工业物流机器人控制系统的设计与开发(2)
4.4 本章小结..23
5 系统功能测试.24
5.1 系统测试要求和方案..24
5.2 步进电机模块测试..24
5.3 超声波传感器测试..25
5.4 本章小结..25
结 论...26
致 谢...27
参 考 文 献.28
附录 物流机器人控制系统主控制板实物图...291 绪论
1.1 引言
在当代，工业生产发展迅速，原材料的采集、产品的销售，以及生产车间半成品
的流通都离不开物流这一环节。物流作为现代生活、工业的流通环节，极大地提高了
工业的生产效率，已成为贯穿工业的生命线。然而，物流在人类生产、生活过程中创
造便利的同时也迎来了新问题。如原材料有腐蚀性、放射性，半成品体积重量过大，
生产环境噪声过大、气温过高，现有的物流方法因这些问题难以实施，且效率降低。
因此，这些特殊物品在恶劣环境下的运输对于保护劳动力、提高运输安全和效率、降
低劳动力成本有着极为重要的意义。
针对上文中的情况，人们展开了工业物流机器人的研究。物流运输机器人借助传
感器技术和人工智能技术， 能够自动检测环境信息， 并以此为依据调节自身运动参数，
具有很强的环境适应性。在工业生产中利用现代通讯技术，物流机器人能够接受操作
者的远程调度，在车间厂房内按生产需要，把生产材料、半成品、成品运输到指定位
置，使得生产过程的流水线操作更加高效。目前，工业物流机器人已经在多个国家的
许多行业投入应用，并取得了很好的经济效益。工业物流机器人的出现为工业物流提
供了一个高效、实用、可靠的解决方案，对工业物流机器人进行研究具有极为重要的
经济价值和工程应用价值。
1.2 机器人概述
从古代开始， 人类就开始了对机器人的探索和研究[1]
。 三国时期诸葛亮发明了 “木
牛流马” ，但是后来很长一段历史时期都没有更大的突破。直到 20 世纪中叶，计算机
和自动化技术有了较好的发展，专家们才开始系统地研究机器人。并在过去的几十年
里发展迅速，这主要归功于机电一体化的进步。国外有人预测，21 世纪将是机器人技
术革命的世纪，机器人作为全面延伸和扩展人的体力和智力的手段将实现“当代最高
意义上的自动化” [2]
。 联合国标准化组织给机器人的定义是： “一种可编程和多功能的，
用来搬运材料、零件、工具的操作机；或是为了执行不同的任务而具有可改变和可编
程动作的专门系统” 。
机器人技术涉及到多个学科[3]
。从电子、控制工程、光电技术、人工智能到计算
机技术、机械、传感器技术、软件、通讯等高科技领域，是多个学科成果的渗透融合。
到目前为止，机器人技术主要经历了以下 3 个发展阶段[4]
:示教再现机器人、智能机器人、集群机器人，目前，第三代机器人正处在进一步发展中。机器人方面的权威陈黄
祥老师根据机器人应用场合的不同，将其分为以下两种[5,6]
：
（1）工业机器人
工业机器人的组成有本体、控制器、驱动部分和检测传感部分。在工业生产中，
它能在立体空间里完成诸如焊接、切割、装配、喷漆、搬运等作业。这对于提高生产
效率、稳定产品品质、改善劳动环境有十分重要的作用[2]
。其中作业机器人和物流机
器人在生产中最为常见。图 1.1 所示的系统是 ABB 公司 IRB 5400 喷涂机器人家族的
一员，是一种典型的作业机器人，目前已经在许多汽车企业投入使用。图 1.2 是一个
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