码垛机器人控制系统的发展方向

本文主要探讨了码垛机器人控制系统的设计和实现方式。

首先，本文对于码垛机器人控制系统的总体方案和结构进行了分析，根据设计需求，保证机器人控制系统最终的通用性和可扩展性，采用了通用式PC工控主机和运动控制卡模式搭建本文的码垛机器人控制系统。之后对于系统的各个模块将要使用的部件进行了选择，并给出了详细的参数信息。

其次，码垛机器人控制系统中核心的问题主要有两个:第一，运动学模型的推导和建立;第二，轨迹规划问题。对于第一个问题，经过半个世纪的发展，在机器人领域对于机器人的坐标系建模己经有了完整的体系和成熟的方法，所以本文采用D-H坐标系法，根据其定义和本文中机器人的实际参数，建立了从笛卡尔坐标系到关节角空间坐标的正反解转换算法，并通过软件仿真验证了算法的正确性。对于第二个核心问题最优轨迹规划，本文对于传统的最优轨迹规划中，没有考虑码垛机器人作业中其他轨迹信息的利用的问题，做出了改进。在传统的轨迹规划算法中引入了基于R支配的多目标求解方法，将之前的轨迹规划结果作为参考点输入算法中，对进化的方向施加影响。同时为了提高轨迹规划的速度，采用R支配进行规划的轨迹，如果发现当前有大于一定比例的解在参考点附近，则停止进化，在解集中寻找一个解能够支配参考点，将此结果作为规划的结果，如果无法找到能够支配参考点的个体，则寻找离参考点最近的个体，并将其中优于参考点的目标分量替换到参考点中，之后利用这个参考点进行下一次的进化。在完成算法的设计之后，对算法进行了仿真实验，验证了其有效性。

最后，本文根据现有的软件工程的设计原则，对控制系统的软件结构进行了总体设计，并采用C#实现了完整的控制系统，并进行了码垛功能测试和重复定位精度测试。

 

本文对于码垛机器人的控制系统进行了设计和分析，基本达到了设计预期和效果，然而在工作中还是有几点不足，其主要为:

(1)控制系统运算速度不够高，硬件水平不能提供对大量高性能计算的支持。

(2)对于机器人的最优轨迹规划问题，针对进化算法的研究仍然不足，没有在其现有的基础上做出改进或者优化，使得其在算法的收敛性能和对解空间搜索的能力上有更多的提升空间。

故在今后的工作中，将会对上述的两点进行优化和改进。