火工品运载机器人RY1的设计与研究

论文摘要

随着我国经济的高速发展,各行业对于火工产品的需求量逐渐增加,火工产品的生产规模也随之不断扩大,由此对民爆行业的生产也提出了更高的要求,又由于火工工业生产的产品是各种类型的炸药、雷管、导爆索,而国内的民爆企业的生产方式在大部分场合还采用半自动化和人工方式,火工品的原料和产品的运输主要还是靠人工运输的方式,火工产品及其原料都是易燃易爆物,这样给工人的人身安全和生产过程带来了极大的威胁。在国内的火工生产行业中率先使用机器人运载技术,将可以解决实现具有高度危险性的火工原料和产品的生产线之间的运输问题,从人工运输转向机器人运输,实现运输自动化,由于机器人的定位精度高,可以使机器人在运输过程中保持一定的距离,达到运输过程的安全间隔,实现事故危害的最小化,从经济效益方面来讲,使用机器人运载将大大减少企业用于人员的开支,提高生产效率,增加效益。本文对火工品运载机器人RY1的机械结构、体系结构、运动轨迹和避障技术以及上位机软件的设计进行了一系列的研究。根据火工品运载机器人的设计要求采用四轮驱动和前后独立转向的轮子设计结构,对其各驱动电路和换向等电路进行了设计和研究,根据它的工作环境和特点对RY1采用扩展卡尔曼滤波法进行建图与定位和人工势场法进行路径规划的理论研究,采用了贝叶斯方法将超声波传感器获取的数据进行融合,根据融合结果判断机器人所处的环境,做出相应的决策,实现障碍物的探测,从而使机器人实现避障行进。提出了一种“S型曲线”算法,有效地控制了轮式机器人的转弯行进,使得机器人在避障时能够平稳运行,完成了PWM的软件设计、机器人小车如何寻迹的软件设计和行进避障软件的设计等.

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• 1.1 综述
• 1.2 移动机器人国内外发展现状
• 1.2.1 国外移动机器人的发展
• 1.2.2 国内移动机器人的发展
• 1.3 移动机器人的几个关键技术及发展趋势
• 1.3.1 移动机器人的几个关键技术
• 1.3.2 移动机器人的发展趋势
• 1.4 课题研究背景及意义
• 1.5 论文的主要工作内容
• 第二章 RY1 的结构设计与研究
• 2.1 机械结构设计
• 2.1.1 机械结构设计的技术要求
• 2.1.2 机器人RY1 的轮系的研究
• 2.1.3 操舵机构的研究
• 2.1.4 驱动电机的选择
• 2.1.5 驱动机构的研究
• 2.1.6 RY1 的车体形状的研究
• 2.1.7 电源的选择
• 2.2 运载机器人的体系结构研究
• 2.3 小结
• 第三章 RY1 的硬件电路的设计与研究
• 3.1 RY1 的机器人系统硬件设计
• 3.2 手动操作下的硬件电路研究
• 3.2.1 十二路接收控制器
• 3.2.2 手自转换电路的设计
• 3.2.3 手动下调速电路的设计与研究
• 3.3 自动操作下的硬件电路研究
• 3.3.1 研华运动控制卡 USB4711A
• 3.3.2 灰度传感器的研究
• 3.3.3 超声波传感器分析与研究
• 3.3.4 光电编码器的研究
• 3.3.5 角位移传感器的研究
• 3.3.6 驱动电路的设计与研究
• 3.4 小结
• 第四章 RY1 的运动与避障技术的研究
• 4.1 RY1 的定位、路径规划和多传感器信息融合技术的研究
• 4.1.1 定位、路径规划和信息融合三者之间的关系
• 4.1.2 RY1 的定位的研究
• 4.1.3 RY1 的路径规划的研究
• 4.1.4 RY1 的多传感器信息融合技术的研究
• 4.2 RY1 的避障技术的研究
• 4.3 小结
• 第五章 RY1 的系统的软件设计
• 5.1 Labview 的简介
• 5.1.1 Labview 的概述
• 5.1.2 Labview 的特点
• 5.2 通用串口总线
• 5.2.1 通用串口总线简介
• 5.2.2 通用串口总线的数据传输
• 5.2.3 通用串口总线的总线协议
• 5.3 RY1 的运动控制的软件设计
• 5.3.1 RY1 的寻迹运动的软件设计
• 5.3.2 RY1 的调速的软件设计
• 5.3.3 RY1 的行进子程序的软件设计
• 5.4 小结
• 第六章 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 论文创新点
• 6.3 展望
• 参考文献
• 附录
• 攻读硕士学位期间发表的论文
• 致谢