物料搬运移动机器人的优化设计

摘要

工业4.0的提出，带来了“智能工厂”和“智能生产”的两大发展主题，传统工业正在经受着一场自动化和智能化的变革。项目设计了一款基于激光和视觉导航的物料搬运移动机器人。本文在项目设计基础上对机器人进行机械和控制系统的优化设计，使其性能更加完善，可靠性更高，并开展了一系列实验验证。同时，设计实现了物料搬运移动机器人与智能生产线的系统集成，适应自动化柔性生产线的生产需要。
　　首先，机械系统部分，建立减震悬架系统的MATLAB仿真模型进行参数调试，对减震悬架机械机构进行优化设计并实验验证，减小移动机器人在行驶过程中的振动，为传感器件提供稳定可靠的工作环境。
　　其次，控制系统部分，本文设计开发无线遥控模块，实现对机器人的远程手动控制;增加触摸屏显示的内容和可操作的功能，改善人机交互体验;提高运动控制算法的精度，从而优化机器人加减速运动曲线。
　　最后，在移动机器人与智能生产线的系统集成部分，设计PLC之间无线调度的程序，实现了西门子PLC间的无线通信，并且实际应用到移动机器人中。编写智能生产线的系统管理的上位机软件，实现车间的在线监控与回放、移动机器人在车间的行驶路线、生产量的实时报表和保存。在红外导航的基础上，设计转向和超声波避障的程序，实现移动机器人遇障停车，为该移动机器人在智能生产线间的无人运行提供了可能性。

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致谢

摘要

第一章 绪论

1．1 课题的背景和意义

1．2 国内外移动机器人平台简介

1．3 物料搬运移动机器人的发展趋势

1．4 智能车间介绍

1．5 本文主要内容

第二章 移动机器人悬架设计

2．1 悬架的机械结构

2．1．1 弹性元件

2．1．2 减振器

2．1．3 导向机构

2．2 道路功率谱函数

2．3 MATLAB仿真模型

2．3．1 MATLAB SIMULINK仿真模块

2．3．2 建立系统运动方程

2．4 参数调试和仿真结果

2．5 悬架减振性能改善实验验证

2．5．1 实验原理与步骤

2．5．2 实验情况与分析

2．6 本章小结

第三章 基于PLC的控制系统设计

3．1 基于触摸屏的人机交互

3．2 无线手柄控制

3．3 限速控制

3．4 本章小结

第四章 物料搬运移动机器人与智能生产线的系统集成

4．1 无线通信方案设计

4．1．1 无线通信方案的选择

4．1．2 多PLC间的无线组态

4．1．3 PLC通过Wi-Fi通信的编程

4．2 智能生产线控制系统编程

4．2．1 组态王与PLC进行连接

4．2．2 集成系统界面的编程

4．3 物料搬运移动机器人的导航及避障

4．3．1 物料搬运移动机器人的红外导航与转弯

4．3．2 物料搬运移动机器人的超声波避障

4．4 本章小结

第五章 总结与展望

5．1 总结

5．2 展望

参考文献

攻读硕士学位期间的学术活动及成果情况