服务机器人在化工无人仓储场景下的应用研究.pdf
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1、第37卷第5期2023年9月天津化工Tianjin Chemical IndustryVol.37No.5Sep.2023服务机器人在化工无人仓储场景下的应用研究白岩峰(天津渤海职业技术学院,天津 300400)摘要院 随着化工行业不断向数字化、智能化发展升级,机器人在化工领域的应用也成为行业关注的热点。本文以智能服务机器人在化工领域无人仓储场景下的实践应用为切入点,对普通化学药品智能管理应用场景进行设计,开发室内服务型机器人,完成对服务机器人硬件系统结构设计和功能配置,并采用定位导航先进算法对机器人进行路径规划测试,通过机械臂运动规划实现机器人对化学药品的智能抓取。此外,针对高校某化学药品仓
2、储室的具体场景进行机器人实践应用研究,完成药品自动抓取功能测试实验,取得了较好应用效果。本研究旨在探索智能机器人服务化工领域新赛道的具体路径,为化工行业向无人化、智能化转型发展提供借鉴。关键词院服务机器人;化工;无人仓储;实践应用doi:10.3969/j.issn.1008-1267.2023.05.023中图分类号院 TQ082文献标志码院 A文章编号院1008-1267(2023)05-0079-03收稿日期:2023-03-30基金项目院2022 年天津市科技计划项目,项目名称“智能服务机器人在无人仓储场景下的应用实践研究”(项目编号:22YDTPJC00950);2023年渤化集团科
3、技创新项目(项目编号:2023_BHZY001)作者简介院白岩峰(1986-),男,讲师,硕士,研究方向为机器人控制。1化学药品无人仓储应用场景设计本研究以高校某普通化学药品仓储室作为机器人功能应用测试场地遥 场景设计情形院采用以用户为中心的便捷式人机交互系统袁当实验教师自助领取药品时袁可通过服务机器人微信小程序选择要获取的药品并下单曰ROS 操作系统发布指令袁使服务机器人根据已下单的化学药品信息自主导航到药品货架指定位置曰服务机器人根据订单对贴有二维码标识的化学药品器皿进行识别袁 识别完成后将药品器皿的位置反馈给 ROS系统曰 机械臂根据 ROS 系统指令完成抓取操作袁并将药品送回至目标点曰
4、系统自动记录领取药品教师姓名尧领取时间尧领取药品名称等信息曰下单任务进度反馈于计算机监控管理平台曰为保证安全袁若出现系统报错袁无人仓储管理员可进行远程操控和干预遥2服务机器人硬件系统设计移动底盘院负责服务机器人的建图导航和负载支撑作用遥 配置两个独立驱动轮和 4 个万向轮袁采用差速驱动模式曰配置激光雷达导航袁导航精度不超过依5 cm遥竖直导轨院 垂直安装在移动底盘上端盖袁并搭载 6 自由度超轻量仿人机械臂袁带动机械臂完成升降运动袁 机械臂满负载情况下袁 最高支持 2m 高度升降遥机械臂院采用一体化尧模块化关节设计袁质量小尧负载高尧功耗低遥3D 深度相机院安装于机械臂末端袁有效距离为 0.111
5、0.00 m袁 主要用于化工药品盛放器皿及二维标签的精准定位和识别袁反馈拍摄空间的景深距离和 3D 环境信息等袁 为智能取放药品创造视觉感官条件遥 此外袁通过深度相机能够较好地实现 6 自由度机械臂连续尧实时的自主动态避障遥末端执行器院选用电动夹爪袁夹爪最大开口为 70 mm袁最高可达到 1.5 kg 的夹持力曰集成了高天津化工2023 年 9 月灵敏度内置压力传感器和小体积大扭矩直线伺服驱动器袁 可针对不同化学药品器皿的硬度尧重量等参数设置不同的压力阈值遥主控模块院 服务机器人系统的控制中枢袁负责所有子系统的控制及与通讯交互袁 能够通过WI-FI 通信袁接收外部指令并上传系统状态曰能够接收深
6、度相机的实时传感信号袁进而完成对目标物体的识别和定位曰能够与机械臂尧底盘完成通信袁发送控制指令并反馈机械臂尧底盘状态信息遥3导航定位和路径规划导航是智能机器人系统中最重要的功能模块之一遥 本研究设计的服务型室内机器人基于ROS 平台开发袁 采用的机器人导航模块渊Naviga鄄tion冤 建立在 ROS 导航功能包集的调用功能基础之上袁它接收来自里程计尧传感器流和目标姿态的信息袁 并输出发送到移动底盘以安全速度命令曰此外袁根据服务机器人相关参数袁完成了各模块配置文件的设置袁 实现了上层功能的开发应用遥 服务机器人导航定位及运动路径规划设计思路如图 1 所示遥3.1定位导航绘制地图是实现服务机器人
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- 关 键 词:
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