[35]。麥克納姆輪模型的優(yōu)點(diǎn)在于其全向移動性，這意味著使用麥克納姆輪模型的移動設(shè)備無需額外的轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)或復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)，減少了車輛故障率與重量，使車輛能夠適應(yīng)更加復(fù)雜多變的工作環(huán)境，提高了操作靈活性。通過控制每個電機(jī)實(shí)現(xiàn)不同轉(zhuǎn)動，可以控制麥克納姆輪模型實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)定位。因此，使用麥克納姆輪模型的移動設(shè)備在自動化工廠，物流倉儲得到廣泛使用，特別是在狹窄或運(yùn)動軌跡復(fù)雜的場景。通過對以上四種物理模型的分析與比較可得出，最適合STM32物料搬運(yùn)機(jī)器人的模型為麥克納姆輪模型。麥克納姆輪具有全向移動性、高效性、精準(zhǔn)定位性、微調(diào)能力高、對控制信號反應(yīng)迅速、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)，與物料搬運(yùn)機(jī)器人的機(jī)械臂配合使用，可以完成多領(lǐng)域，多方面的復(fù)雜場景應(yīng)用。6測試與仿真6.1仿真通過使用Protue8Professional對物料搬運(yùn)機(jī)器人繪制仿真，搭建了對應(yīng)的電路模型。因物料搬運(yùn)機(jī)器人需要移動并操控機(jī)械臂進(jìn)行物料搬運(yùn)，仿真中搭建了四個L9110控制四個直流減速電機(jī)；三個舵機(jī)控制著機(jī)械臂與機(jī)械爪的動作；一個PS2接口作為整個物料搬運(yùn)機(jī)器人的控制信號輸入端。在仿真過程中，對物料搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行多種功能的模擬測試，以確保其準(zhǔn)確性與可靠性，經(jīng)測試得到，物料搬運(yùn)機(jī)器人的電機(jī)模塊與機(jī)械臂模塊可以根據(jù)指令的改變其運(yùn)行狀態(tài)改變。并根據(jù)仿真結(jié)果對物料搬運(yùn)小車進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化，以提高其在物料搬運(yùn)過程中的穩(wěn)定性與準(zhǔn)確性。圖6.7為物料搬運(yùn)機(jī)器人仿真圖。圖6.7物料搬運(yùn)機(jī)器人的仿真Fig.6.7Simulationofmaterialhandlingrobot6.2測試遙控設(shè)備使用2節(jié)7號電池供電的PS2遙控手柄與2.4G無線接收器，可實(shí)現(xiàn)半徑10米的無線覆蓋。圖6.1是PS2遙控手柄。圖6.2是2.4G無線接收器。圖6.1PS2遙控手柄Fig.6.1PS2remotecontroller圖6.22.4G無線接收器Fig.6.22.4Gwirelessreceiver將整個機(jī)械臂框架搭建好并正確接線后，開始測試機(jī)械臂的性能。機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)使其能夠抬升、下放、前伸、回拉，預(yù)測機(jī)械臂可以完成相應(yīng)的搬運(yùn)動作。接通電源，連接無線遙控手柄，向下?lián)軇佑覀?cè)搖桿或按下右側(cè)X鍵，機(jī)械臂抬升；向上撥動右側(cè)搖桿按下△鍵，機(jī)械臂下放；向右撥動右側(cè)搖桿或按下?鍵，機(jī)械臂前伸；向左撥動右側(cè)搖桿或按下□鍵，機(jī)械臂回拉。將測試結(jié)果與預(yù)測結(jié)果進(jìn)行比對分析，機(jī)械臂的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)符合預(yù)期，能夠進(jìn)行對應(yīng)的動作，可作為機(jī)械爪的載體用來控制機(jī)械爪在不同的位置進(jìn)行物料抓取與放置，如圖6.3為機(jī)械臂不同狀態(tài)圖。圖6.3機(jī)械臂不同狀態(tài)Fig.6.3showsdifferentstatesoftheroboticarm機(jī)械爪相當(dāng)于人手，承擔(dān)著物料抓取與放置的功能，是整個物料搬運(yùn)機(jī)器人的重要組成部分。機(jī)械爪連接在機(jī)械臂的末端，兩個抓手可以張開與閉合，預(yù)測機(jī)械爪可以完成不同高度的物料抓放。將兩個物料分別放置在水平地面與高處，并設(shè)定一個位于水平面、一個處在高處的物料存放地點(diǎn)，接通電源，連接無線遙控器，按下右側(cè)1鍵，機(jī)械爪張開；按下右側(cè)2鍵，機(jī)械爪閉合。因此，該機(jī)械爪可進(jìn)行物料抓放動作。調(diào)整物料搬運(yùn)機(jī)器人至水平地面物料旁，按下右側(cè)2鍵，機(jī)械爪閉合，正確抓住物料，向下?lián)軇佑覀?cè)搖桿或按下右側(cè)X鍵，機(jī)械臂抬升，此時(shí)機(jī)械爪抓住物料至高處的物料存放地點(diǎn)，按下1鍵，機(jī)械爪張開，物料成功放置在指定位置。同理，調(diào)整機(jī)械爪至高處物料，按下遙控器按鈕，使機(jī)械爪抓取高處物料，帶動物料至水平地面放置點(diǎn)并成功放置物料。測試結(jié)果表明，物料搬運(yùn)機(jī)械爪與機(jī)械臂相互配合，可實(shí)現(xiàn)物料搬運(yùn)機(jī)器人對不同高度的物料進(jìn)行抓取并放置到不同高度的物料存放地點(diǎn)。如圖6.4不同高度物料抓取放置圖。圖6.4不同高度物料抓取放置Fig.6.4Graspingandplacingmaterialsatdifferentheights物料搬運(yùn)機(jī)器人使用麥克納姆輪，因此具有全向移動的能力，該能力可以在狹窄地域通行并可行駛在相對復(fù)雜的路面。預(yù)測物料搬運(yùn)機(jī)器人具有全向移動的特性。接通電源，連接無線遙控器，向上撥動左側(cè)搖桿或按下前進(jìn)鍵，物料搬運(yùn)機(jī)器人前進(jìn)；向下?lián)軇幼髠?cè)搖桿或按下后退鍵，物料搬運(yùn)機(jī)器人后退；向左撥動左側(cè)搖桿或按下左移鍵，物料搬運(yùn)機(jī)器人左移；向右撥動左側(cè)搖桿或按下右移鍵，物料搬運(yùn)機(jī)器人右移；按下左側(cè)1鍵，物料搬運(yùn)機(jī)器人向左原地旋轉(zhuǎn)；按下左側(cè)2鍵，物料搬運(yùn)機(jī)器人向右原地旋轉(zhuǎn)。根據(jù)測試結(jié)果分析，物料搬運(yùn)機(jī)器人可實(shí)現(xiàn)全向運(yùn)動。在較為平整的室內(nèi)搬運(yùn)場景中設(shè)置不同的障礙物，從而模擬狹窄地域。接通電源，連接無線遙控器，通過按下對應(yīng)的按鍵控制物料搬運(yùn)機(jī)器人通過不同的狹窄地域，測試結(jié)果表明，物料搬運(yùn)機(jī)器人移動靈活，反應(yīng)迅速。圖6.5機(jī)器人通過狹窄地域。圖6.5機(jī)器人通過狹窄地域Fig.6.5Therobotpassesthroughanarrowarea物料搬運(yùn)機(jī)器人使用直流減速電機(jī)，該電機(jī)有高扭矩輸出特性，能提高物料搬運(yùn)機(jī)器人的運(yùn)行穩(wěn)定性，四驅(qū)系統(tǒng)能夠使物料搬運(yùn)機(jī)器人有一定的障礙物通過性。測試時(shí)，在平整路面上設(shè)置橡皮等物體作為障礙物，在機(jī)械爪抓取物體的過程中控制物料搬運(yùn)機(jī)器人運(yùn)動，測試其在物料搬運(yùn)過程中通過與躲避障礙物時(shí)的整體穩(wěn)定性。接通電源，連接無線遙控器，控制物料搬運(yùn)機(jī)器人抓取物料并通過障礙物。結(jié)果表明，搭載了直流減速電機(jī)的麥克納姆輪物料搬運(yùn)機(jī)器人在抓取物料時(shí)可以在較為復(fù)雜的路面運(yùn)行且運(yùn)行穩(wěn)定。期間，物料搬運(yùn)機(jī)器人可正常運(yùn)動、停止、抓放物料。圖6.6搬運(yùn)物料通過惡劣路況。圖6.6搬運(yùn)物料通過惡劣路況Fig.6.6Handlingmaterialsthroughbadroadconditions結(jié)論本文根據(jù)論文選題，并搜集了當(dāng)前國內(nèi)外的物料搬運(yùn)控制系統(tǒng)現(xiàn)狀，與不同物料搬運(yùn)方式的特點(diǎn)進(jìn)行優(yōu)劣總結(jié)，確定了需要制作一種用于狹窄空間或危險(xiǎn)地帶的物料搬運(yùn)機(jī)器人，并講解了論文研究思路。其中主要工作包括：論文通過查閱資料得到了當(dāng)前物料搬運(yùn)形式由手動搬運(yùn)、半自動搬運(yùn)系統(tǒng)、全自動搬運(yùn)組成，并深入分析了這三種物料搬運(yùn)的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)。根據(jù)論文題目，通過查閱資料得到了以STM32為主控制器的物料搬運(yùn)控制系統(tǒng)在市場中的應(yīng)用，確定了論文的研究方向。將STM32F103C8T6作為主控芯片；選用L9110電機(jī)驅(qū)動芯片與麥克納姆輪作為整個系統(tǒng)的動力模塊；將MicroServo9gSG90伺服電機(jī)作為機(jī)械臂的動力單元，實(shí)現(xiàn)快速定位、強(qiáng)力抓??；供電模塊時(shí)12V三塊18650串聯(lián)電池。通過麥克納姆輪與機(jī)械臂相互配合，可以靈活的抓取物料。盡管本文對物料搬運(yùn)機(jī)器人進(jìn)行了設(shè)計(jì)，但發(fā)現(xiàn)在思路上或是結(jié)構(gòu)上仍有很多的不足之處。其一，麥克納姆輪與機(jī)械臂雖然可以靈活的搬運(yùn)物料，但是機(jī)械臂本身不能水平旋轉(zhuǎn)，遇到狹窄地域不能轉(zhuǎn)向且處在物料搬運(yùn)機(jī)器人身后的物料則無法實(shí)現(xiàn)搬運(yùn)。其二，機(jī)械爪的兩個抓手不能182°張開，對于較大的物料無法抓取。受限于機(jī)器人的使用材料與功率限制，面對體積小且質(zhì)量大的特殊物料，機(jī)械臂不能夠?qū)ζ溥M(jìn)行搬運(yùn)。其三，此物料搬運(yùn)機(jī)器人采用蓄電池供電，可以在醫(yī)院等有傳染性病菌的場所使用，但其電池容量較低，未設(shè)置對應(yīng)的磁吸充電設(shè)備，充電時(shí)需要手動接觸電池充電口，有概率感染病毒。其四，遙控設(shè)備采用2.4G無線通信，有效遙控距離約為10米，不能進(jìn)行遠(yuǎn)距離控制。因此，該物料搬運(yùn)機(jī)器人的工作半徑較小。由于2.4G無線接收模塊較大，在一定程度上增大了物料搬運(yùn)機(jī)器人的質(zhì)量，降低了其靈活性。參考文獻(xiàn)嚴(yán)續(xù)偉,戚家偉,王晨,等.物料搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)及運(yùn)行[J].科技與創(chuàng)新,2024,(01):39-40+45.張興華.基于機(jī)器視覺的智能物流搬運(yùn)機(jī)器人的設(shè)計(jì)與研究[J].南方農(nóng)機(jī),2024,55(05):144-147+171.宋振偉,孫玉忠,李永華,等.基于Arduino的智能物料搬運(yùn)機(jī)器人設(shè)計(jì)及樣機(jī)試驗(yàn)[J].機(jī)電工程技術(shù),2024,53(03):181-186.曾一凡,楊振南,王亞勇.基于STM32的智能物料搬運(yùn)機(jī)器人的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