基于ROS的码垛机器人运动仿真及轨迹规划中绪论

第1章绪论
1.1课题来源及研究的背景和意义
1.1.1课题来源
本研究课题来源于国家863项目“经济型码垛机器人本体结构优化设计(项目编号2013AA040902-2 )"，在实验室码垛机器人结构设计基础上，基于机器人操作系统ROS(Robot Operating System)建立码垛机器人运动仿真系统，进行了机器人轨迹规划研究，实现机器人运动仿真实验。

1.1.2研究的背景和意义
随着机电技术与机器人技术的快速发展，企业对于生产效率的需求，给工业机器人的发展提供了良好环境，工业机器人应用较为广泛，工厂中的码垛搬运就是其中一个重要用途。人工码垛搬运作业由于强度大，作业方式单一，效率较低，以及人工成本的增加，使得工厂对码垛机器人的需求增加，通过采用码垛机器人代替人工作业，得益于码垛机器人的占地面积小、作业范围广、多生产线作业等特点，不仅可以提高作业效率、实现生产线柔性化加工以及减少人工成本，而且能够提高作业稳定性进而提高生产产品的质量。
由于码垛机器人工作速度高，在运动过程中，由于机器人大的加减速和位姿的快速变化，导致伺服电机承受较大的惯量和负载波动的冲击，如果加速度控制参数不匹配将会导致刚性冲击或柔性冲击的产生，从而各关节伺服电机的实际位置轨迹与期望轨迹产生偏差，从而导致码垛机器人末端运动轨迹跟踪精度降低。对码垛机器人进行轨迹规划，实现关节加速度的平滑变化，避免产生柔性冲击，而且根据位姿的变化，使得运动路径尽可能的便捷。
机器人操作系统ROS依托于点对点的设计、多种编程语言良好运行、免费开源、易拓展性等特点，目前有多家研究单位与公司进行相关研究。但是在工业机器人上面的研究相对较少，通过在ROS仿真系统中，可以实现对机器人的运动建模，完成运动轨迹规划以及编程控制，而且可以通过RViz 3D可视化工具将机器人的运动实时显示出来，从而有利于解决机器人在实际运动过程中可能存在的问题。
综上所述，开展码垛机器人基于机器人操作系统ROS模型构建仿真以及轨迹规划研究是很有意义的。