上，美国公司采用先进的计算机技术设计出器的稳定性更高的搬运机器人，将搬运机器人1963 年，日本第一次引进搬运机器人；三年后设备供应厂商合资建成第一家日本的搬运机器

搬运机器人

图 1. 2 搬运机器人 MiR200Fig1.2 Handling robot MiR200发展历史运机器人的发展比欧美各国、日本都要晚。1976 年，北京起重中国首台搬运机器人 ZDB-1，并完成了首套搬运机器人滚珠加而，此时我国对搬运机器人的相关研发技术掌握的不够完善。“863 计划”的推动下，很多研究院所和高校开始研究搬运机出门类齐全、功能各异的搬运机器人。1988 年，北京邮政科学第一套邮政枢纽搬运机器人系统[19]。1991 年，新松机器人自动中科院沈阳自动化研究所研发的搬运机器人系统用于沈阳金杯线中，并于 1996 年获国家科学技术进步三等奖，是当时国内较人。1992 年天津理工学院研制成功了光学导引搬运机器人，并器人应用于核电站工作[20]。九十年代中期，国内制药行业、烟草
【学位授予单位】：合肥工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP242

【参考文献】