基于物流终端的机器人控制系统的研究

作为一种用于智能仓储的移动机器人，自动导引车（Automated Guided Vehicle，简称 AGV）主要在物流系统中完成物料的自动运输，是集机械、电子、无线通讯等技术于一体的高度自动化产品 [1] 。机器人技术及相关产业在国务院公布的《中国制造2025》中被纳入国家大力推动重点领域突破发展规划，然而目前国内轮式移动机器人AGV 小车的技术不够成熟，特别是针对能够精确导航和定位的 AGV，国内仍没有掌握其关键技术，与国际水平有着明显的差距。在这种背景下，研究出高精度、高稳定性、高效率的 AGV 控制系统，具有重要的意义。基于以上现状，本文针对基于物流终端的机器人控制系统进行了研究。

(1) 本文对物流机器人 AGV 的控制系统进行了分析，对导航和定位模块、运动控制模块、货叉移载控制模块等 AGV 主要模块的功能进行了梳理。在国内外 AGV控制系统发展现状的基础上，重点对激光导引 AGV 控制系统进行研究。

(2) 本文首先对 AGV 系统的技术性能、技术参数和主要功能进行研究，梳理了导引方式、驱动方式、AGV 的控制机理。完成 AGV 控制系统的硬件设计方案和软件设计方案。

(3) 本文对 AGV 控制系统的硬件进行了设计，介绍了驱动控制器和转向控制器的工作原理，完成电气控制的原理设计、硬件选型，以及控制系统的硬件组态。以工业计算机为核心，通过 CAN 总线技术，实现主控制器与运动控制模块的通信；通过无线局域网技术，实现 AGV 与总控室的通信。

(4) 本文以 AGV 系统的功能需求和技术参数为参考，在硬件设计的基础上，完成 AGV 控制系统的软件设计，实现 AGV 的手/自动控制、通信和故障报警。根据物流系统中轮式移动机器人 AGV 的功能需求，应用 Visual Studio 2010 软件对 AGV 的工控机界面进行了设计，完成界面的状态显示、手动控制、重新加载地图、任务设置和激光防撞等功能。

(5) 本文对激光导引定位技术和基于单舵轮运动模型的追踪引导策略进行了研究，在此基础上提出新的目标参考点选择方法，提高了路径追踪的精度，实现 AGV的自动导航。

(6) 本文最后对轮式移动机器人 AGV 小车进行调试和性能分析，其路径位置误差不超过±10mm，角度误差保持在±0.3°。结果表明，该轮式移动机器人小车的控制系统达到了设计要求，满足物流机器人的性能需求。本机器人控制系统采用先进的激光导引技术实现高精度定位，创新性得引入CAN 总线技术实现主控制器与单舵轮驱动通信，同时提出一种新的路径追踪方法，提高了 AGV 行走精度。该控制系统应用的 AGV 具有良好的经济性，随着我国物流行业的不断发展，其应用将会更加广泛。