【摘要】：全方位移動(dòng)機(jī)器人(以下簡(jiǎn)稱OMR)可以成為優(yōu)勢(shì)明顯的自動(dòng)導(dǎo)引小車(以下簡(jiǎn)稱AGV),而AGV又是智能物流領(lǐng)域的重要組成部分,有很大的發(fā)展?jié)摿�。本文旨在開發(fā)一種面向空間狹小環(huán)境的全方位移動(dòng)裝配機(jī)器人(以下簡(jiǎn)稱A-OMR),可應(yīng)用在工廠車間裝配環(huán)境和貨運(yùn)物流領(lǐng)域。文章重點(diǎn)研究基于多傳感器的控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)、軌跡跟蹤控制、目標(biāo)位置旋轉(zhuǎn)定位、協(xié)同裝配及避障等方法,最后通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了相關(guān)方法的有效性。首先,本文介紹了A-OMR的整體結(jié)構(gòu)。在綜合考慮各MY輪優(yōu)缺點(diǎn)的基礎(chǔ)上提出了雙球冠差動(dòng)式全方位輪(以下簡(jiǎn)稱DSCDOW)式結(jié)構(gòu)。該輪在結(jié)構(gòu)上做了很大改進(jìn),尤其是將傳統(tǒng)的串聯(lián)式安裝方式改為并聯(lián)式,并在四組DSCDOW組成的移動(dòng)平臺(tái)上搭建了具有兩個(gè)自由度的并聯(lián)操作機(jī)構(gòu)�；贏-OMR的整體結(jié)構(gòu),通過對(duì)移動(dòng)機(jī)構(gòu)與并聯(lián)舉升機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)學(xué)分析得到機(jī)器人的整體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。之后,搭建了機(jī)器人的控制系統(tǒng)。為保證穩(wěn)定性和實(shí)時(shí)性,開發(fā)了NI myRIO-1900微控制器為主控的控制系統(tǒng),該系統(tǒng)具有上層上位機(jī)、中層微控制器和底層驅(qū)動(dòng)器及多傳感器三層控制結(jié)構(gòu)。系統(tǒng)同時(shí)開發(fā)了基于LabVIEW的軟件系統(tǒng),實(shí)現(xiàn)人機(jī)交互功能。最后,提出了基于多傳感器的控制方法。軌跡跟蹤控制方法的實(shí)現(xiàn)應(yīng)用了紅外傳感器,結(jié)合機(jī)器人的全方位特性提出了圓周形紅外循跡陣列。為了提高循跡精度,對(duì)單層圓周陣列和雙層圓周陣列進(jìn)行了對(duì)比分析,得出采用雙層圓周陣列具有更高的循跡精度。進(jìn)而對(duì)軌跡特征進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì),得出了與雙層圓周陣列模塊相適應(yīng)的最佳軌跡寬度。基于以上的軌跡跟蹤控制方法,為使機(jī)器人能夠在目標(biāo)位置精確定位實(shí)現(xiàn)高精度裝配,提出了目標(biāo)位置旋轉(zhuǎn)定位方法,并對(duì)定位過程進(jìn)行了運(yùn)動(dòng)仿真,驗(yàn)證了該方法的有效性。此外,還對(duì)基于紅外循跡模塊的多傳感器協(xié)同裝配、避障等方法進(jìn)行了計(jì)算分析,并通過實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了以上方法的正確性。
[Abstract]:The omnidirectional mobile robot (OMR) can become the dominant automatic guided vehicle (AGV),) and AGV is an important part of the intelligent logistics field, which has great development potential. The purpose of this paper is to develop a kind of omnidirectional mobile assembly robot (A-OMR) which can be used in the assembly environment of factory workshop and freight logistics field. This paper focuses on the design of multi-sensor based control system, trajectory tracking control, target location rotation, collaborative assembly and obstacle avoidance methods. Finally, the effectiveness of the related methods is verified by experiments. Firstly, the whole structure of A-OMR is introduced. On the basis of considering the advantages and disadvantages of each MY wheel, a double spherical crown differential omnidirectional wheel (DSCDOW) structure is proposed. The structure of the wheel has been greatly improved, especially the traditional series installation mode has been changed to parallel mode, and a parallel operation mechanism with two degrees of freedom has been built on the mobile platform composed of four groups of DSCDOW. Based on the whole structure of A-OMR, the kinematics model of the robot is obtained by the kinematics analysis of the mobile mechanism and the parallel lifting mechanism. After that, the control system of the robot is built. In order to ensure stability and real-time, a control system with NI myRIO-1900 microcontroller as main controller is developed. The system has three layers of control structure: upper computer, middle-level microcontroller, bottom driver and multi-sensor. At the same time, the software system based on LabVIEW is developed to realize man-machine interaction. Finally, a multi-sensor based control method is proposed. The infrared sensor is used to realize the trajectory tracking control method, and a circular infrared tracking array is proposed based on the omnidirectional characteristics of the robot. In order to improve the tracking accuracy, the single-layer circular array and the double-layer circular array are compared and analyzed. It is concluded that the double-layer circular array has higher tracking accuracy. Furthermore, the trajectory characteristics are optimized and the optimal trajectory width is obtained, which is suitable for the double-layer circular array module. Based on the above trajectory tracking control methods, in order to enable the robot to accurately locate the target position to achieve high precision assembly, the target position rotation positioning method is proposed, and the motion simulation of the positioning process is carried out, which verifies the effectiveness of the method. In addition, the methods of multi-sensor cooperative assembly and obstacle avoidance based on infrared tracking module are calculated and analyzed, and the correctness of the above methods is verified by experiments.
【學(xué)位授予單位】：沈陽航空航天大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號(hào)】：TP242

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本文編號(hào)：2250094