物料搬運(yùn)移動機(jī)器人的優(yōu)化設(shè)計(jì)

1、第一章緒論11.1課題的背景和意義11.2國內(nèi)外移動機(jī)器人平臺簡介21.3物料搬運(yùn)移動機(jī)器人的發(fā)展趨勢51.4智能車間介紹61.5本文主要內(nèi)容 7第二章移動機(jī)器人懸架設(shè)計(jì)82懸架的機(jī)械結(jié)構(gòu)82.1.1彈性元件122.12減振器132.13導(dǎo)向機(jī)構(gòu)132.2道路功率譜函數(shù)142.3 MATLAB仿真模型152.3.1 MATLAB SIMULINK 仿真模塊152.32建立系統(tǒng)運(yùn)動方程172.4參數(shù)調(diào)試和仿真結(jié)果202.5懸架減振性能改善實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證212.5.1實(shí)驗(yàn)原理與步驟212.5.2實(shí)驗(yàn)情況與分析222.6本章小結(jié)23第三章基于PLC的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)243.1基于觸摸屏的人機(jī)交互243.2無線

2、手柄控制293.3限速控制313.4本章小結(jié)33第四章物料搬運(yùn)移動機(jī)器人與智能生產(chǎn)線的系統(tǒng)集成344.1無線通信方案設(shè)計(jì)344.1.1無線通信方案的選擇344.1.2多PLC間的無線組態(tài)384.13 PLC通過 Wi-Fi通信的編程424.2智能生產(chǎn)線控制系統(tǒng)編程504.2.1組態(tài)王與PLC進(jìn)行連接50V第2.2集成系統(tǒng)界面的編程514.3物料搬運(yùn)移動機(jī)器人的導(dǎo)航及避障574.3.1物料搬運(yùn)移動機(jī)器人的紅外導(dǎo)航與轉(zhuǎn)彎 574.3.2物料搬運(yùn)移動機(jī)器人的超聲波避障574.4本章小結(jié)60第五章總結(jié)與展望 615總結(jié)615.2展望61插圖清單圖1. 1KUKA-youbot移動機(jī)器人平臺2圖1.2O

3、TTO高負(fù)載物料運(yùn)輸車3圖1. 3 Adept的Pioneer-LX離級移動平臺3圖1.4規(guī)道移載輸送型AGV4圖1.5背馱式舉升型運(yùn)載機(jī)器人4圖 3. 1CPU1217C DC/DC/DC 例圖25圖3. 2CPU1217C設(shè)備組態(tài)圖25圖3. 3觸摸屏實(shí)物圖26圖3. 4觸摸屏接口26圖3. 5觸摸屏主界面編輯 27圖3. 6登錄界面27圖3. 7觸摸屏主界面顯示28圖3. 8觸摸屏速度實(shí)時(shí)讀取畫面28圖3. 9無線手柄實(shí)物圖29圖3. 10無線手柄按鍵設(shè)置30圖3. 11無線手柄控制程序31圖3.12觸摸屏限速界面32圖3. 13程序流程圖33圖4.1短距離無線通信技術(shù)的體系劃分35圖4

4、. 2802.11協(xié)議發(fā)展歷程36圖 4. 3CPU1217C DC/DC/DC 例圖38圖 4. 4CPU1212C DC/DC/DC 例圖38圖4. 5主從路由器的選擇39圖4. 6主從路由器LAN 口 IP地址設(shè)置 40圖4. 7從路由器在WDS中搜索主路由器的SSID40圖4. 8從路由器在WDS中輸入主路由器的無線密碼并進(jìn)行橋接41圖4. 9 PLC和路由器的組態(tài)連接 41圖4. 10智能生產(chǎn)線控制器間的無線通訊組態(tài)配置42圖 4. 11 TCP/ISO-on-TCP 通信指令43圖4. 12系統(tǒng)位與時(shí)鐘位44圖4. 13建立兩個(gè)CPU的邏輯連接45圖4. 14 PLC_1調(diào)用發(fā)送指

5、令TSEND_C45圖4. 15 PLC的“TSEND_C”連接參數(shù)46VII圖 4. 16PLC_1 的“TSEND_C”變量表47圖4. 17PLC的發(fā)送數(shù)據(jù)塊DB47圖4. 18定義發(fā)送數(shù)據(jù)區(qū)為字節(jié)類型的數(shù)組48圖4. 19定義TSEND_C接口參數(shù)48圖4. 20PLC無線通信實(shí)驗(yàn)49圖4. 21組態(tài)王添加西門子PLC50圖4. 22組態(tài)王與PLC通過TCP連接50圖4. 23站點(diǎn)列表畫面51圖4. 24機(jī)器人電量變量表52圖4. 25機(jī)器人電量變量表和報(bào)警值 52圖4. 26拖入按鈕并進(jìn)行動畫連接53圖4. 27插入視頻監(jiān)控控件53圖4. 28攝像按鈕的命令語言連接54圖4. 29組

6、態(tài)王上位機(jī)控制移動機(jī)器人54圖4. 30報(bào)表畫面56圖4. 31移動機(jī)器人的導(dǎo)航方式57圖4. 32HC-SR04超聲波傳感器時(shí)序圖58圖4. 33管腳圖58圖4. 34超聲波傳感器安裝測試59圖4. 35超聲波傳感器安裝實(shí)物59表格清單表3.1輸入框?qū)?yīng)關(guān)系28表3. 2機(jī)器人動作按鍵映射表30表4.1近距離無線通信主要參數(shù)表34表4. 2(EEE 802.11通信標(biāo)準(zhǔn)參數(shù)37表4. 3TCP和ISO-on-TCP協(xié)議的特點(diǎn)42表4. 4傳輸數(shù)據(jù)長度與支持協(xié)議關(guān)系43VIII第一章緒論1.1課題氏背景和意義本論文選題來源于合肥工業(yè)大學(xué)研呢平臺建設(shè)項(xiàng)目，基于激光和視覺導(dǎo)航的 物料搬運(yùn)移動機(jī)器人

7、的研制。在制造業(yè)的生產(chǎn)車間，不可避免地涉及到各類原材料、零部件及成品的搬運(yùn)工 作。如果由人工來完成往往費(fèi)時(shí)費(fèi)力，而且人力的承重范圍十分有限，也帶來人力 資源的極大浪費(fèi)，因此借助機(jī)器完成物料的搬運(yùn)工作很早就得到廣泛地應(yīng)用，隨著 時(shí)間推移，這些應(yīng)用的設(shè)備也被不斷地更新、拓展，變得越來越豐富，應(yīng)用的場合 也越發(fā)廣泛?，F(xiàn)階段常用的幾種物料搬運(yùn)設(shè)備有輸送機(jī)，其中包括輪式、鏈條式和 皮帶式三種，這種輸送機(jī)多用于生產(chǎn)車間的自動化流水線中，但是一般占地面積較 大、只能在固定路線上實(shí)施搬運(yùn)，不夠靈活，此外結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，維修難度大。特 別是在需要對生產(chǎn)線進(jìn)行改造時(shí)，這種輸送機(jī)缺乏靈活性，需要資金重復(fù)投入，造 成資

8、源浪費(fèi)。有軌穿梭車相比于這種固定式輸送機(jī)顯得較為輕便、靈活，但行駛路 線固定，無法實(shí)現(xiàn)自主路徑規(guī)劃和自動避障。當(dāng)生產(chǎn)車間內(nèi)運(yùn)輸路線調(diào)整時(shí)，需重 新埋設(shè)引導(dǎo)線、鋪設(shè)導(dǎo)軌，費(fèi)時(shí)費(fèi)力?，F(xiàn)在應(yīng)用較多搬運(yùn)設(shè)備還有叉車，其靈活性 高，承載能力大，但是需要配備熟練的工人進(jìn)行操作，人力資源需求較大。隨著社 會發(fā)展，人力資源成本將不斷提離，這樣也帶來企業(yè)生產(chǎn)成本的增加。此時(shí)，快速 發(fā)展的柔性自動化生產(chǎn)線和自動化立休倉庫對可靠、自主、智能的新世運(yùn)輸工具提 出迫切需求。自從美國人George C. Devol在1954年制造出世界上第一臺真正意義上的機(jī) 器人開始，機(jī)器人技術(shù)已經(jīng)經(jīng)歷半個(gè)多世紀(jì)的發(fā)展并取得長足的進(jìn)步I】。工業(yè)4.0 的提出，帶來了 “智能工廠”和“智能生產(chǎn)”的兩大發(fā)展主題，傳統(tǒng)工業(yè)正在經(jīng) 受著一場自動化和智能化的變革，伴隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的高速發(fā)展，機(jī)器人越來越 趨向模塊化、智能化發(fā)展，對人們的生活帶來極大影響，工業(yè)機(jī)器人己在越來越 多的場合代替了人類的勞動，極大地提高了生產(chǎn)力。物料搬運(yùn)移動機(jī)器人作為一種新型的智能型運(yùn)輸工具，可以實(shí)現(xiàn)根據(jù)預(yù)先設(shè) 定好的任務(wù)完成運(yùn)輸工作并自主規(guī)劃路徑、自動避障?，F(xiàn)階段，隨著柔性制造系 統(tǒng)和自動化立體倉庫被越來越多地應(yīng)用于生產(chǎn)中，物料搬運(yùn)移動機(jī)器人扮演著不 可取代的蘆要角色，物料搬運(yùn)機(jī)器人與智能制造生產(chǎn)線的系統(tǒng)集成成為了至關(guān)重 要的一環(huán)。本項(xiàng)目