搬運機器人控制系統(tǒng)設(shè)計

搬運機器人控制系統(tǒng)設(shè)計摘要：搬運機器人產(chǎn)品作為一種比較典型的工業(yè)機器人，被廣泛地應(yīng)用到石油、天然氣、煤炭、電子、機械、機具、工藝、機械等各種行業(yè)，并向其他領(lǐng)域進行不斷地延伸、發(fā)展。隨著現(xiàn)代計算機技術(shù)和現(xiàn)場總線技術(shù)的不斷進步和發(fā)展，可擴充、可移植、互聯(lián)、更容易集成的開放式控制系統(tǒng)正逐漸成為現(xiàn)代控制系統(tǒng)的發(fā)展趨勢。本文主要以搬運機器人的控制系統(tǒng)為主要研究對象，基于移動式機器人技術(shù)在現(xiàn)場搬運操作中的應(yīng)用，將當前較為流行的移動式機器人控制系統(tǒng)和具體搬運操作中的控制方法相互地結(jié)合起來進行了研究和分析。關(guān)鍵詞：搬運機器人；控制系統(tǒng)；設(shè)計緒論工業(yè)機器人行業(yè)作為一個新興的信息時代產(chǎn)業(yè)，為推動現(xiàn)代工業(yè)的高速自動化生產(chǎn)及先進設(shè)備制造提供了一個極為重要的基礎(chǔ)和技術(shù)保障，其在拓寬企業(yè)規(guī)模、擴大生產(chǎn)力、促進經(jīng)濟社會的發(fā)展等各個方面所能夠起到的意義也愈顯突出。作為一種現(xiàn)代化企業(yè)生產(chǎn)的全部必須具有不可取代性的重要技術(shù)手段和不可忽視的工業(yè)裝置，工業(yè)機器人已在很大程度上改變了整個社會的生產(chǎn)、生活方式。外資上市公司以及一些民營國有大型制造企業(yè)，對于民營、中小型的制造企業(yè)而言，用不上、用得起、做得不好的都是工業(yè)制造機器人這類產(chǎn)品技術(shù)含量相對較高、生產(chǎn)成本相對昂貴的大型工業(yè)和民用自動化制造設(shè)備。積極進行實體經(jīng)濟管理結(jié)構(gòu)的良性調(diào)整、產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整優(yōu)化和企業(yè)轉(zhuǎn)型改造升級的各種迫切需要，許多民營、中小型的民營企業(yè)已經(jīng)逐漸地充分正確意識和看到了工業(yè)自動化作為工業(yè)生產(chǎn)設(shè)備的重要應(yīng)用性和優(yōu)勢，因此在許多民營企業(yè)的實際生產(chǎn)中已經(jīng)逐步性地開始認真考慮如何利用目前工業(yè)化的機器人技術(shù)來直接代替我們傳統(tǒng)的的人工智能操作，且其技術(shù)發(fā)展的迭代速度很快、延伸和連貫性非常強。從總體上來來看，雖然與上述兩家公司和其他現(xiàn)代機器人智能制造裝備企業(yè)仍然之間存在著明顯的技術(shù)差距，但是市場潛力和發(fā)展前景巨大。1.1研究背景與意義提高安全和可靠度的需要同時，能夠有效率地減少企業(yè)人力資源的大量開支、促進中小企業(yè)發(fā)展實現(xiàn)社會經(jīng)濟效益的實現(xiàn)最大化、推進了中小企業(yè)進行產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)調(diào)整轉(zhuǎn)型改造升級和企業(yè)市場競爭。尤其特別多的是經(jīng)過近些年來，伴隨著當前我國先進現(xiàn)代科學工程技術(shù)的偉大跨越進步和快速經(jīng)濟發(fā)展、企業(yè)安全生產(chǎn)管理經(jīng)營規(guī)模的不斷擴大持續(xù)發(fā)展壯大以及我國企業(yè)安全生產(chǎn)經(jīng)營管理系統(tǒng)自動化應(yīng)用程度的不斷提高增強，搬運工業(yè)機器人裝備在生產(chǎn)操作上的自動柔性、操作速度、故障分析診斷和事故處理反應(yīng)能力及安全性和可靠性等各個方面的基本功能在不斷得到改善和逐步提高的基礎(chǔ)上，開發(fā)中的費用和制造成本正在不斷擴大下降;同時，受益于當前我們黨和國家的企業(yè)科研扶持政策不斷完善、科研開發(fā)資金投入的不斷擴大增強、對于民用工業(yè)搬運機器人裝備制造技術(shù)產(chǎn)業(yè)及其他技術(shù)相關(guān)企業(yè)公司的大力投資支持，我國民用工業(yè)搬運機器人制造技術(shù)已經(jīng)不斷取得了一些歷史性的長足進步，搬運工業(yè)機器人也已經(jīng)得以不斷地得到推廣和廣泛應(yīng)用，在實際上有效促進了工業(yè)機器人制造技術(shù)的進一步不斷地發(fā)展完善、成熟。這些均已經(jīng)有效的直接促進了我國移動交通搬運業(yè)和機器人技術(shù)在服務(wù)行業(yè)內(nèi)的快速推廣和廣泛應(yīng)用以及其對于整體服務(wù)行業(yè)的快速產(chǎn)品化。（1）目前現(xiàn)有的國產(chǎn)大型搬運機器人在工作時的負載能力普遍相對較低，對于許多工作中需要一定的高負載能力的場所譬如:鑄造、汽車制動等，都不能完全滿足它們的需求。（2）市場需求的變化是產(chǎn)品技術(shù)創(chuàng)新的一個根本驅(qū)動力，課題研究工作應(yīng)該緊緊地迎合產(chǎn)品市場的變化和需求，在實際推廣和應(yīng)用中不斷地完善和改進，這是推動產(chǎn)品技術(shù)的發(fā)展、進步的一個根本規(guī)律，與此同時，要高度重視產(chǎn)品企業(yè)自身作為產(chǎn)品技術(shù)推廣服務(wù)平臺對于產(chǎn)品的發(fā)展及其應(yīng)用所能夠起到的重大促進作用。1.2國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀1.2.1搬運機器人發(fā)展現(xiàn)狀在國外，搬運車和機器人的先進技術(shù)和它們的商業(yè)推廣應(yīng)用目前己經(jīng)非常成熟。作為一種國際標準的用于現(xiàn)代機械工業(yè)的全自動化生產(chǎn)設(shè)備，搬運車械機器人技術(shù)僻經(jīng)被廣泛應(yīng)用于各種機械工業(yè)生產(chǎn)、制造的各領(lǐng)域，大部分用于現(xiàn)代機械工業(yè)的全自動化的工業(yè)生產(chǎn)線均有的是直接采用自動搬運車械機器人技術(shù)來直接代替一些傳統(tǒng)的機械人工進行搬運機械操作。目前，搬運工業(yè)機器人的中國市場主要被中國日本、歐美等發(fā)達國家和開發(fā)地區(qū)所公司占據(jù):日本體系中主要產(chǎn)業(yè)包括產(chǎn)品yaskawa.fanuc、∞>otc、nachi、kawasaki等，歐美公司體系中主要產(chǎn)品包括yakuka、abb、comau等，其中許多跨國公司甚至已發(fā)展成為其他國家公司總部所在國的地區(qū)和發(fā)達國家的重要政治經(jīng)濟社會支柱和大企業(yè)式。與國外企業(yè)相比，國內(nèi)的大型工業(yè)工程機器人技術(shù)研發(fā)企業(yè)技術(shù)基礎(chǔ)薄弱、起步較遲。在中共黨中央以及黨和國家有關(guān)主管部門積極牽頭及其他多項相關(guān)國家優(yōu)惠政策的大力鼓勵支持下，針對許多種不同類型的現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用機器人，例如:點火釬焊、孤立連接、噴涂、搬運等，開展了一些國家重點的工業(yè)科技創(chuàng)新項目技術(shù)攻關(guān)，并且已經(jīng)成功取得了一大批的技術(shù)科研成果，造就了當前關(guān)于我國現(xiàn)代工業(yè)應(yīng)用機器人相關(guān)領(lǐng)域技術(shù)研究的第一個嶄新高潮。但由于國內(nèi)遭遇諸多不同原因的政策限制，例如民用機器人高速控制傳動系統(tǒng)和新型ac自動伺服系統(tǒng)、rv自動減速機等諸多行業(yè)關(guān)鍵配套零部件的大量出現(xiàn)以及產(chǎn)品進口配套困難、國產(chǎn)品技術(shù)質(zhì)量嚴重不過關(guān)等，國內(nèi)民用機器人制造行業(yè)始終一直未能初步形成一定生存發(fā)展規(guī)模，在關(guān)鍵配套的相關(guān)零部件等諸多領(lǐng)域一直都認為是主要靠外國進口。圖1-1搬運機器人但是就其總體而言，與國外企業(yè)相比，目前國內(nèi)的大型搬運機器人不論是其技術(shù)成熟程度還是在產(chǎn)業(yè)化和推廣應(yīng)用上都還只是處于初級起步階段。國產(chǎn)的搬運機器人在安全、可靠性、智能化、搬運操縱速度、重復(fù)工藝精度等許多方面，與國外的產(chǎn)品相比，都有所差距。因此，不僅我們企業(yè)需要充分地及時結(jié)合當前當下我國的市場實際和相關(guān)市場的發(fā)國情況并針對行業(yè)搬運運輸機器人及其產(chǎn)品相關(guān)行業(yè)的發(fā)展現(xiàn)狀情況做出深入的市場調(diào)研和廣泛的行業(yè)研究，以便于全面、細致地研究制定和合理規(guī)劃國內(nèi)外行業(yè)搬運運輸機器人及其諸多技術(shù)相關(guān)產(chǎn)品行業(yè)，更好地利用聚焦國內(nèi)外的行業(yè)優(yōu)勢技術(shù)資源積極地投入推進其技術(shù)工業(yè)化的發(fā)展過程，而且還我們需要根據(jù)我們企業(yè)實際的產(chǎn)品生產(chǎn)線和經(jīng)營發(fā)展情況、顧客的不同要求，更加努力快速解決、更加努力加快地快速建立和更新完善我們的國產(chǎn)產(chǎn)品企業(yè)針對現(xiàn)有的在搬家和運輸移動機器人行業(yè)工作中可能存在的技術(shù)缺陷與存在問題，研究、探索、開發(fā)了行業(yè)搬運運輸機器人行業(yè)工作過程中的新技術(shù)功能、新技術(shù)特征，并積極研究探索了行業(yè)搬運運輸機器人行業(yè)工作中各種技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展技術(shù)方向，不斷逐步提升了當前我國的行業(yè)搬運運輸機器人行業(yè)工作中各種產(chǎn)業(yè)技術(shù)水平，從而有效促進了整個行業(yè)搬運運輸機器人行業(yè)工作中各種技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的發(fā)展進程。1.2.2機器人控制系統(tǒng)發(fā)展現(xiàn)狀對機器人控制系統(tǒng)的體系架構(gòu)進行了研究，主要目的就是為了研究機器人控制系統(tǒng)中不同的功能模塊之間的相互關(guān)系。隨著在各類生產(chǎn)設(shè)備領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用和普及，機器人逐漸已經(jīng)發(fā)展成為我國工業(yè)自動化生產(chǎn)管理系統(tǒng)的一個標準化組件單元，這已經(jīng)逐漸成為當前現(xiàn)代化機械生產(chǎn)的一種發(fā)展趨勢。硬件與控制軟件必須是完整的，而機器人也是控制器和儀表必須十分重視的兩個組成部分。機器人和微控制器的功能設(shè)計工作過程主要分為包括各種基礎(chǔ)性的功能設(shè)計和各種結(jié)構(gòu)化的功能設(shè)計，其中所謂基礎(chǔ)性的功能設(shè)計主要內(nèi)容指的就是通過軟件實現(xiàn)控制算法以及其他的對控制系統(tǒng)功能的準確定義，結(jié)構(gòu)化的功能設(shè)計就是在軟、硬件的結(jié)合平臺上可以實現(xiàn)各類控制功能的合理靈活劃分和準確傳遞的控制功能。由對具體的自動控制器、控制軟件系統(tǒng)硬件、單獨系統(tǒng)控制的軟件研究，轉(zhuǎn)變發(fā)展到對具體開放式系統(tǒng)硬件結(jié)構(gòu)、控制器系統(tǒng)軟件、多機器人協(xié)調(diào)控制的硬件研究，這些都已經(jīng)是當前關(guān)于機器人自動控制器的硬件研究技術(shù)發(fā)展最新鮮的思路與發(fā)展趨勢。國外對于移動機器人搬運控制器的深入應(yīng)用研究和在我國國內(nèi)開展的研究時間相對較早，目前已經(jīng)廣泛接觸了解到了來自世界各國和地區(qū)乃至目前全國國內(nèi)主流的大型移動搬運企業(yè)機器人部件制造商和設(shè)備生產(chǎn)商的工廠。日本、歐美的這些不同類型工業(yè)機器人運動控制智能儀表的整體運動控制處理能力良好、技術(shù)成熟應(yīng)用程度高、安全性和可靠性強、智能化度和管理水平高，并且我們比較有利于針對性地對其進行了許多一些具有高度創(chuàng)新發(fā)展意識、前瞻性的技術(shù)探索。針對采用微處理器的這種開放式模塊管理體系設(shè)計架構(gòu)，尤其多的是在模塊功能的合理分配、模塊之間的各種信息交流互動和數(shù)據(jù)交換以及各個模塊功能所應(yīng)用需要自動實現(xiàn)的基本理論、具體技術(shù)手段和管理方法，國外已經(jīng)為此投入了巨大的科研資金、人力和精神物力，也已經(jīng)成功取得了許多的國外科研成果。其中，比較活躍具有國際影響、比較成熟富有國際代表性的主要群體是現(xiàn)代歐洲。SECO而國內(nèi)針對于工業(yè)機器人的自動控制器系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的深入研究相對較少、開始的技術(shù)研究相對較晚，國內(nèi)的相關(guān)研究指導(dǎo)工作更多地主要集中于對工業(yè)機器人的自動控制系統(tǒng)戰(zhàn)略、算法等各個方面問題進行深入研究。但國內(nèi)近幾年在充分、反復(fù)地分析比較以上三種管理體系組件結(jié)構(gòu)的性能優(yōu)劣基礎(chǔ)上，將應(yīng)用OMACOM體系組件結(jié)構(gòu)與應(yīng)用COM體系組件管理技術(shù)有機地充分緊密結(jié)合在一起，搭建設(shè)計出一套完全具有開放式組件體系管理結(jié)構(gòu)的組件控制器，掌握了國內(nèi)一系列人在實現(xiàn)開放式管理體系組件結(jié)構(gòu)時所需要的、共性的、關(guān)鍵技術(shù)，譬如應(yīng)用COM體系組件管理技術(shù)、實時任務(wù)運行管理系統(tǒng)及其他各種多任務(wù)的自動調(diào)度。然而，總體情況來看，差距還是相當明顯的。開放式系統(tǒng)體系架構(gòu)的控制設(shè)備系統(tǒng)的主要硬件平臺以工控機為主，然而在對于軟件平臺進行選型時，其選擇的余地比較多。對于科學家和研發(fā)者的技術(shù)要求相對比較低、開發(fā)困難程度相對比較小，缺點之處就是其價格昂貴而且導(dǎo)致了開發(fā)費用高、基礎(chǔ)設(shè)施差、底層技術(shù)和保密問題，此類軟件平臺的最大優(yōu)點主要就是在于應(yīng)用軟件開發(fā)源代碼完全開放、可以進行完全免費開放使用、不至于需要任何涉及軟件得到自主知識產(chǎn)權(quán)以及其在基礎(chǔ)軟件設(shè)施的最底層沒有應(yīng)用軟件開發(fā)的技術(shù)局限性，缺點主要就是對于軟件研發(fā)專業(yè)人才的技術(shù)質(zhì)量水平要求比較高、開發(fā)困難嚴重程度大、周期長、工作量大、相關(guān)的專業(yè)技術(shù)扶持支撐少，不利于其它的后續(xù)業(yè)務(wù)發(fā)展、優(yōu)化和管來。軟件平臺的正確選擇直接影響涉及到控制系統(tǒng)的研究和開發(fā)困難、價格和成本等許多實踐中的問題，因此我們在到底該如何選擇什么樣的軟件平臺這個問題上，國內(nèi)面臨著許多困難的選擇。它主要是基于作為一種運動控制器硬件基礎(chǔ)上的一種底層軟件架構(gòu)的一種運動控制器，是用于實現(xiàn)對運動機器人身體進行實時速度運動和動態(tài)控制的一個重要技術(shù)核心和可組成的元部件。其中一些比較出色、也很多具有國際影響力和具有代表性的技術(shù)產(chǎn)品，國外先進高新技術(shù)企業(yè)包括AAPMAC、GALIL、TRIO、MEI、ACS>AEROTECH、BALDOR、PARKER等，國內(nèi)先進高新技術(shù)企業(yè)包括固高運動控制器，其發(fā)展趨勢都通常應(yīng)該肯定是以先進的、高性能的運動DSP與DSFPGA元件作為主要的系統(tǒng)核心運動控制元件，通過軟件與伺服控制技術(shù)結(jié)合來自動實現(xiàn)更加復(fù)雜的系統(tǒng)運動控制設(shè)計算法，具有一個更加易于進行拓寬、集成的運動開放式系統(tǒng)軟件結(jié)構(gòu)。譬如說由美國CIMETRIX公司最新產(chǎn)品自主開發(fā)研制的ETR0BLINE智能運動系統(tǒng)控制器，是一種基于RXLYNXOS的運動操作系統(tǒng)、并且同時具有開放式智能運動系統(tǒng)體系管理架構(gòu)的一種底層智能運動系統(tǒng)控制器，在基于國際標準的不同運動操作系統(tǒng)平臺下，它們就能夠輕松地自動實現(xiàn)對多種不同類型運動機器人的遠程控制和自動采購。而諸如YASKAWA.ABB、KUKA等幾個國內(nèi)外較為主流的工業(yè)機器人軟件制造商和生產(chǎn)廠家為了能夠?qū)崿F(xiàn)對工業(yè)機器人運動進行高精尖、復(fù)雜的對運動的遠程控制，所以他們采用的系統(tǒng)底層軟件運動操作控制器大都用的是基于YXVXWORKS的運動操作系統(tǒng)。2搬運機器人控制系統(tǒng)總體設(shè)計2.1系統(tǒng)功能需求分析倉庫物流處理機器人在電子商務(wù)物流中心的工作區(qū)整齊地放置了幾個架子。倉庫物流處理機器人會等待出口職員的指示，接到指示后可以走到貨架底部。升降機構(gòu)用于將貨架運送到分類區(qū)進行操作，并將貨架移動到原位置。為了提高收納空間的利用效率，盡可能多的擺放擱板，擱板采用多層結(jié)構(gòu)。放置貨架時，留出貨架寬度的位置，讓機器人在移動貨架時可以通過。實現(xiàn)以下功能:(1)處理功能:倉庫處理機器人應(yīng)實現(xiàn)移動功能。(2)導(dǎo)航和定位(3)無線通信功能。(4)安全避障功能:要求機器人在行走過程中具有的功能。積極地回避障礙物。機器人遇到障礙物的話為了保障工作的安全會采取回避措施。(5)自主充電功能:搬運機器人消除了工作時間限制，提高了物流和貨物運輸?shù)男省Ｗ灾鞒潆娂夹g(shù)的實現(xiàn)，可以有效提高機器人運輸?shù)男?。結(jié)合以上進貨和物流功能要求，對國內(nèi)外機器人特性進行了分析和總結(jié)，并提出了進貨和裝卸機器人的性能指標，見表2.1。表2.1搬運機器人性能參數(shù)指標類目說明底盤尺寸長*寬(0.5m*0.5m)本體重量40kg最大搬運重量80kg搬運方式潛伏式驅(qū)動方式直流無刷電機舉升方式電動推桿最大移動速度0.3m/s額定工作電壓DC24V通信方式無線通信2.2系統(tǒng)方案設(shè)計2.2.1系統(tǒng)總體組成結(jié)構(gòu)從上節(jié)的功能需求及其性能參數(shù)出發(fā)，對搬運機器人進行控制系統(tǒng)方案的設(shè)計，本文將控制系統(tǒng)分為以下六個子模塊進行設(shè)計:(1)電源及其管理模塊。(2)主控制模塊:是控制系統(tǒng)的“腦”，主要對各個模塊起協(xié)調(diào)作用。主控制模塊可以從每個模塊接收反饋信息，進行有效的決策和流程，然后用它來控制相關(guān)的模塊。(3)運動控制模塊:MCU發(fā)送控制指令，接收后機器人可向指定位置移動。指令物體必須筆直行走或旋轉(zhuǎn)。本文所研究的運動控制對象包括兩個驅(qū)動輪的無刷控制。起吊機構(gòu)直流電機控制和起吊電機控制。機器人在運動過程中要控制馬達的速度和方向。(4)避障模塊:用于機器人在運動過程中感知障礙物，防止機器人碰撞或損壞。在本論文中，當機器人遇到障礙物時，會執(zhí)行相應(yīng)的回避動作并進入休止等待狀態(tài)。(5)導(dǎo)航定位模塊。(6)無線通信模塊。2.2.2導(dǎo)航定位方式選擇導(dǎo)航定位技術(shù)是需要解決的首要問題。目前主流搬運機器人導(dǎo)航方法主要包含以下6種:(1)電磁感應(yīng)是先把感應(yīng)電纜埋在地下，再將感應(yīng)線圈安裝在自導(dǎo)車輛上。優(yōu)點:使用成熟技術(shù)，成本低，隱藏領(lǐng)先，不適合狹窄的保存環(huán)境。(2)磁帶導(dǎo)引是在路面上鋪設(shè)磁條、磁釘來取代埋設(shè)在地下的金屬線。磁帶布置點簡單，靈活變更或擴展路徑，不受輕微變化影響;缺點:破壞倉庫原有的車間環(huán)境。(3)光學導(dǎo)引是在路面上鋪設(shè)有色帶等有色物質(zhì)。用光學傳感器帶收集道路信息，提取識別的路線顏色偏差，從而完成AGV的引導(dǎo)。優(yōu)點:你可以直接貼在表面上。使用靈活、配置反射光帶方便、成本低、路線修改和維護方便;缺點:對絲帶沾染和機械磨損非常敏感，因此該方法的可靠性低。污染反射波段會降低可靠性和準確性。它的反射帶也會受到很大的光的影響。鑒于存儲環(huán)境，機器人較多，且機器人頻繁運動，圖像處理效果不好，不能識別路徑色差。2.2.3通信方式選擇在實際的物流倉庫中，機器人操作環(huán)境就是大面積倉庫，需要多臺機器人一起處理工作。操作員使用倉庫物流中心的終端發(fā)出指令，調(diào)度和控制每個機器人的加工任務(wù)。同時，機器人需要將相關(guān)的狀態(tài)信息傳送給上層計算機，因此通信模式是無線通信模式。無線通信方式主要包括ZigBee通信、Bluetooth通信和WiFi通信技術(shù)。(1)zigbee。ZigBee是一個基于ieee802.15.4標準(2)Bluetooth的LAN協(xié)議。藍牙是一種適合本地數(shù)據(jù)傳輸?shù)臒o線技術(shù)。(3)WiFi。WiFi是一項非常適合傳輸中、遠距離數(shù)據(jù)的無線技術(shù)?？焖賯鞑バ畔ⅲw范圍更廣。2.3搬運機器人機械結(jié)構(gòu)概要設(shè)計2.3.1總體構(gòu)造設(shè)計操作機器人結(jié)構(gòu)主要包括底盤結(jié)構(gòu)，起吊機制和傳感器。操控機器人本體的底盤機制主要是支持機器人整體結(jié)構(gòu)的主要框架。在物流物流中心的裝卸工作中，主要使用裝卸機器人，因此，需加強壓載結(jié)構(gòu)的強度。用鋼板做地板，可以提高機器人的剛性。外殼類似于保護機器人內(nèi)部部分的皮膚。機器人的提升機制是機器人完成提升的核心部件。它攜帶的傳感器保證了它的平穩(wěn)運行。其結(jié)構(gòu)如圖2.1所示。圖2.1機器人結(jié)構(gòu)示意圖2.3.2驅(qū)動方式選擇現(xiàn)在機器人的主要行駛模式是兩輪驅(qū)動和四輪驅(qū)動。這種模式成本較高，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，且相對難控制。非常適合在特殊環(huán)境下工作的機器人。所以采用兩輪驅(qū)動模式。為了提高搬運機器人的承載能力，四個通用滾輪被選擇來分擔負載。2.3.3底盤傳感器安裝位置設(shè)計搬運機器人底盤直徑為49cm，除了驅(qū)動輪驅(qū)動馬達外，機器人的底盤還裝有導(dǎo)航定位模塊傳感器和安全避險模塊?；疑檪鞲衅饔糜谠诘孛嫔隙ㄎ痪€。操縱機器人控制系統(tǒng)采用二重化系統(tǒng)，以提高機器人路徑的準確性。二維碼閱讀器安裝在機架中心的前端，可讀取包含二維碼信息的二維碼標識，方便機器人定位。建設(shè)現(xiàn)場2樓前后段紅外線傳感器將被用作機器人防止碰撞的保護裝置。2.3.4外殼設(shè)計外殼是機器人的外殼，它可以保護機器人的內(nèi)部裝置。在白皮書中，我們使用SolidWorks軟件設(shè)計了一個操作機器人的外殼模型。我們使用3D打印材料PLA打印機器人外殼，通過3D打印技術(shù)。2.4搬運機器人控制系統(tǒng)核心部件選型.2.4.1運動控制模塊選型電機選型。電機是機器人的執(zhí)行部分，主要電機分為步進電機、交流伺服電機和直流電機三種。步進電機不需要反饋信號，控制結(jié)構(gòu)簡單，但難以實現(xiàn)高性能控制。交流伺服電機采用交流電源方式，不適合在現(xiàn)代物流環(huán)境中使用裝卸機器人。選擇無刷DC電機作為機器人運動的執(zhí)行部分。直流無刷電機具有結(jié)構(gòu)簡單、反應(yīng)速度快、控制模式簡單、調(diào)速效果好等優(yōu)點。2.4.2供電電池選型目前AGV汽車使用的電池有鉛蓄電池、鎳港電池、凱恩電池三種。鉛蓄電池以其價格低、制造方便的特點首次得到應(yīng)用，廣泛應(yīng)用于電動自行車和大型AGV中。但它具有體積大、重量重、充電時間長等缺點，不適合用于機器人。鎳錫電池充電速度很快，但重復(fù)使用會造成嚴重的“記憶效應(yīng)”，不適合倉儲和物流。近年來，文件電池現(xiàn)在廣泛用于機器人和移動電話等移動設(shè)備的移動電源。與鉛酸和鎳錫電池相比，檔案電池的體積小、能量密度高、充電方便、放電效果好、存儲電量達10點以上。在相同體積下，它的存儲容量是鉛蓄電池和鎳錫蓄電池的4倍。所以在本文中我們選擇鋰電池作為手控機器人的電源。按照使用電池的習慣，超出電池保護的20ahKeng鋰電池可以充50%的電，充電10分鐘以上后電池就能完全充電。機器人主要消耗移動的電能。其中一個驅(qū)動馬達是120W，這個機器人有兩個DC馬達。240W的馬達。除了舉升電機及主控板元件耗電量較低以外，估計最大耗電量約為270瓦。由于大多數(shù)部件都在24V的電壓下工作，因此機器人的功耗很低，并且根據(jù)計算，工作中的AGV最大電流需求是11.25a。當機器人在滿負荷工作一小時后，必須在充電點充電。2.4.3導(dǎo)航定位模塊選型以慣性導(dǎo)航為主導(dǎo)航模式，為提高導(dǎo)航精度并掌握機器人的位置信息，由于機器人在存儲環(huán)境中經(jīng)常移動，不宜使用射頻卡等主要材料。就是用二維碼位圖像作為地標位置，二維碼位信息由專門的二維碼位讀取器讀取，以便實現(xiàn)機器人的位置。二維碼表閱讀器將處理后的數(shù)據(jù)傳送給機器人控制系統(tǒng)，通過串聯(lián)通信進行處理。2.4.4紅外避障模塊選型選用紅外光電傳感器作為主動式避障裝置。如果前方?jīng)]有障礙物，發(fā)光體發(fā)出的紅外線就不會被收集器接收。當其他搬運機器人或人員通過倉庫物流時，光線被切斷，紅外光線會發(fā)生部分反射光。收集器收到光信號后輸出一個開關(guān)信號，機器人通過一個嵌入式系統(tǒng)的控制信號立即停止工作。本文使用omron公司的e3z-d61紅外光電傳感器。工作電壓12-24V，感知距離可達LM。因為機器人的移動路徑是固定的，所以只在機器人前后安裝傳感器就可以了。為了提高機器人系統(tǒng)的可靠性，消除機器人的盲點，需要多對紅外避障傳感器。2.4.5無線通信模塊選型在實際移動過程中，搬運機器人應(yīng)該由倉庫管理中心進行控制。同時，它自己的信息會通過特定的協(xié)議傳輸?shù)絺}庫管理中心。本文選擇無線通信來實現(xiàn)機器人和主機之間的通信。zlan7142串口轉(zhuǎn)換器工作電壓為9-24V，傳輸速率支持1200-460800bps。有五種校驗?zāi)Ｊ?None、奇校驗、偶校驗、Mark，Space格。3搬運機器人控制系統(tǒng)硬件設(shè)計與實現(xiàn)3.1引言如圖3-1所示，機械控制體和自動控制處理系統(tǒng)是實際工業(yè)過程機器人完整控制系統(tǒng)中必不可少的兩個部分。自動控制系統(tǒng)本身必須作為一種精神神經(jīng)中樞和大腦來操作機器人，并要求其具有操作能力，以便通過操作來完成各種實際操作工序和現(xiàn)場工作的所有物理動作。根據(jù)操作員的操作程序，自動控制手控機器人的各種身體動作。無論是否先進，都直接決定著操作機器人的控制技術(shù)和工作性能，以及其應(yīng)用水平。智能型啟動。傳感器和運動處理控制系統(tǒng)的應(yīng)用可能是多種多樣的，motion狀態(tài)控制無論處理手段豐富還是不然motion人類-互動技術(shù)好的電腦控制能力是否可以有效地制作出操作簡單安全,無論是不是可以信賴的不管是不是非常智能的實時是否可以使用是否有效的開放性和這樣的問題我們一般使用的有可能是大錯,大型卡車或這有助于判斷機器人的運動控制和處理系統(tǒng)好、壞、或系統(tǒng)性能好或不好。圖3-1機器人控制系統(tǒng)要素3.2技術(shù)要求在設(shè)計TPR系列操控機器人的軟硬件平臺和功能之前，首先要將實際操控任務(wù)與各種操控機器人的特定特性結(jié)合起來，并清楚地理解操控機器人的應(yīng)用。并滿足機器人的一些基本技術(shù)條件和所應(yīng)滿足的要求。這樣，我們在設(shè)計控制系統(tǒng)的項目時就有了明確的目標，并且能確定設(shè)計所需要的所有控制系統(tǒng)都能適應(yīng)實際操作和操作。因此，過程控制管理系統(tǒng)的軟件必須具備一些基本設(shè)計條件，才能在硬件和軟件設(shè)計平臺上完全滿足。（1）作為一種普通的工業(yè)裝置，馬達必須具有良好的性能和技術(shù)條件，并能適應(yīng)工業(yè)現(xiàn)場環(huán)境的特殊要求。非常安全、可靠，在突然停電或其他危險情況下不發(fā)生故障。（2）整個控制器系統(tǒng)的整體結(jié)構(gòu)緊湊，可完全集成于傳統(tǒng)的控制盒中。（3）控制網(wǎng)絡(luò)系統(tǒng)本身的設(shè)計應(yīng)具有良好的網(wǎng)絡(luò)可持續(xù)性、開放性和智能，還應(yīng)滿足遠程監(jiān)控、網(wǎng)絡(luò)通信、故障自動化和自動遙感診斷的要求。（4）操縱機器人的每個軸承的調(diào)減速是頻繁的。在計算功能方面，應(yīng)嚴格要求響應(yīng)速度足夠快，能夠?qū)崟r規(guī)劃運動軌跡，以滿足多自由度手抓機器人運動管理、控制和規(guī)劃的要求。（5）易于操作，具有良好的自動人機交互控制功能。3.3控制方案目前在工業(yè)過程機器人控制自動化過程控制管理系統(tǒng)中廣泛應(yīng)用的控制自動化系統(tǒng)的控制結(jié)構(gòu)可分為以下三種類型。獨立CPUU的集中式自動控制。與其他早期工業(yè)應(yīng)用機器人，如ROBOT-RHERO-I相比，整個控制處理系統(tǒng)大部分直接由這類整體控制結(jié)構(gòu)構(gòu)成。優(yōu)點:結(jié)構(gòu)簡單、成本低。缺點:計算速度慢、實時性差、難以擴展。圖3-2集中式控制結(jié)構(gòu)（2）二級CPU主從式控制兩級系統(tǒng)CPU系統(tǒng)采用雙向主從自動控制系統(tǒng)模型設(shè)計。機器人運動軟件的功能包括多語言進程編譯、系統(tǒng)管理和其他基本任務(wù)，其功能主要由三級(第一級稱為CPU)的CPU軟件設(shè)計和實現(xiàn)。同時，強大的運動計算處理能力可以用來直接自動完成第一級機器人運動坐標的直接轉(zhuǎn)換。運動處理軌跡可直接載入、恢復(fù)并生成，計算的運動值和操作結(jié)果會隨時間直接存儲于公開軟件內(nèi)存。內(nèi)存CPU(輔助)可實時從公共內(nèi)存中直接讀取移動表位置相關(guān)的運動數(shù)據(jù)，實現(xiàn)對移動機器人每個運動關(guān)節(jié)的實時運動動作和身體運動狀態(tài)的監(jiān)控主從計算機常常通過網(wǎng)絡(luò)在整個系統(tǒng)中相互通信，使用通用的網(wǎng)絡(luò)內(nèi)存直接完成網(wǎng)絡(luò)數(shù)據(jù)交換。他們不僅互相合作，而且互相為對方工作，互相密切合作，并幫助保持相對的獨立。它們之間直接采用的網(wǎng)絡(luò)是一種網(wǎng)絡(luò)結(jié)合和網(wǎng)絡(luò)管理的設(shè)計形式。地面公共汽車。其具體網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)如系統(tǒng)軟件設(shè)計框架圖3-3所示。優(yōu)勢:微動控制器具有更快的計算速度、更短的響應(yīng)延時、更好的實時性能、更低的成本和更強大的可擴展性等優(yōu)點。它廣泛用于各種大規(guī)模的運動測量和控制應(yīng)用，并對精度和速度的控制有特定的技術(shù)要求。缺點:它們并非很好地適用于高精尖和復(fù)雜運動場合。以往市場上對于選擇工業(yè)機器人運動控制管理系統(tǒng)的方案，大多參考“上位機:工業(yè)PC+子機+運動控制”的系統(tǒng)架構(gòu)。本文為我們設(shè)計的用于系統(tǒng)操作和控制系統(tǒng)裝置的控制技術(shù)軟件，是一套綜合控制系統(tǒng)解決方案，它結(jié)合了通用嵌入式PC和其他通用運動控制系統(tǒng)技術(shù)軟件，以及系統(tǒng)的內(nèi)核處理器架構(gòu)。它有兩個晶片組，一個8x86架構(gòu)的ppcpu，是基于pcintel和其他標準的。系統(tǒng)運營,motion控制系統(tǒng)費用管理,系統(tǒng)錯誤檢測與診斷,語言腳本編輯,路徑規(guī)劃及其他功能擔任,motion控制系統(tǒng)裝置的核心部分是高級cpu、高性能pdsp及機器人對各轉(zhuǎn)軸進行實時、調(diào)整及實時自動控制的fpga芯片負責。“電腦+上級下級電腦+產(chǎn)業(yè)用pc+下線:動作電腦控制卡"為主要核心硬件結(jié)構(gòu)的其他類型的傳統(tǒng)工業(yè)嵌入式特殊motion和控制以及處理系統(tǒng)比較,嵌入式特殊動作控制以及處理系統(tǒng)具有更高的保安。可靠性更強，對電磁干擾的抗干擾能力更強。該系統(tǒng)還可以為更復(fù)雜、更準確、更快的運動控制以及平板電腦和移動電腦提供廣泛的應(yīng)用界面。運動擴展控制(如PS2、USB、VGA等通用通用標準和通用特殊接口)的廣泛使用，使整個運動控制和處理系統(tǒng)具有良好的運動開放性。直接結(jié)合I/O運動擴展控制模塊，可以同時進行多I/O運動擴展，以滿足多數(shù)據(jù)輸入和大數(shù)據(jù)運動控制的應(yīng)用要求。4搬運機器人控制系統(tǒng)軟件設(shè)計4.1系統(tǒng)軟件總體構(gòu)架設(shè)計處理機器人系統(tǒng)的功能需求分析圖解如圖4.1所示。根據(jù)該圖，機器人應(yīng)該能夠接收頂部計算機的啟動和停止指令，將放置架上的貨物運送到工作區(qū)，然后在需要計算機指令的時候返回到起跑區(qū)。請確保車床放置穩(wěn)定。在路上，機器人需要將機器人的狀態(tài)和工作信息反饋給上級計算機。為滿足上述要求，操作機器人應(yīng)具備數(shù)據(jù)采集功能、無線通信功能、操作塊等功能。模塊化系統(tǒng)軟件在上述內(nèi)容的基礎(chǔ)上采用了模塊化程序結(jié)構(gòu)，而整個嵌入式軟件系統(tǒng)的主要功能是(main)。初始化模塊(initsys)。中斷模塊(interruptMotioncontrol模塊)。無線通訊模塊(communication)六個模塊。在主循環(huán)中，每個模塊子例程都被打包并等待調(diào)用。初始化模塊主要是對MCU的硬件系統(tǒng)，也就是MCU的初始化，以保證MCU各模塊的正常工作。運動控制模塊主要用于控制機器人沿路徑移動和搬運重物。它包括驅(qū)動電機的速度控制和方向控制，以及轉(zhuǎn)主的速度控制和位置控制。無線通訊模塊是MCU和PC通過WiFiLAN進行通訊的橋梁。機器人接收信息并通過PC進行反饋，以實現(xiàn)機器人與PC之間的信息交換。4.2數(shù)據(jù)采集模塊設(shè)計4.2.1數(shù)據(jù)采集模塊數(shù)據(jù)采集模塊主要是對傳感器的輸出信息進行采集和處理。數(shù)據(jù)的一部分必須以中斷傳送，另一部分必須讀為I/O。以下將描述對每個數(shù)據(jù)模塊的收集和處理，以完成收集模塊軟件的實現(xiàn)。速度采集可以通過選擇的編碼器來實現(xiàn)。本白皮書中選擇的編碼器是500行。馬達旋轉(zhuǎn)一個圓，輸出500脈沖。同時增加減速器，減速比為1:30，即馬達旋轉(zhuǎn)一個圈，驅(qū)動輪旋轉(zhuǎn)1/30元。變量會在中斷服務(wù)子程序中被計算出來。設(shè)置了變量Leftcount.Lightcount分別表示左右電機編碼器輸出的脈沖數(shù)。編碼器的距離D是通過單位時間的測量得來的。根據(jù)式(4.1)可以得到機器人的速度信息v=count×d/t(4.1)4.2.2二維碼信息采集程序設(shè)計每個二維碼碼中都包含一個位置信息，機器人底部裝有特殊模塊掃描二維碼以獲取地標信息，通過串口傳送到MCU中獲取位置信息。4.2.3灰度循跡模塊數(shù)據(jù)采集與處理程序設(shè)計位置信息采集。操作機器人裝有一個8位灰度傳感器，每個2位傳感器之間的間距是1.6厘米?？倢?dǎo)線寬度為10.5厘米，檢測到白色或亮線將打印出低電平。4.3模塊劃分與系統(tǒng)硬件早期的機器人控制系統(tǒng)設(shè)計和開發(fā)通常需要使用專業(yè)的機器人處理器、操作系統(tǒng)和軟件編程。隨著現(xiàn)代信息科學與技術(shù)的不斷發(fā)展，以及自動化水平的不斷改進，人們對機器人監(jiān)控系統(tǒng)的可操作性、實時性、開放性等方面提出了新的要求。本論文采用自主研發(fā)的智能網(wǎng)絡(luò)控制與管理系統(tǒng)來處理工業(yè)機器人。其結(jié)構(gòu)設(shè)計是基于標準化和模塊化的系統(tǒng)。根據(jù)主要功能的不同，控制系統(tǒng)分為六個不同的網(wǎng)絡(luò)模塊，這些模塊在標準數(shù)字總線網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)中相互連接。使用以太網(wǎng)作為網(wǎng)絡(luò)點進行數(shù)據(jù)通信的方法。具體結(jié)構(gòu)如圖3-4所示。人機交互控制模塊向每個操作員發(fā)送實時操作指令。伺服控制模塊直接從運動控制和管理模塊接收實時的運動控制和管理命令，以控制機器人的正常工作。同時,motion實時監(jiān)測控制模塊控制整個機器人的實時motion進程持續(xù)掃描監(jiān)控,實時監(jiān)控數(shù)據(jù)信息及時傳送到人類-互動電腦控制模塊,motion狀態(tài)反饋控制傳送到管理模塊。根據(jù)實時監(jiān)控模塊反饋的運動處理和監(jiān)控相關(guān)信息，運動控制管理模塊對控制機器人整個運動控制過程和操作方法數(shù)據(jù)進行實時、持續(xù)的修改。各個控制模塊之間的實時通信在通信模塊中完成。圖4-1搬運機器人模塊化控制系統(tǒng)4.3.1運動控制模塊作為對各種移動機器人的整個運動控制與管理系統(tǒng)的技術(shù)基礎(chǔ)和控制核心，運動控制與管理模塊的主要控制功能就是通過獲取不同模塊的運動控制與管理系統(tǒng)的控制信息。通過精確地移動受控接收器來完成運輸任務(wù)。圖4-2原有控制系統(tǒng)方案選用“pcitrio運動控制卡+PLC”作為整個機器人的運動控制部分。PLC與工業(yè)電腦裝配并安裝在自動控制柜上。包括PLCi的主要功能及控制功能。其一，系統(tǒng)采用PLC主機作為I/O模塊控制主機輸入和自動輸出端口。第二點是對輸流線的操作過程的自動控制，如輸流線和積板的自動控制。PCIe中需要通過卡槽與特殊的工業(yè)控制機器人連接的是pcitrio電機運動控制卡，用于控制工業(yè)控制伺服機的電機運動。機器人可以執(zhí)行一些相應(yīng)的控制動作程序來實現(xiàn)遠程控制。同時，用戶需要使用各種專業(yè)的觸屏(HML公司最初的觸控操作系統(tǒng)有pr0face雙觸控顯示裝置，用以通過各種特殊的工業(yè)計算機進行串口和互連)來獲得觸摸數(shù)據(jù)。輸入、顯示及其它功能;也可通過特殊的工業(yè)控制機器人vgae接口或外部工業(yè)控制顯示屏直接操作。采用這種控制方案的優(yōu)點是：上、下位運動計算機的操作分工明確，能夠?qū)ι衔挥嬎銠C操作進行比較復(fù)雜的系統(tǒng)自動化編程控制;同時利用如PPCITRIO等的運動控制卡合起來能夠?qū)崿F(xiàn)四軸方向移動的精確控制，比較安全可靠的。<BR>它的優(yōu)點:而且軟件成本相對比較高;而且每每當用戶針對一個流水線程序進行流程控制發(fā)生變化時，PLC應(yīng)用程序的軟件修改不方便，且該應(yīng)用程序的軟件通用性、可移植性相對也比較差;PLC程序資源沒有能夠得到合理充分地整合使用。圖4-3改進后控制方案4.3.2控制系統(tǒng)改善解決方案針對原有解決方案的優(yōu)缺點，同時又結(jié)合對于控制系統(tǒng)在各個部分的功能、技術(shù)等各個環(huán)節(jié)提出的新設(shè)計要求，最終形成了一套如圖3-6所示的控制系統(tǒng)改善解決方案。與原先的整體控制管理系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計方案結(jié)構(gòu)相比，現(xiàn)有的整體控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計變得更為復(fù)雜精簡，其中較為顯著的主要設(shè)計區(qū)別就是只有兩個。第一點在現(xiàn)在的運動控制器和系統(tǒng)集成解決方案軟件中的新型運動控制系統(tǒng)模塊中，選擇的模塊是經(jīng)由深圳固高科技有限公司進行自主設(shè)計研發(fā)的多軸定向一體化新型運動系統(tǒng)控制器，抗干擾能力更強、可以用來實現(xiàn)更復(fù)雜、更精確的整體運動控制;第二點就是經(jīng)過不斷改進的運動控制器和設(shè)備系統(tǒng)集成解決方案，它們基本無需需要使用一個專業(yè)的普通觸摸觸控顯示屏(HMI)，控制器內(nèi)部的系巳全部都可以集成，只要無需需要外接一個常規(guī)的普通觸摸顯示屏或設(shè)備操作即可。4.4運動控制模塊軟件設(shè)計對于手握式機器人來說，其運動控制主要包括兩個方面。其中一個是控制機器人的速度和方向，也就是控制機器人的驅(qū)動滾輪。同時，升降機構(gòu)的控制，即電動汽缸的控制，可以實現(xiàn)車床的升降。4.4.1電機轉(zhuǎn)速閉環(huán)控制算法設(shè)計電機傳統(tǒng)的閉環(huán)控制算法一般采用PID控制。在整個控制過程中就不能進行更改。PID控制技術(shù)成熟、結(jié)構(gòu)簡單，但由于負載變化、外部干擾等原因，容易改變控制系統(tǒng)的參數(shù)，難以滿足實際控制系統(tǒng)的要求。因此采用模糊PI控制算法來控制機器人電機的速度。4.4.2電機速度控制模塊設(shè)計設(shè)定機器人獲得和控制速度的周期為15ms。由于機器人收集到的信號是離散的，因此在程序中對電機的控制需要采用模糊PI控制。4.4.3電機方向控制算法設(shè)計機器人運動系統(tǒng)模型分析。操縱機器人的駕駛模式由兩個驅(qū)動輪驅(qū)動，所以轉(zhuǎn)向模式可以是差動轉(zhuǎn)向。首先是一個運動模型，理論上，機器人的運動模型告訴你當機器人沿著直線運動時，速度沒有偏差。左輪和右輪之間速度差一定，機器人的路徑就會變成圓形運動。VL=VR，機器人就在原地旋轉(zhuǎn)因此，當機器人存在位置偏差時，我們可以通過調(diào)整機器人兩輪之間的速度差△V來控制機器人位置的偏轉(zhuǎn)角度。4.5無線通信模塊軟件設(shè)計處理機器人的無線通信模塊由上位計算機終端、無線路由器、串行無線傳感器和機器人控制系統(tǒng)組成，通信傳輸采用透明傳輸模式。在通信過程中，雙方必須遵循一定的協(xié)議進行通信，以保證正常的通信。通信協(xié)議由多個字節(jié)組成，并采用固定長度框架結(jié)構(gòu)。格式為“幀頭+數(shù)據(jù)位+校驗位+幀尾”。(1)機器人接收指令在嵌入式系統(tǒng)中，無線通信模塊的功能是接收上位機向機器人發(fā)送控制指令，然后將機器人的各種信息傳送給上位機，再通過dartAo模塊將數(shù)據(jù)傳送到串口，再傳送數(shù)據(jù)。通過串口轉(zhuǎn)換器到上層計算機。轉(zhuǎn)換器的傳輸速率被設(shè)為115200，定義的數(shù)據(jù)格式見表4.1和4.2。表4.1后動／停止控制指令數(shù)據(jù)格式幀頭數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2校驗位幀尾Ｏｘｆｃ機器人編號啟動／停止ＣＲＣＯｘｒｆ表4.2目標位置控制指令數(shù)據(jù)格式幀頭數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2校驗位幀尾Ｏｘｄｆ化材機器人編號目的地ＣＲＣＯｘｄｆ(2)機器人發(fā)送指令處理機器人所發(fā)送狀態(tài)信息的數(shù)據(jù)幀格式，0x02表示電動推桿正在動，而6表示機器人的狀態(tài)。0x10為正常工作狀態(tài)，0X11為異常工作狀態(tài)，0x00為正常充電狀態(tài)。如果機器人不正常，需要檢查機器人。將數(shù)據(jù)幀發(fā)送到PC上機。表4.3接收信息數(shù)據(jù)格式幀頭數(shù)據(jù)1數(shù)據(jù)2數(shù)據(jù)3數(shù)據(jù)4數(shù)據(jù)5數(shù)據(jù)6校驗位幀尾Ｏｘｆｅ機器人編號位置速度電量舉升狀態(tài)機器人狀態(tài)ＣRＣ5搬運機器人控制系統(tǒng)調(diào)試5.1控制系統(tǒng)硬件調(diào)試首先調(diào)試機器人控制系統(tǒng)的硬件，以實現(xiàn)該機器人各模塊的正常工作。調(diào)試部分主要包括:主控制模塊調(diào)試，運動控制模塊調(diào)試，導(dǎo)航與位置模塊調(diào)試，安全規(guī)避模塊調(diào)試和無線通信模塊調(diào)試。5.1.1主控模塊測試電源模塊與后續(xù)電路和傳感器是否能正常工作直接相關(guān)，應(yīng)先檢查?？刂葡到y(tǒng)的硬件電路包括24V、5V和3.3v的電壓，并分別檢測電壓。第一，焊接24V電源接口、開關(guān)、24V絕緣電壓調(diào)節(jié)器模塊、tps7333等元件;然后用多點儀表測試控制板是否有短路。確認后按開關(guān)打開電源，并根據(jù)電源指示燈的指示燈來確定電源供應(yīng)裝置的狀態(tài)。在電源指示燈正確亮起時，請檢查電源模塊在默認情況下是否提供電源。然后使用電壓表測量每個模塊引腳的輸出電壓。實際測量的電壓如表5.1所示，并說明電源電壓是允許的。表5.1控制板電源模塊電壓測量值名稱實測電壓(V)輸入電壓24.22V轉(zhuǎn)5V模塊輸出5.084V轉(zhuǎn)3.3V模塊輸出3.311V5.1.2運動控制模塊調(diào)試運動控制模塊的調(diào)試要確定控制晶片輸出的PWM波形是否正常，電機是否正常工作，編碼器是否正常返回信號。編制計時器以觀察輸出PWM波形，以確定輸出信號波形是否正確，以及馬達速度是否隨負載周期的變化而改變。輸出波形的正確性可以通過示波器的波形波形來確定。5.2控制系統(tǒng)軟件調(diào)試控制系統(tǒng)軟件調(diào)試，主要通過ＩＡRＥｍｂｅｄｄｅ