搬運機器人控制系統(tǒng)設計與研究

（江西瑞林裝備有限公司，江西 南昌 330032）

搬運機器人在實際應用中，對于工業(yè)生產(chǎn)質(zhì)量的提升、生產(chǎn)效率提升以及生產(chǎn)服務成本的控制，發(fā)揮了重要的作用。在此背景下，關于影響搬運機器人運行質(zhì)量的控制系統(tǒng)設計，引起了廣泛的關注。因此在實際發(fā)展中，如何有效地進行搬運機器人控制系統(tǒng)設計，并且提升搬運機器人的運行質(zhì)量，則成為當前搬運機器人控制系統(tǒng)設計發(fā)展中主要研究的問題。筆者簡要剖析了搬運機器人控制系統(tǒng)設計，以盼能為相關搬運機器人的控制系統(tǒng)設計提供參考。

1 搬運機器人控制系統(tǒng)設計中的主要內(nèi)容分析

1．1 控制系統(tǒng)設計

搬運機器人控制系統(tǒng)在設計研發(fā)中，控制系統(tǒng)設計為重要的設計內(nèi)容。其中控制系統(tǒng)在設計中，分析搬運機器人的運行流程，設計人員通常采用PLC技術以及網(wǎng)絡技術進行其控制系統(tǒng)的設計研發(fā)。通過PLC技術、網(wǎng)絡技術以及可編程控制器的應用，達到對搬運機器人多組運行功能的集成化控制，同時對于搬運機器人運行中的靈活性提升，也發(fā)揮了重要的作用。另外，從技術的成熟度進行分析，PLC技術作為工業(yè)生產(chǎn)系統(tǒng)中常用的一類控制技術，其技術的應用發(fā)展較為成熟，因此，在搬運機器人控制系統(tǒng)設計中應用PLC技術，可行性高，且設計成本相對較低，對于搬運機器人后期的造價成本控制，也發(fā)揮了一定的作用。

1．2 傳感系統(tǒng)設計

搬運機器人在運行中，從其系統(tǒng)控制運行流程分析，主要的運行流程為：系統(tǒng)啟動-數(shù)據(jù)傳輸-數(shù)據(jù)處理-移動-機械手運行-搬運物品-移動-卸貨-回歸原處。其中，在軟件配合硬件運行的過程中，為確保其運行中的準確性，傳感系統(tǒng)設計則為重要的系統(tǒng)設計內(nèi)容。傳感系統(tǒng)在設計作業(yè)中，從搬運機器人的外觀造型以及搬運機器人的運行環(huán)境進行分析，主要結合網(wǎng)絡攝像頭、人工智能技術以及網(wǎng)絡技術、紅外探測技術、雷達探測技術，實施的傳感系統(tǒng)設計。其中傳感系統(tǒng)的設計及應用，降低了搬運機器人在運行中的誤差率，此外，對于搬運機器人運行中的安全性提升，也發(fā)揮了重要的作用。

1．3 機械系統(tǒng)設計

搬運機器人控制系統(tǒng)在設計中，機械系統(tǒng)設計為重點設計內(nèi)容。機械系統(tǒng)設計作業(yè)在實施中，從整體的系統(tǒng)組成方面分析，主要包括兩大模塊的設計。其一為機械硬件部分的設計，設計中主要包括機械手臂設計、軸承結構設計、承重結構設計、移動構件設計等方面的設計；其二為硬件控制系統(tǒng)的設計，通過傳感器、可編程控制器以及網(wǎng)絡線路的設計，達到對機械系統(tǒng)的運行控制。

1．4 探測系統(tǒng)設計

從搬運機器人的運行環(huán)境以及搬運機器人的運行控制邏輯進行分析，探測系統(tǒng)設計為搬運機器人控制系統(tǒng)設計中的重點內(nèi)容。探測系統(tǒng)設計作業(yè)在實施中，確保了搬運機器人的運行準確性和穩(wěn)定性，此外，也降低了搬運機器人在運行中出現(xiàn)的事故率。其中，從安全性以及技術成熟度的角度進行分析，當前在搬運機器人的控制系統(tǒng)設計中，關于探測系統(tǒng)的設計，主要通過應用紅外探測技術、雷達探測技術以及超聲波探測技術、結合傳感技術，進行設計的搬運機器人探測運行系統(tǒng)。

1．5 安全系統(tǒng)設計

從搬運機器人的運行工作環(huán)境進行分析，為確保搬運機器人在復雜環(huán)境中的運行穩(wěn)定性，安全系統(tǒng)設計則為重要的系統(tǒng)設計內(nèi)容。其中安全系統(tǒng)的設計作業(yè)實施，整體的設計邏輯較為復雜，從系統(tǒng)組成方面分析，包括兩大部分的設計。其一為外部安全設計，通過減少搬運機器人外觀棱角，尖角的方式，降低搬運機器人在運行中，發(fā)生撞擊或其他事件中的事故危害；其二軟件系統(tǒng)設計，軟件系統(tǒng)設計主要結合探測系統(tǒng)、傳感系統(tǒng)以及動力系統(tǒng)的配合調(diào)試，進行搬運機器人運行中避障功能，運行速度的實時控制和調(diào)整，同時達到提升裝置運行中的安全穩(wěn)定性。

1．6 定位系統(tǒng)設計

定位系統(tǒng)設計為搬運機器人控制系統(tǒng)設計中的重點內(nèi)容，其中定位系統(tǒng)設計的作用，主要表現(xiàn)為物品裝卸定位、避障定位、回歸定位、運行定位、隨機定位、遠程定位等方面。其中定位系統(tǒng)的設計，對于搬運機器人的運行靈活性、運行效率提升、運行安全性控制以及運行穩(wěn)定性提升，發(fā)揮了重要的作用。其中定位系統(tǒng)的設計，主要通過觸發(fā)性的探測系統(tǒng)設計、系統(tǒng)內(nèi)部地圖置入、固定定位地區(qū)設定以及智能定位系統(tǒng)設計進行的全系統(tǒng)定位設計。

1．7 動力系統(tǒng)設計

搬運機器人控制系統(tǒng)在設計中，動力系統(tǒng)設計為核心設計內(nèi)容。其中在具體的設計作業(yè)中，從當前普遍的技術發(fā)展趨勢以及安全控制的角度進行分析，搬運機器人動力系統(tǒng)的設計，主要應用的動力源為電能。因此，動力系統(tǒng)的設計主要為電動機設計、動力傳輸系統(tǒng)設計以及安全設計方面的內(nèi)容，其中常用的供電電源為：鋰電池或鉛酸電池。另外，安全設計方面的內(nèi)容，主要包括制動系統(tǒng)的設計以及安全防護方面的設計，主要為電池結構的防水防潮設計、電力線路的安全防護設計以及結構外部安全防護設計。

2 關于搬運機器人控制系統(tǒng)設計中的注意事項分析

2．1 系統(tǒng)可靠性檢測試驗

搬運機器人控制系統(tǒng)在設計中，其系統(tǒng)設計的可靠性檢測試驗，為系統(tǒng)設計中的重要注意事項。系統(tǒng)可靠性的檢測試驗作業(yè)實施，保障了搬運機器人運行中的安全性和穩(wěn)定性。其中在具體的可靠性檢測試驗中，主要的檢測試驗項目包括：軟件控制與硬件響應現(xiàn)狀測試、動力傳輸測試、構件配合狀態(tài)測試。具體測試中包括實驗室測試以及現(xiàn)場測試兩個板塊，其中現(xiàn)場測試應在實驗室測試完成后進行?，F(xiàn)場測試中主要針對搬運機器人在復雜環(huán)境中，各運行功能以及自動化功能運行狀態(tài)進行測試。

2．2 系統(tǒng)安全性檢測試驗

安全性檢測試驗從搬運機器人的運行控制邏輯以及現(xiàn)場環(huán)境進行分析，主要通過避障功能測試、機動性控制測試以及電氣系統(tǒng)測試方面進行落實。其中避障功能測試，主要通過在搬運機器人的運行坐標中，設置障礙物，測試搬運機器人的反應狀況，進行其系統(tǒng)設計質(zhì)量的評估。其次，機動性設計，主要針對搬運機器人的緊急制動功能進行測試，確保其在復雜運行環(huán)境中的運行安全性。另外，電氣系統(tǒng)測試，主要針對電能供應中的系統(tǒng)能耗、運行功率、電氣安全性方面進行測試。

2．3 軟件測試

搬運機器人控制系統(tǒng)設計在實際設計中，即為軟件結合硬件調(diào)試的總體系統(tǒng)設計。其中軟件測試則為系統(tǒng)設計中的重要注意事項，具體在軟件測試作業(yè)的實施中，測試人員主要針對軟件在超負荷運行環(huán)境下的運行狀態(tài)、運行控制準確性以及軟件配合硬件的自動化運行狀態(tài)進行檢測，以此完善地落實軟件測試作業(yè)。其次，分析通過軟件測試作業(yè)的實施，降低了搬運機器人在運行中的事故率，同時對于控制軟件的運行質(zhì)量提升，也發(fā)揮了重要的作用。

2．4 擴展性及兼容性測試

科技在不斷發(fā)展的過程中，軟件及硬件技術的提升、擴展性及兼容性為評估軟件及硬件應用質(zhì)量以及技術先進程度的重要指標。其中在搬運機器人的控制系統(tǒng)設計中，落實系統(tǒng)擴展性及兼容性的測試，則為重要的注意事項。其中擴展性及兼容性的測試，主要從硬件系統(tǒng)的設計技術、技術支持、接口支持、基礎協(xié)議支持以及可升級狀態(tài)方面進行測試和評估。其次軟件方面，主要從基礎的架構技術以及可擴展模塊接口的設計預留方面進行評估分析。通過系統(tǒng)的擴展性及兼容性測試，達到對控制系統(tǒng)性價比、銷售成本以及市場競爭力的有效評估，同時達到規(guī)范設計技術以及推動技術創(chuàng)新發(fā)展的目的。

3 結語

從當前搬運機器人控制系統(tǒng)的設計發(fā)展現(xiàn)狀以及搬運機器人在運行中的功能效果進行分析，實際發(fā)展中設計人員為有效的提升技術應用效果，同時增強控制系統(tǒng)的應用安全性，具體在搬運機器人控制系統(tǒng)的設計中，設計單位還應從控制系統(tǒng)的可靠性、安全性、擴展性、兼容性以及軟件測試方面進行發(fā)展。以此合理地提升控制系統(tǒng)應用質(zhì)量，同時減少因控制系統(tǒng)性能不足，造成的搬運機器人運行事故率高以及可靠性不足的現(xiàn)象。