货物信息采集巡线机器人的设计和开发

摘要

本课题针对绿源企业实现仓库货物管理自动化的需求，设计开发了一种货物信息采集巡线移动机器人。该巡线移动机器人通过遍历仓储货位，自动获取货物信息，并通过无线方式将货物信息发送到上位机，上位机通过数据库技术对数据进行管理，实现对仓储货物的自动化管理过程。开发这样一种具有自主知识产权的巡线移动机器人具有良好的应用价值。 巡线移动机器人包括行驶机构子系统、控制子系统、信息采集子系统、通信子系统。行驶机构子系统保证巡线移动机器人以合理的运行方式运行；控制子系统实现巡线控制，并协调各予系统的工作；信息采集子系统完成仓储货物信息的获取；通信子系统通过无线方式完成与上位机的通信。 本文进行了巡线移动机器人的需求分析、总体方案设计和可行性论证，并对机器人的行驶机构、控制系统、信息采集系统和通信系统进行了详细的设计，完成各子系统的硬件电路设计及软件编程功能的实现。重点研究了货物定位问题，对条形码响应时间而造成的货位定位误差问题进行了详细的分析，提出了一种误差冗余的方法，有效地解决了货物定位问题。工业应用现场条件复杂，干扰因素多，针对在传输过程中出现的漏码问题，给出了有效的解决办法，确保了数据的准确传输。 实际使用说明所设计的行驶机构系统能够稳定地实现运动；信息采集系统能够正确地读取货物的条码信息；无线通信系统能够完成上位机的指令下传和数据的传输；控制系统能够稳定准确地按照规划的路径运动；上位机软件能够与DSP软件很好地协同工作，实现数据库管理和用户界面的各种功能。

目录

文摘

英文文摘

论文说明:图表目录

声明

第1章绪论

1.1本课题的来源和重要意义

1.2国内外概况和发展趋势

1.3本课题的主要工作

1.4论文的主要内容和结构安排

第2章系统设计

2.1系统总体方案设计

2.1.1方案选择

2.1.2系统的模块化结构

2.2设计任务

2.2.1行驶机构设计任务

2.2.2硬件设计任务

2.2.3软件设计任务

2.3设计方案

2.3.1机器人的行驶机构方案

2.3.2硬件设计方案

2.3.3软件设计方案

第3章机器人硬件系统设计

3.1核心处理器

3.1.1 TMS320F2812

3.1.2 JTAG接口电路殴计

3.2电机驱动

3.2.1调速原理

3.2.2 LMD18200工作原理

3.2.3电机驱动电路的实现

3.3电机测速

3.3.1码盘工作原理

3.3.2 QEP测速原理

3.3.3电路实现

3.4条码信息采集硬件设计

3.4.1条码扫描概述

3.4.2条码信息采集的实现

3.5无线通信的实现

3.5.1 ZJ863性能

3.5.2无线通信的电路实现

3.6系统电源模块电路设计

3.7硬件系统设计中需要注意的问题

第4章软件系统的实现

4.1软件开发环境

4.1.1 TMS320C2xx Code Composer介绍

4.1.2软件开发流程

4.2文件的组织

4.3主程序结构

4.3.1主程序流程

4.3.2相关中断及ISR

4.4初始化模块

4.4.1系统初始化

4.4.2通用定时器初始化

4.4.3 CMP全比较单元初始化

4.4.4 QEP初始化

4.4.5 SCI初始化

4.4.6 SPI初始化

4.4.7 XINTF初始化

4.4.8无线传输模块初始化

4.5速度调节模块

4.5.1测速实现

4.5.2控制算法

4.5.3电机驱动

4.6条码采集模块

4.6.1 SCI数据采集流程

4.6.2 SPI指令流程

4.7上位机指令的传输及漏码问题的解决

4.8货物定位模块

4.8.1货位信息的获取

4.8.2定位起点的确定

4.8.3货位误差判据的确定

4.9上位机软件设计

4.10软件设计中需要注意的问题

第5章实验测试及分析

5.1电机性能测试

5.2 PID速度跟踪测试

5.3无线数传通信测试

5.4不同速度下的扫码测试

5.5实际工作测试情况

结束语

参考文献

附录

致谢

在读期间发表的学术论文与取得的其他研究成果