第一章 绪论 

1。1 选题的目的与意义 

1。1。1 选题的背景及研究意义 

机器人行业的发展水平直接代表了一个国家自动化程度的高低，对提高国家的 整体制造能力有重大影响，必须引起足够的重视[1]。资料表明 2014 年我国共售出数量约为全球销售量的四分之一的工业机器人，而到 2015 年底，中国安装的工业机器 人数量全球最多，我国已然成为一个机器人大国。但目前国内还不能生产出与国外 同一水平的机器人产品，尤其是在机械臂行走精度、关节旋转速度和最大承载能力 等方面还存在不小的差距。因此加紧研究高精度机器人控制技术对增强我国的综合 实力具有重要意义。 82692

在 Mecanum 轮问世之后，许多高校、公司和研究机构在此基础上进行了非常多的研究和使用，Mecanum 轮被广泛的应用到各个领域，开发的产品包括叉车、自动 引导车、运输车、竞赛机器人等。我们当代大学生理应对此进行学习研究。机器人 控制系统是使机器人完成指定动作的核心，还有很多需要继续探索的地方。例如： 如何提高机器人运行的平稳性，提高其负载能力；如何提高机器人的运动速度；如 何优化机械手的运行轨迹；如何提高控制精度。本课题将尝试对这些问题做出探究， 也为将来对机器人控制系统的进一步研究奠定基础。 

1。1。2 选题的目的 

由于工业机器人具有诸多优良特性，它也被应用到更广泛更复杂的环境中，这 就需要机器人与其他设备配合使用。比如在自动化生产线上，需要将工件从一条生 产线拿到另一条生产线上，这就要求机器人需要同时具备移动和操作的功能。传统 移动机器人的运动部件一般是普通轮组、履带轮组和旋转关节，轮式机器人结构简 单、运动灵活，适合用作全向移动机构，还省去了转向机构。全向移动机构可以在 平面上方便地实现普通轮式移动机器人不具备的横向侧移功能和零半径旋转功能， 这些功能极大地提高了移动机构的运动灵活性，在很多场合尤其是在仓库、厂房、 船舱等封闭狭小的空间内具有显著的优势。另一方面，工业机器人，又称机械手， 它是一种类似人的手臂、能在三维空间完成各种动作，可按程序执行动作的机电一体化设备。正是因为全向移动底盘和工业机器人都具有相当优异的性能，遂本团队 想强强联合设计一种全向移动搬运机器人，它由全向移动底盘和固定工位上的机械 手结合而成，可以代替工人进行货物的分类、搬运和装卸，以期提高轮式搬运设备 在狭小作业空间内的工作性能，改善轮式移动设备的运动效率及物品的搬运效率。 论文网

本团队课题共设置了五个毕业设计子课题，具体研究内容有：移动搬运机器人 的机械结构设计及其仿真研究、控制系统的设计与开发、基于 MATLAB+ADAMS 的移动 搬运机器人的联合仿真研究、面向全向移动平台的图像采集与处理系统设计、基于 STM32 微控制器的全向移动平台避障方法设计。本课题主要涉及机器人的控制系统 的软硬件设计，本毕业设计的目的就是使机器人在单片机的控制下按照要求完成指 定的动作，这就需要控制芯片对各运动部件进行位姿、速度和加速度的控制。常用 的控制方式包括开环控制和闭环控制两种，前者主要用于对控制精度要求不高的场 合：控制器发出信号给电机等装置驱动转动，但是这种控制方法一般会配备调速旋 钮等装置，在运动过程中由人观察被控对象运动情况，再调节旋钮直至目标转速， 这样也构成了闭环；后者往往使用传感器时刻检测电机的转速，并将转速值转换为 运动参数反馈给单片机参与控制，这种控制方法能保证电机转速就是期望转速，不 但控制精度高，而且提高了控制对象的自动化程度，本课题采用后者。四 Mecanum 轮的协同控制和六个步进电机联合控制是全向移动搬运机器人实现功能的关键环节。 在多电机协同控制过程中，MCU 要同时处理多路控制信号，这对 MCU 的性能提出了 较高的要求。最后与其他同学一道对本机器人进行最终调试，测试其是否能完成总 体功能，结合其他同学做的三维建模与运动仿真结果设计全向移动搬运机器人的实 验方法，以测试机器人的运动性能，从而对全向移动搬运机器人的性能有更直观的 理解。同时也是为了发掘将全向机器人与现实生活完美结合的可行性，改进移动平 台的运动性能。除此之外，还要让移动平台具有一定的载重能力，这样更加有利于 适应现在更高要求的应用场合。