寻迹机器人设计.docx
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寻迹机器人设计
寻迹机器人设计
寻迹机器人设计
摘要
寻迹是机器人的一种简单视觉在机器人的运动中起着非常重要的作用为
机器人运动过程中的位置的准确性提供了保障为了机器人能在任意区域内沿寻
迹线行走自动绕开障碍能停在指定地点并且具有在复杂环境下对象识别
自主推理路径规划及控制功能随着现代计算机技术的发展和应用以及传感
器技术的发展移动机器人的研究又出现新的高潮由于机器人在很多方面的准
确性可靠性和精确性上大大超过了人类机器人技术己经在很多领域里得到了
很好的发展并取得了很好的效果
本文详细介绍了寻迹机器人的设计设计的主要内容包括硬件部分设计和软
件部分设计硬件部分包括一些零件的计算和选择软件部分即控制部分包括电
动机的驱动模块
最后通过对寻迹机器人的技术经济分析显示了其诸多优势如利用柔性生产
系统可以降低生产成本提高生产效率并能改善人的劳动环境充分体现了研究的
意义
关键词寻迹机器人红外传感器
I
寻迹机器人设计
Abstract
Tracingtherobotisasimplevisionthemovementinrobotsplayingavery
importantroleforrobotmovementpositionintheprocesshasprovidedaguaranteeof
accuracyTorobotcanfindanytracewithintheregionalongthelinewalking
automaticbypassobstaclescanbeparkedindesignatedlocationsAndinacomplex
environmentobjectrecognitionindependentreasoningpathplanningandcontrol
functionsWiththedevelopmentofmoderncomputertechnologyandapplications
andthedevelopmentofsensortechnologythemobilerobotresearchandthe
emergenceofnewhightideAsinmanyaspectsofrobotaccuracyreliabilityand
accuracyofmuchmorethanhumanRobottechnologyhasbeeninmanyfieldshas
developedsteadilyandhaveachievedgoodresults
ThispaperdescribesthetracingrobotdesignThemainelementsofthedesign
includinghardwaredesignandsoftwaredesignhardwarecomponentsincluding
someofcalculationandchoicePartofthatispartofthesoftwareincludingcontrol
ofthemotordrivemodule
Finallytherobotfoundtracesofthetechno-economicanalysisshowsthatthe
useofitsmanyadvantagessuchasflexibleproductionsystemcanreduceproduction
costsandincreaseproductionefficiencytoimprovetheworkingenvironmentfully
embodiestheresearchsignificance
Keywordstracingroboticsinfraredsensors
II
寻迹机器人设计
目录
第一章前言1
11选题背景及其研究意义1
12国内外发展现状及其发展趋势2
13整体设计思路5
第二章寻迹机器人总体设计6
21设计依据6
22详细设计7
第三章机械部分设计11
31控制部分硬件设计11
32轨迹采样及逻辑控制部分硬件设计13
33电机驱动部分硬件设计15
第四章控制部分设计19
41电动机驱动模块软件设计19
42电机pwm驱动22
第五章电机测速及转速控制27
51转速测量27
52行走距离控制28
53电机pid调速控制28
第六章技术经济分析30
61前景分析30
62济效益分析31
63社会分析31
第七张结论及展望32
71结论32
72展望32
参考文献33
致谢35
III
寻迹机器人设计
声明35
IV
寻迹机器人设计
V
寻迹机器人
第一章前言
11选题背景及其研究意义
从机器人研究发展来看机器人Robot这个词最早出现在2O世纪20年代美
国科幻小说家阿西莫夫的科幻小说中1959年美国英格伯格和德沃尔制造出世界
上第一台工业机器人UNIMATE使机器人从文学幻想变成了现实机器人的历史
才由此开始在几十年的发展过程中机器人技术的研究和发展过程大致经历了
3个阶段第一代是宗教再现机器人第二代是有感觉的机器人第三代是智能
型机器人机器人技术是近三十年特别是近的十年间有了很大的发展之所以
得到快速的发展是因为其有着广阔的应用前景在诸如制造系统服务行业
[1]
国防及其它社会生活方面都有使用要求
现在对于机器人的研究已成为热门话题其中寻迹机器人就是一种被广泛研
究的机器人各国对该项技术也十分重视而且国内外有许多重要的比赛对这
一领域的研究已经成为国际前沿研究热点之一并显示出强大的生命力和广阔的
应用前景是机器人应用发展最快的领域之一如今在机器人研发领域寻迹机
器人已成为衡量一个国家在机器人制造领域技术水平高低的标准之一[2]之所
以各国如此重视机器人的研发是因为寻迹机器人具有其独特的优势它可以使
操作人员远离危险的现场被用来进行隧道的掘进军事探测爆炸和危险物的
排除特别是放射性的危险环境中
随着现代计算机技术的发展和应用以及传感器技术的发展移动机器人的
研究又出现新的高潮由于机器人在很多方面的准确性可靠性和精确性上大大
超过了人类机器人技术己经在很多领域里得到了很好的发展并取得了很好的
效果例如在无人驾驶机动车无人工厂仓库服务机器人等领域智能巡迹
机器人有着广泛的应用前景寻迹机器人也已经广泛进入了人们的生活领域为
人类的生产生活带来了诸多方便并且大大提高了工作效率寻迹机器人在仓储
业实现出入库货物的自动搬运在制造业它们生产线中大显身手高效准
确灵活地完成物料的搬运任务[3]目前世界的主要汽车厂如通用丰田
克莱斯勒大众等汽车厂的制造和装配线上得到了普遍应用在邮局图书馆
港口码头和机场物品的运送存在着作业量变化大动态性强作业流程经常调
1
寻迹机器人
整以及搬运作业过程单一等特点寻迹机器人的并行作业自动化智能化和
柔性化的特性能够很好的满足上式场合的搬运要求在烟草医药食品化工
生产加工业对于搬运作业有清洁安全无排放污染等特殊要求它们也能很
好地完成任务在危险场所和特种行业更是寻迹机器人大显身手的领域在军
事上自动驾驶为基础集成其他探测和拆卸设备可用于战场排雷和阵地侦察
在核电站和利用核辐射进行保鲜储存的场所机器人用于物品的运送避免了危
险的辐射危害人[4]在胶卷和胶片仓库机器人可以在黑暗的环境中准确可靠
的运送物料和半成品我国在水下机器人开发研究方面已达到国际先进水平无
人无缆自主水下机器人的开发和应用都取得重要成果
综上诸多方面可见寻迹机器人的前景将是非常广阔的
12国内外发展现状及其发展趋势
com发展现状
根据我国机器人技术的发展基础和国家要求已经制订出我国智能机器人的
发展战略即围绕经济结构战略性调整和可持续发展要求突出国家目标确定
特种机器人智能机器与系统先进制造工艺与装备为三大重点发展方向研究
与开发先进制造自动化理论技术和装备促进传统机器的智能化与制造装备自
动化提高我国机器人技术与自动化装备的总体水平力争主要技术跟上世界先
进水平缩小差距部分具有相对优势的技术达到国际先进水平局部重要技术
实现跨越式发展基于上述发展战略提出了发展高级机器人的指导方针包括
以信息化带动工业化和以高新技术改造传统产业占领具有战略性前沿性前
瞻性的高技术制高点缩小主导产业中制造技术与国外的差距以创新为基础实
现突破与跨越式发展建立创新体系有利于可持续发展等在国家高技术研究
发展计划国家自然科学基金研究计划和国家攻关计划的支持下我国的智能机
[5]
器人研究开发开始进入一个新的时期
近年来国内的很多企业己经意识到物流自动化及即时化生产组织管理的重
要性纷纷酝酿建立自动化物流系统无线导引式机器人作为柔性运输的理想工
具和无人化生产的典型代表愈来愈受到重视和推广应用研究不断深入领域
不断扩展[6]对寻迹机器人的研究有很多方面其中导向与定位技术的研究越来
2
寻迹机器人
越受到重视
海尔集团于2000年投产运行的开发区立体仓库中9台寻迹机器人组成了
一个柔性的库内自动搬运系统成功地完成了每天的出入库货物和零部件的搬运
任务中国在1990年于上海邮政枢纽开始使用寻迹机器人完成邮品的搬运工
作许多卷烟企业如青岛颐中集团玉溪红塔集团红河卷烟厂淮阴卷烟厂
应用激光引导式机器人完成托盘货物的搬运工作[7]
寻迹机器人在我国的研究及应用起步较晚20世纪70年代后期国内寻迹
机器人的雏形诞生了北京起重运输机械研究所研制了三轮式AGV[自动导航小
车AutomartedGuidedVehicles是指装有自动导引装置能够沿规定的路径行驶
在车体上还具有编程和停车选择装置安全保护装置以及各种物料移载功能的搬
运车辆]80年代后期北京机械工业自动化研究所为二汽研制了应用在立体化
仓库中的AGV沈阳自动化研究所为金杯汽车公司研制了汽车发动机装配用的
AGV90年代清华大学国家CIMS工程中心将从国外引进的寻迹机器人AGV
成功地应用于CIMS的实验研究清华大学计算机技术应用系研制了用于邮政中
心的AGV昆明船舶设备研究所研制了激光导向式寻迹机器人AGV以及吉林
工业大学智能车辆课题组为汽车装配线研制了视觉导向寻迹机器人AGV等
寻迹机器人的显著特点是无人驾驶其上装备有自动导向系统可以保障系统在
不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶将货物或物料自动从起
[8]
始点运送到目的地
世界各国特别是西方发达国家都争先将最新的高技术用于寻迹机器人的研
究和发展并先后在医学界科学技术界工业界制定了各种研究计划许多产
品已经走向市场走向生产应用[9]中国市场潜在巨大的商机
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