嵌入式搬运小车硬件系统设计与路径规划研究开题报告

 2022-12-08 10:06:18

1. 研究目的与意义

1. 选题背景搬运机器人是可以进行自动化搬运作业的工业机器人。随着工业技术不断发展,以前由人力完成的零部件或成品的搬运工作已经逐步由搬运机器人代替完成,提高了企业的生产效率。最早的搬运机器人出现在1960年的美国,Versatran和Unimate两种机器人首次用于搬运作业。搬运作业是指用一种设备握持工件,从一个加工位置移到另一个加工位置。搬运机器人可安装不同的末端执行器以完成各种不同形状和状态的工件搬运工作,大大减轻了人类繁重的体力劳动。世界上使用的搬运机器人逾10万台,被广泛应用于机床上下料、冲压机自动化生产线、自动装配流水线、码垛搬运、集装箱等的自动搬运。部分发达国家已制定出人工搬运的最大限度,超过限度的必须由搬运机器人来完成。2. 选题目的搬运机器人是近代自动控制领域出现的一项高新技术,涉及到了自动控制技术,传感器技术,单片机技术和计算机技术等学科领域。它的优点是可以通过编程完成各种预期的任务,在自身结构和性能上有了人和机器的各自优势,尤其体现出了人工智能和适应性。此次选题目的在于以轮式小车为平台搭建基于嵌入式系统的搬运机器人,利用软件MTALAB编程完成搬运小车的避障和路径规划,以此选择最优路径。本课题从系统的整体设计、电路设计、路径规划等方面实现一种更为高效的搬运小车方案。3. 选题意义本课题设计的基于嵌入式系统的搬运机器人,以轮式小车为基础,操作简单,实用性强,通过路径规划实现更加快捷的搬运操作,为实现自主导航打下基础。该搬运小车可以广泛应用于自动生产线上小型货物的搬运,特别是在有毒有害、易燃易爆等特殊环境内代替人工完成搬运工作,是一种非常有前途的物流运输设备,它的应用可以极大地提高生产自动化程度和生产效率。

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2. 研究内容与预期目标

1.研究内容(1)研究搬运机器人控制器硬件。

(2)研究搬运机器人避障与路径规划方法。

(3)利用MATLAB编程实现搬运小车路径运行算法。

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3. 研究方法与步骤

1. 研究方法(1)文献研究法。

根据一定的研究目的或课题,通过调查文献来获得资料,从而全面地、正确地了解掌握所要研究问题的一种方法。

通过该方法了解搬运小车的历史和现状,给予课题实验与研究方向的引导。

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4. 参考文献

[1] 李磊,叶涛,谭民等.移动机器人技术研究现状与未来[J].机器人,2002, 24(5),475-480 [2] 张捍东,郑睿,岑豫皖.移动机器人路径规划技术的现状与展望[J],系统仿真学报, 2005,17(2),439-443 [3] 曲道奎,杜振军,徐殿国等. 移动机器人路径规划方法研究[J],机器人, 2008,30(2),pp.97-106 [4] 孔峰,陶金,谢超平. 移动机器人路径规划技术研究[J],广西工学院学报, 2009, 20(4),pp.70-74 [5] 乔慧芬.机器人路径规划算法研究[D],中北大学工程硕士学位论文, 2015[6] 任仕玖. 变电站巡检机器人双目视觉导航系统设计与实现[D],西南科技大学硕士学位论文,2011 [7] 李向东,鲁守银,王宏等.一种智能巡检机器人的体系结构分析与设计[J],机器人, 2005, 27(6), pp.502-506 [8] 周立辉,张永生,孙勇等.智能变电站巡检机器人研制及应用[J],电力系统自动化, 2011, 35(19), pp.85-86 [9] 田泽.嵌入式系统开发与应用教程[M],北京:北京航空航天大学出版社, 2010[10] 叶聪红,徐文龙,王效杰等.两轮驱动小车系统的设计实现及其路径规划[J],航天制造技术, 2005, (5), 19-21 [11] 李擎,张伟,尹怡欣等.一种用于最优路径规划的改进遗传算法[J],信息与控制, 2006, 35(4), pp.444-447[12] 赵彬,高宏力,张艳荣等.搬运机器人控制系统设计[J],机械设计与制造, 2014, (12), pp.183-186

5. 工作计划

(1)2022.01.18-2022.03.06 查阅资料,填写开题报告,完成外文资料的翻译; (2)2022.03.07-2022.03.20 熟悉MATLAB语言开发环境; (3)2022.03.21-2022.03.31 研究基于嵌入式系统的搬运机器人控制器硬件,包括通信模块、驱动模块和输入输出模块的设计; (4)2022.04.01-2022.04.30 MATLAB编程实现基于搬运机器人避障与路径规划算法; (5)2022.05.01-2022.05.10 调整并完善设计,资料收集,撰写论文提纲; (6)2022.05.11-2022.06.10 整理设计文档,撰写毕业论文,准备论文答辩。

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