基于PLC的档案馆巡查机器人车体控制系统的研制

摘要

在科技飞速发展的今天，移动机器人在日常生活中的应用越来越广泛。为提高工作效率和质量，改善生活、工作条件，立足现有技术开发扩展移动机器人新的应用领域具有重要的现实意义。 在大型档案馆内，档案的检录、排序和上下架仍是手工进行，不但工作枯燥工作量大，而且难免出现个别的错漏。一旦档案排放出错，仅靠人工纠正，效率低下，难度很大。考虑到档案是放在统一尺寸的档案盒内保存，如果每个档案盒、档案架都有自己的数码标签，那么利用一套带有扫描设备的行走机器人，就可由机器人对档案架上的档案进行自主巡查纠错，配合扩展安装的机械臂还可以对档案盒进行上下架操作。 本文开发了一种基于PLC的档案馆巡查机器人车体控制系统，主要工作包括以下内容： (1)通过分析各种移动机器人的结构和应用特点、控制方案以及对机器人发展的关键技术，探讨了轮式移动机器人的发展和潜在应用市场。 (2)分析巡查机器人车体各个部分的技术要求，并设计轮式巡查车车体结构和驱动方案。 (3)选择超声波测距模块作为巡查机器人的感知部分，PLC作为控制部分，步进电机以及对应驱动器作为驱动部分，对各硬件部分的特点进行分析。 (4)对巡查工作中车体所需要的各种运动和控制进行分析，建立简单的差动行走理论模型。对单片机和PLC进行编程，使超声波测距模块的数据能传送给PLC，实现PLC控制部分对外界障碍环境的探测、感知；使PLC对驱动部分进行差动控制使得巡查车能够在平面障碍环境中根据事先设定的模式，可实现巡边行走，未知迷宫行走，示教行走等多种行走模式。 (5)进行巡边行走实验，观察巡查车的行走状况和对障碍物的反应，对个别参数进行调整优化。

目录

文摘

英文文摘

声明

第1章绪论

1.1引言

1.2机器人技术的发展

1.3移动机器人的分类

1.4移动机器人的应用

1.5移动机器人的控制

1.6移动机器人的国内外发展状况

1.6.1多传感器融合技术

1.6.2导航技术

1.7课题的来源及论文的主要研究内容

1.7.1课题的来源

1.7.2论文的主要研究内容

第2章档案馆巡查机器人车体总体设计

2.1行走车体的设计要求和技术参数

2.1.1技术要求

2.1.2 工作原理

2.2车体模型的机械结构设计

2.2.1总体结构

2.2.2传动机构

第3章巡查机器人车体控制系统硬件的选择与组成

3.1感知部分

3.1.1超声波测距技术

3.1.2超声波测距模块硬件组成

3.2驱动部分

3.2.1驱动电机的技术要求

3.2.2步进电机的工作原理和特点

3.2.3步进电机及其驱动器的选择

3.3控制部分

3.3.1 PLC主要功能

3.3.2 FP0-C16T特点

3.4单片机对PLC的数据传输模块

3.5巡查车体控制系统的硬件组成

第4章巡查机器人运动及控制分析

4.1车体运动分析

4.1.1直线运动

4.1.2原地转向和曲线运动

4.2运动控制分析

4.2.1差动驱动的运动分析

4.2.2差动驱动的控制分析

第5章巡查机器人行走控制的实现

5.1步进电机的PLC控制

5.1.1步进电机运行时的失步和误差

5.1.2步进电机的定向精度和转向速度

5.2 FP0的脉冲输出功能

5.3 PLC内部资源规划

5.4运动控制程序的实现

5.4.1直线行驶状态

5.4.2原地转向

5.4.3曲线行驶

5.5巡查机器人行走算法分析

5.5.1巡边行走模式

5.5.2迷宫行走模式

5.5.3示教行走模式

5.6超声波测距程序

5.7 PLC从单片机接收测距信息

5.7.1 PLC的通信定义

5.7.2单片机的通信定义

5.8巡边行走实验

第6章巡查机器人路径导航方案

6.1应用位置检测元件的控制系统

6.2自主导航系统

第七章结论与展望

7.1结论

7.2展望

参考文献

致谢