自主导航搬运机器人控制系统的设计

发布时间：2017-05-11 10:11

  本文关键词：自主导航搬运机器人控制系统的设计，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：近年来,随着“网购”的兴起,我国的电子商务行业迎来了飞速的发展,与之相随,电商对物流的要求也不断提高。这就需要电商行业采用自动化、智能化的物流系统关键技术,改变传统物流配送中心人工搬运的作业模式,提高物流拣选准确率和搬运效率,以更好满足现代物流系统批量少,种类多等特点,从而提升电子商务行业在物流环节的处理能力。针对目前我国电子商务行业物流配送中心拣选效率低和成本高的问题,本论文设计了一种用于电商物流中心的仓储搬运设备—自主导航搬运机器人(AGV),该AGV机器人基于差速控制,以TI公司的DSP TMS320F28335为主控制器,可完成自动拣选并自主导航搬运物品,具体研究内容如下:首先,在具体分析AGV自主导航搬运机器人设计要求的基础上,确定了系统的整体控制方案和各模块的控制思路,并在此基础上建立运动学模型进行分析。接着,根据所选器件的参数要求绘制电气原理图,并完成相应的硬件电路设计,包括:电源模块电路、DSP最小系统电路、传感器信息采集电路及电机驱动电路。其次,根据运动学模型,本论文重点完成对基于双光电编码器定位的轨迹推算、基于双光电编码器定位的运动控制和基于红外传感器的循迹导航运动的算法分析。然后,基于硬件电路,依托于控制算法,论文完成对AGV自主导航搬运机器人控制系统的软件设计。软件设计包括DSP主程序、中断服务子程序,软件采用模块化设计,具体包括:基于双光电编码器定位的子程序设计、基于红外传感器循迹导航的子程序设计、基于灰度传感器的路径选择子程序设计、避障子程序设计、抓取物体子程序设计、条型码信息采集子程序设计和人机交互子程序设计。最后,使用Simulink搭建运动学模型进行软件仿真,并在实验室搭建实物样机进行实验分析,结果表明,本控制系统基本达到了设计的要求。
【关键词】：DSP AGV机器人 差速控制 物流分拣 仓储搬运 定位导航
【学位授予单位】：中北大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要4-6
• Abstract6-11
• 1 绪论11-15
• 1.1 研究背景11
• 1.2 研究意义11-12
• 1.3 国内外的研究12-14
• 1.3.1 国外研究现状13
• 1.3.2 国内研究现状13-14
• 1.4 本课题的主要研究和设计内容14-15
• 2 控制系统整体控制方案15-30
• 2.1 控制系统的设计要求15-16
• 2.2 机械结构设计16-17
• 2.3 控制系统整体方案设计17-18
• 2.4 控制系统各个模块的控制思路18-29
• 2.4.1 底盘行进控制思路18-27
• 2.4.1.1 底盘行进电机选型19-20
• 2.4.1.2 基于差速运动控制的AGV机器人运动学模型20-22
• 2.4.1.3 基于双光电编码器定位的轨迹推算算法分析22-24
• 2.4.1.4 基于双编码器定位的运动控制算法分析24-27
• 2.4.2 提升机构控制思路27
• 2.4.3 抓取机构与条形码信息采集控制思路27-29
• 2.5 主处理器29-30
• 3 AGV机器人控制系统的硬件电路设计30-44
• 3.1 电源模块30-31
• 3.2 DSP最小系统设计31-35
• 3.2.1 时钟电路31-32
• 3.2.2 JTAG仿真接口电路32-33
• 3.2.3 电源和复位电路33
• 3.2.4 外部存储器扩展电路33-34
• 3.2.5 28335芯片电路34-35
• 3.3 信息采集模块35-40
• 3.3.1 灰度传感器35-36
• 3.3.2 红外循迹传感器模块36-37
• 3.3.3 红外漫反射光电开关37
• 3.3.4 光电编码器37-39
• 3.3.5 条形码信息采集39-40
• 3.4 电机及其驱动电路40-42
• 3.5 人机交互模块42-44
• 3.5.1 PS2手柄通信42-43
• 3.5.2 串口无线通信43-44
• 4 AGV机器人控制系统的软件设计44-71
• 4.1 系统软件开发环境的简介44-51
• 4.2 控制系统软件设计的总体构成51-54
• 4.2.1 控制系统的主程序51-53
• 4.2.2 控制系统的中断服务子程序53-54
• 4.3 基于双光电编码器定位的子程序设计54-56
• 4.4 基于灰度传感器的路径选择的算法与程序设计56-58
• 4.5 基于红外传感器的循迹导航运动的算法与程序设计58-61
• 4.5.1 基于红外传感器的循迹导航运动算法58-59
• 4.5.2 基于红外传感器循迹导航的子程序设计59-61
• 4.6 基于红外传感器的避障子程序设计61-65
• 4.7 抓取物体与条形码信息采集子程序65-68
• 4.8 人机交互子程序68-71
• 5 AGV机器人的性能测试和分析71-81
• 5.1 基于双光电编码器的航迹推算与运动控制算法的建模与仿真71-74
• 5.2 基于双光电编码器定位的实物性能测试与分析74-75
• 5.3 基于红外传感器循迹的性能测试与分析75-77
• 5.4 条形码信息采集的测试77-78
• 5.5 抓取物体性能测试与分析78-81
• 6 总结与展望81-83
• 6.1 总结81
• 6.2 展望81-83
• 参考文献83-86
• 攻读硕士学位期间发表的论文86-87
• 致谢87-88

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

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本文编号：357039