本文以當(dāng)代物流行業(yè)的倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人研制為背景，從倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人功能需求出發(fā)，結(jié)合機(jī)器人使用環(huán)境的特點(diǎn)，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一種倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)。該系統(tǒng)通過(guò)二維碼讀取傳感器、灰度傳感器、慣性導(dǎo)航模塊、紅外測(cè)距傳感器、無(wú)線通信模塊完成終端機(jī)下發(fā)的搬運(yùn)任務(wù)。

本文進(jìn)行了以下的研究工作:

(1)完成了倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)總體設(shè)計(jì)，根據(jù)倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)實(shí)際的需求，結(jié)合機(jī)器人的性能參數(shù)指標(biāo)完成了一種運(yùn)用于倉(cāng)儲(chǔ)環(huán)境的搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)方案的設(shè)計(jì);其次，通過(guò)對(duì)比分析優(yōu)缺點(diǎn)后確定核心部件型號(hào)，最后，針對(duì)方案完成了倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使用了一種潛伏式的機(jī)器人構(gòu)造設(shè)計(jì)方案。

(2)完成了控制系統(tǒng)硬件電路的設(shè)計(jì)，完成了以MSP430F5438為核心的控制系統(tǒng)各個(gè)硬件電路設(shè)計(jì)。主要包括為最小系統(tǒng)模塊設(shè)計(jì)、電源及其管理模塊設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制接口模塊設(shè)計(jì)、導(dǎo)航定位接口模塊設(shè)計(jì)、無(wú)線通信接口模塊設(shè)計(jì)和安全避障接口模塊設(shè)計(jì)。之后完成了PCB控制板的制作。

(3)完成了倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)軟件的設(shè)計(jì)。分模塊完成控制系統(tǒng)的軟件設(shè)計(jì)，主要包括:系統(tǒng)初始化模塊設(shè)計(jì)、中斷模塊設(shè)計(jì)、無(wú)線通信模塊設(shè)計(jì)、數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制模塊設(shè)計(jì)。文中提出了一種慣性測(cè)量技術(shù)、二維碼識(shí)別技術(shù)與灰度循跡技術(shù)相結(jié)合的室內(nèi)導(dǎo)航定位方式。同時(shí)采用模糊P1控制策略和PD控制策略分別對(duì)機(jī)器人的速度和方向進(jìn)行控制，以此提高倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)抗擾動(dòng)能力，采用S曲線加減速算法保證了機(jī)器人啟停過(guò)程的平滑性。

(4)完成了倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人系統(tǒng)調(diào)試，包括控制系統(tǒng)硬件電路及功能模塊調(diào)試、軟件系統(tǒng)調(diào)試以及控制系統(tǒng)軟硬件聯(lián)合調(diào)試，驗(yàn)證了方案的可行性。

本文設(shè)計(jì)的倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)雖然完成了功能需求，但是由于理論知識(shí)及相關(guān)經(jīng)驗(yàn)的不足以及控制系統(tǒng)的復(fù)雜性和研究時(shí)間的限制，該倉(cāng)儲(chǔ)搬運(yùn)機(jī)器人控制系統(tǒng)存在著不足和改進(jìn)的地方，總結(jié)如下:

(1)機(jī)器人的運(yùn)動(dòng)控制可以結(jié)合更加智能的算法，使機(jī)器人運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性與精確性變的更高。

(2)改良頂升裝置的機(jī)械結(jié)構(gòu)，提高搬運(yùn)機(jī)器人的負(fù)載能力，優(yōu)化頂升裝置的控制算法，可減少貨架的晃動(dòng)。