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件烟码垛机器人控制系统的设计与研究







重庆大学硕士学位论文
（学术学位）


学生姓名：万彪刚
指导教师：杨继东 副教授
专 业：机械工程
学科门类：工 学




重庆大学机械工程学院
二 O 一七年五月
Design and Research of Control System for
Smoke Stacking Robot





A Thesis Submitted to Chongqing University
in Partial Fulfillment of the Requirement for the
Master’s Degree of Engineering

By
Wan Biao Gang

Supervised by Prof. Jidong Yang
Specialty: Mechanical Engineering



College of Mechanical Engineering of Chongqing
University, Chongqing, China.
May, 2017
中文摘要

摘 要

作为当前最为典型的工业机器人，码垛机器人融合了计算机技术和传感器技
术等，以其强大的柔性化工作能力，在包装和物流等工业领域得到了极为广泛的
应用。本文根据某烟草公司件烟的配送需求，根据对目前较为流行的码垛机器人
控制系统进行分析讨论，设计出了一种新型的件烟码垛机器人控制系统。该系统
由离线编程、3D 仿真和控制器等关键模块组成。本文以控制系统需求为设计宗旨，
分别从控制系统方案、系统模块化实现和运动规划等方面对件烟码垛机器人控制
系统进行研究和设计。
首先，把控制系统需求分为功能要求和技术要求进行分析讨论，根据系统需
求确定了件烟码垛机器人结构类型、驱动方式和系统控制方案，保证了控制系统
方案制定的科学性。
其次，基于模块化的思想，把控制系统分为三级模块化结构，每个模块功能
独立，相互紧密联系，大大提高了系统的执行效率，并完成了关键模块的软件设
计，为后面轨迹算法的实现提供坚实的基础。
然后，将件烟码垛机器人的运动规划细分为路径规划和轨迹规划进行讨论。
在路径规划中，分别对单路径和多路径的情形进行了分析讨论；在轨迹规划中，
采用改进 S 型加减速运动规律分别在关节空间和笛卡尔空间进行规划，并在笛卡
尔空间中提出了拐角处圆弧过渡的优化方法，使得各个轴的速度和加速度变化平
滑连续，确保了码垛过程的平稳和可靠，并在一定程度上提高了工作效率。
最后，通过对本文设计的控制