本文選題：機(jī)器人系統(tǒng) + 運(yùn)動控制�。� 參考：《山東建筑大學(xué)》2017年碩士論文

【摘要】：碼垛機(jī)器人作為物流行業(yè)重要的搬運(yùn)工具,正在被廣泛的應(yīng)用到不同領(lǐng)域的工業(yè)現(xiàn)場。碼垛機(jī)器人向開放式貨車車廂直接進(jìn)行碼垛裝車作業(yè)可以大大簡化運(yùn)輸流程,從而提高運(yùn)輸效率,受到人們的青睞。很多自動化裝車領(lǐng)域的研究,在智能化開發(fā)和應(yīng)用水平上暴露出很多不足,目前沒有一種能夠滿足裝車領(lǐng)域的高效智能的碼垛機(jī)器人。為了解決自動化設(shè)備對貨車車廂的定位精度差、效率低下等問題,提出了一種智能化視覺車輛定位碼垛裝車機(jī)器人控制系統(tǒng)。本文根據(jù)實際工業(yè)現(xiàn)場應(yīng)用的功能和技術(shù)需求,設(shè)計了基于PC運(yùn)動控制器裝車碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)方案。該控制系統(tǒng)方案提出含有車輛定位功能的控制系統(tǒng)總構(gòu)架,硬件上由工業(yè)相機(jī)、工控機(jī)、運(yùn)動控制器及其外圍設(shè)備構(gòu)成,設(shè)計并完成硬件系統(tǒng)電氣原理圖搭建。以模塊化的原則構(gòu)造軟件控制系統(tǒng)構(gòu)架并以此為總線,以運(yùn)動控制子系統(tǒng)、裝車定位子系統(tǒng)、通訊模塊、人機(jī)交互界面等展開論文研究脈絡(luò)。構(gòu)建和研究碼垛機(jī)器人運(yùn)動控制子系統(tǒng),結(jié)合項目研發(fā)的四自由度碼垛機(jī)器人本體,建立基于D-H法的機(jī)器人運(yùn)動模型,研究運(yùn)動學(xué)分析和空間分析。為碼垛裝車的空間和規(guī)劃開展進(jìn)行前期理論鋪墊,進(jìn)行簡潔合理的碼垛機(jī)器人運(yùn)動學(xué)規(guī)劃,提高碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)在裝車時的柔性和效率。構(gòu)建基于PC的裝車碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)定位子系統(tǒng),采用單目視覺的定位方案。通過JAI高性能工業(yè)相機(jī)采集放置在規(guī)定位置的貨物圖片,在VC++6.0添加HALCON和OPENCV圖像庫文件進(jìn)行編程,采用基于模板的圖像匹配處理算法,確定貨物在圖像視覺坐標(biāo)系下面的位姿。在對視覺圖像坐標(biāo)數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)學(xué)變換之后求在機(jī)器人坐標(biāo)系下坐標(biāo),推導(dǎo)出貨車車廂在機(jī)器人坐標(biāo)系下面的位姿。最后,設(shè)計裝車方案并依據(jù)車廂體積設(shè)計對角式的啟發(fā)式裝車規(guī)劃路徑,模擬工業(yè)現(xiàn)場搭建碼垛裝車平臺。通過碼垛裝車機(jī)器人控制系統(tǒng)進(jìn)行定位實驗和裝車規(guī)劃實驗,對裝車定位數(shù)據(jù)和碼垛裝車的貨物目標(biāo)位置數(shù)據(jù)進(jìn)行分析,驗證并解決了該裝車碼垛機(jī)器人控制系統(tǒng)的可行性和精確性問題。
[Abstract]:As an important handling tool in logistics industry, palletizing robot is widely used in different fields.The palletizing robot can greatly simplify the transportation flow and improve the transportation efficiency by directly carrying out palletizing and loading operations to the open freight cars, which is favored by people.Many researches in the field of automatic loading have exposed many shortcomings in the level of intelligent development and application. At present, there is not a highly efficient and intelligent palletizing robot that can satisfy the loading field.In order to solve the problems of poor positioning accuracy and low efficiency of automatic equipment to the carriage of freight cars, an intelligent robot control system for positioning and palletizing of visual vehicles is proposed in this paper.According to the function and technical requirement of the practical industrial field application, this paper designs the control system of the loading and palletizing robot based on the PC motion controller.The general frame of the control system with vehicle positioning function is put forward. The hardware is composed of industrial camera, industrial control computer, motion controller and its peripheral equipment. The electrical schematic diagram of the hardware system is designed and completed.Based on the principle of modularization, the framework of the software control system is constructed and used as the bus. The research context of the paper is carried out with the motion control subsystem, the loading positioning subsystem, the communication module, the man-machine interface, and so on.The motion control subsystem of palletizing robot is constructed and studied. Combined with the four-degree-of-freedom palletizing robot ontology developed by the project, the robot motion model based on D-H method is established, and kinematics analysis and spatial analysis are studied.In order to improve the flexibility and efficiency of the palletizing robot control system, the space and planning of palletizing loading can be carried out in the early stage, and the kinematics planning of the palletizing robot can be carried out in a concise and reasonable way to improve the flexibility and efficiency of the palletizing robot control system.The positioning subsystem of the control system of palletizing robot based on PC is constructed, and the positioning scheme of monocular vision is adopted.Through JAI high performance industrial camera to collect the goods picture placed in the specified position, add HALCON and OPENCV image library files in VC 6.0 for programming, adopt the image matching processing algorithm based on template.Determine the position and orientation of the goods under the image visual coordinate system.After the mathematical transformation of the coordinate data of the visual image, the coordinate is obtained in the robot coordinate system, and the position and pose of the truck carriage under the robot coordinate system are deduced.Finally, the loading scheme is designed and the diagonal car planning path is designed according to the volume of the car, and the stacking loading platform is built by simulating the industrial site.The positioning experiment and loading planning experiment are carried out through the control system of palletizing robot, and the loading location data and cargo target position data of palletizing vehicle are analyzed.The feasibility and accuracy of the control system are verified and solved.
【學(xué)位授予單位】：山東建筑大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2017
【分類號】：TP242

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本文編號：1739477