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基于Mecanum轮的物流机器人控制系统设计_孙雷.pdf
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1、Application 创新应用78 电子技术 第 52 卷 第 5 期(总第 558 期)2023 年 5 月了仓储效率6。但有些小型物流中心货架间距小,自动导引车无法适应仓储狭窄的巷道。而货架位置的经常改变将引起导引车的路线改变与导引装置更换,费时费力。因此本文将设计一种适用于狭窄物流仓储环境下的小型化货物搬运智能机器人来解决该问题。2 系统功能需求及设计参数搬运机器人在仓储环境下搬运作业,货架间距1m,转弯时要控制转弯半径。因此提出如下功能需求:(1)搬运机器人实现在货架之间的直线行走,45转弯和直角转弯等。(2)搬运机器人实时显示运行速度,方便工作人员查看。(3)搬运机器人0.3m/s
2、匀速运行,可以自我调节速度。本设计运动平台尺寸长宽高为0.7m0.7m 0.4m。平台的长宽保证机器人内部电气元器件合理安装。平台高度保证人在货架上作业时堆放快件的舒适性。平台额定载重50kg,平台自重50kg。自重大,平台不容易倾倒。虽然降低了负载能力,但保证了货物的安全。3 控制系统方案设计能实现全方位移动的运动机构常采用三轮式或四轮式。机器人平台工作负载较大,为保证平台的稳定性与安全性,采用四轮组合驱动方式。该方式0 引言在互联网电商和中国制造2025的共同推动下1,物流行业获得飞速发展。传统的物流货物分拣依靠人力,效率低、工人苦、从业意愿弱,限制了物流行业的发展。搬运机器人也称AGV,
3、广泛应用于物流搬运。1 研究背景1959年AGV首次用于仓储自动化2,然后快速发展。2015年,美国亚马逊公司推出了一款具备智能导航功能的机器人“Kiva”,可以将货架整体抬起搬运,广泛应用于物流仓储货物搬运。美国Fetch Robotics公司也推出了成套的两款机器人Fetch和Freight。Fetch负责取货物,Freight负责货物的搬运3。2019年东京测量技术展览会上Fanuc推出了移动机器人RocoMoV,它可以全方位运行,最大搬运重量64kg;它体积小,狭窄通道下也可正常工作。国内AGV起步比较晚,但发展迅速。1995年我国的AGV技术出口韩国,标志着我国自主研发的机器人走向国
4、际市场4。苏州海豚之星的小海豚MP10S,是比较典型的搬运机器人。作为一款轻小型叉车AGV,主要应用于工厂内,转弯半径1m,额定负载1t5。沈阳新松的AGV平台,适用于大型仓储环境。最大负载500kg,可以分拣货物,提高基金项目:宿迁市指导性科技计划项目(Z2022102),宿迁学院人才引进科研启动基金项目(2023XRC004)。作者简介:孙雷,宿迁学院;研究方向:机器人控制系统。收稿日期:2023-01-12;修回日期:2023-05-12。摘要:阐述Mecanum轮的物流搬运机器人控制系统的设计,根据机器人技术参数需求,设计了机器人控制平台方案,分析轮系的受力特点,选定控制系统的器件及型
5、号。关键词:控制系统,Proteus仿真,Mecanum轮。中图分类号:TP242文章编号:1000-0755(2023)05-0078-03文献引用格式:孙雷.基于Mecanum轮的物流机器人控制系统设计J.电子技术,2023,52(05):78-80.基于Mecanum轮的物流机器人控制系统设计孙雷(宿迁学院,江苏 223800)Abstract This paper expounds the design of the control system of the logistics handling robot of Mecanum wheel,designs the robot con
6、trol platform scheme according to the requirements of the robot technical parameters,analyzes the force characteristics of the gear train,and selects the components and models of the control system.Index Terms control system,Proteus simulation,Mecanum wheel.Design of Logistics Robot Control System B
7、ased on Mecanum WheelSUN Lei(Suqian University,Jiangsu 223800,China.)Application 创新应用电子技术 第 52 卷 第 5 期(总第 558 期)2023 年 5 月 79加速度和承载能力强,运行稳定,在地面平整度不高环境下,适用性强。四轮Mecanum轮的排列方式有6种。本设计选用外八字形,对角两个轮子的小辊子轴线方向相同,形成合力大;该安装方式,便于实现轮系的运动控制。控制系统采用8位的89C51主控芯片,通过按键控制电机的运行,通过驱动器驱动电机运转,通过编码器获取电机的速度信息,经过数据处理后与要求速度进行比
8、对,LCD实时显示平台速度。4 受力分析及运动原理如图1所示,对单个轮子(轮1)进行受力分析可知,当轮 1 顺时针旋转时,轮子受到的反作用力F垂直轮子轴线方向,对力F进行分解,分力分别是沿辊子轴线方向的力 F1和辊子轴线垂直的力F27,由于力F1与地面给机器人平台的力相互抵消,所以电机驱动轮子时,只有分力F2作为主驱动力,推动机器人平台向 F2的方向运动。四个轮子不同的转向,可以实现机器人平台不同的运动方向。下面以直线前向运动为例分析如下。图2所示,展示了机器人平台前向直线运动时,四个轮子转向和轮子上小辊子轴线的方向,图中小椭圆表示小辊子的轴线方向。1轮、3轮小辊子的轴线方向相同,2轮、4轮的
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