毕业设计论文智能分拣机器人设计.docx

智能分拣机器人设计摘要物流行业蓬勃发展，也造成了市场对物流处理速度的要求极大提高。为了缓解物流产业的分拣和运输的压力，设计了一款能够实现智能分拣物流并将物流包裹运送到指定位置的全向运载式智能分拣机器人，创新性地将智能分拣和运载两个功能结合到一个机器人上。全向运载功能是通过麦克纳姆轮来实现，麦克纳姆轮结构的使用，使得机器人的运动更加灵活。机器人的控制模块包括超声波避障模块，红外循迹模块和视觉识别模块。机器人通过超声波避障模块识别障碍物并躲避障碍物，通过红外循迹模块实现智能循迹运行。视觉识别模块用于智能分拣部分，智能分拣机械结构使用滚珠丝杠结构做提升装置，通过视觉识别模块，识别物流包裹的形状和位置信息，并通过在丝杠低端装有的旋转平台来调节抓取和放置角度，再由主控芯片控制舵机夹紧机械手来抓住物流包裹。在识别物体的过程中，还能够获得物流包裹的信息，从而准确地将包裹运送到目标仓库。设计的机器人结构简单，维护方便，并且能够全程自动化运行，多台设备同时运行物流分拣运输效率极高，减少了人工投入和占地空间。关键词：智能分拣，全向运载，滚珠丝杠，红外循迹，超声波避障，视觉识别AbstractAsthevigorousdeve1opmentof1ogisticsindustry,thedemandfor1ogisticsprocessingspeedhasa1sogreat1yimprovedinthemarket.Inordertoa11eviatethepressureofsortingandtransportationinthe1ogisticsindustry,aninte11igentomnidirectiona1Carrierrobotisdesigned,whichcanrea1izesorting1ogisticspackagesinte11igent1yandtransportingthemtothespecify1ocation.Itcombinesthetwofunctions,innovative1ycombiningthetwofunctionsofinte11igentsortingandtransportationintoonerobot.Thepartofinte11igentcarrierusesmecanumwhee1storea1izeomnidirectiona1transportation,whichmakestherobot'smovementmoref1exib1e.Thecontro1modu1eoftherobotinc1udesu1trasonicobstac1eavoidancemodu1e,infraredtrackingmodu1eandvisua1recognitionmodu1e.Therobotcanidentifyandavoidobstac1esbyu1trasonicobstac1eavoidancemodu1e,andrea1izeinte11igenttrackingoperationbyinfraredtrackingmodu1e.Thevisua1recognitionmodu1eisusedfortheinte11igentsortingpart.Andthemechanica1structureofinte11igentsortingusesthestructureofba11screwasthe1iftingdevice.Throughthevisua1recognitionmodu1e,itcanidentifytheinformationabouttheshapeandpositionof1ogisticspackage,andthenadjusttheang1eofgrabbingandp1acingthroughtherotatingp1atforminsta11edatthebottomofthe1eadscrew,andthenthemaincontro1chipcontro1sthesteeringenginec1ampingmanipu1atortograspthe1ogisticspackage.Intheprocessofidentifyingobjects,theinformationOf1ogisticspackagescana1sobeobtained,sothatpackagescanbetransportedtothetargetwarehouseaccurate1y.Therobotisdesignedsimp1yinstructureandconvenientinmaintenance.Itcana1sorunautomatica11yinthewho1eprocess.Sothattheefficiencyof1ogisticssortingandtransportationisveryhighwhenmu1tip1eequipmentsarerunningatthesametime,whichreducesthe1aborinputandspaceoccupation.Keywords:Inte11igentsorting,omnidirectiona1transportation,ba11screw,infraredtracking,u1trasonicobstac1eavoidance,visua1recognition摘要I1绪论112课题背景113选题的意义21.4物流分拣机器人国内外研究状况32机器人机械系统总体设计方案72.1全向运载式智能分拣机器人的工作环境72.2机械系统设计82. 3行走系统设计83. 4提升机构总体方案123机械部分的设计与选型153.1滚珠丝杠传动部件的计算与选型153. 2滚珠丝杠步进电机的计算与选型183. 3滚珠丝杠联轴器的选型与计算223. 4减速器的设计与计算234. 5机械手处舵机的选型344全向运载智能分拣机器人控制系统总体设计方案364.1控制系统设计目标364. 2主控制器选择364. 3避障系统设f364. 4视觉识别模块的选择445. 5电源模块的选择445经济性分析456总结46参考文献48翻译部分52ContentsAbstract1Introduction11.1 Introduction11.28 ackground1USignificanceoftopicse1ection21.29 esearchstatusof1ogisticssortingrobotathomeandabroad32 Genera1designschemeofrobotmechanica1system72.1 Workingcondition72.2 Designofmechanica1system82.3 Designofwa1kingsystem82.45 e1ectionoftheovera11schemeaboutthe1iftingmechanism123 Designandse1ectionofmechanica1part153.!Ca1cu1ationandse1ectionoftransmissionpartsofba11screw153.2Ca1cu1ationandse1ectionofba11screwsteppingmotor183.3Se1ectionandca1cu1ationofba11screwcoup1ing223.4Designandca1cu1ationofreducer233.5Se1ectionofsteeringgearinmanipu1ator344 Overa11schemedesignofcontro1system364.1Objectivesofcontro1systemdesign364.2Se1ectionofmaincontro1chips364.3Designofobstac1eavoidancesystem364.4Se1ectionofvisua1recognitionmodu1e444.5Se1ectionofpowermodu1e446Economicana1ysis466Conc1usions47References481绪论1Introduction1. 1概述(Introduction)近年来，我国物流行业迅速发展，大量物流货资需要搬运，分拣和整理。物流行业也面临着人力成本巨大，物资转运成本提升的困难，使得物流行业的运作成本和行业压力逐渐增大。目前，物流分拣和搬运仍以人工为主，少数的大型物流公司会配备机器人分拣系统。前者速度慢、成本高、工作效率低，特别是一些特殊的节日会出现物流周转不畅的情况。为了缓解物流行业的人员需求并降低成本，智能分拣机器人技术的应用和发展是必然的，即能够实现智能分拣，并把分拣到的物资送到指定位置的机器人，它们高效、准确并能够长时间连续运作。1.2 课题背景(Background)技术在快速发展，我国的物流行业也紧随时代潮流，蓬勃发展。物流行业中所使用的技术越来越多，即技术也来越密集。高密度的技术使用范围使得劳动力为主的物流运输业逐渐被取代。各种技术和装备的使用，使得现代化的物流技术越来越普及，同时传统模式下的劳动力物流逐渐被淘汰，这也使得物流行业需要变得更加智能化，这样才能满足种类繁多的智能化需求。放眼整个市场，物流行业在很多方面被重视并得到很广泛的使用当下，其中包括一些具有如码垛、分拣等功能的智能机器人。劳动力占主导地位的行业被智能化现代化的物流机器人取代，这和中国的机器人研究越来越先进化有很大的关系。综合分析物流机器人得到发展的市场环境,能够得到以下两方面的原因：首先是随着中国的发展水平逐年上升，人们的生活水平升高，进而导致使用劳动力的成本越来越高，劳动力构成的物流的成本也逐年提高，这使得企业不得不考虑减少甚至是抛弃传统的物流方式；二是使用或者是研发物流机器人，都能够给物流公司或者是研发企业带来不菲的价值，并且能够获得除了机器人其他方面的技术盈利。当今社会的物流逐渐朝向大规模化发展,物流量的庞大使得传统的物流行业难以应对，传统的物流行业步进占地面积庞大,整理混乱甚至会出现错误的情况，这就使得电子商务对智能化物流的需求越来越高。物流的智能化带来的各种优点，如占地面积小，成本低等优点渐渐被越来越多的物流公司所接受，并扩大使用。在整个物流行业中，需要不同的物流机器人来分工协作，在种类繁多的续流机器人中，典型的代表便是能够实现智能分拣的分拣机器人。在物流行业蓬勃发展的同时面临着很大问题，这已经是传统物流行业所难以解决的困难，如随着市场化的发展，消费水平的提高，人力成本增加等各方面的巨大挑战。在困难中，所带来的机遇也很庞大。飞速发展的电商，促进了物流行业的快速发展，但也使得物流行业面临的压力也很巨大。能够解决这种矛盾的主要办法之一便是使用智能化的物流机器人，以自动化代替人工，不仅物流行业使用越来越多，这也是整个市场的发展方向。所以为了市场的健康发展，因此应该刻不容缓地进行物流行业的转型升级。面对如此大的市场并且其所能带来的巨大红利，国家也抓住了这次物流转型时间节点，为了创造良好的市场环境，发布了很多有利于促进电商行业和物流行业市场健康且快速发展的政策文件，如关于推进工业机器人产业发展的指导意见。它们都