全自动生产线柔性输送系统路径规划应用与研究

发布时间：2017-04-17 16:37

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【摘要】：柔性制造系统（FMS）的研究历来受到了广泛的关注。作为FMS中重要的一个环节，柔性输送系统（FTS）也呈现出了迅猛的发展态势，并将取得进一步的重大突破。本论文提出将RFID技术应用于FTS中，使得制造业的信息化成果更加显著。 移动机器人路径规划相应的算法多种多样，研究和应用也很有深度和广度。本论文选用D*算法进行自由路径规划，并用Matlab编写程序在PC上实施仿真。仿真结果表明，，D*算法的具有较好的避障自适应性能力、复杂度较低、收敛速度快、较高的柔性和动态响应特性。 根据当前RFID技术的发展现状和针对FTS对RFID技术的具体需求，设计了基于RFID技术的位置传感器。RFID位置传感器采用专用读写芯片MFRC522和51系列单片机作为核心部件，具有体积轻便、功能完善和性能稳定等特点。并以RFID位置传感器采集的信号为基础，设计了以STM32F10X为核心并实时采集RFID位置传感器发送的信息的路径规划控制器，以实现有限的路径规划控制。详细地探讨了路径规划控制器的各个硬件单元模块和PCB布局布线策略。软件设计上，详尽地阐述了BSP层的软件实现，成功移植了μC/OS-实时操作系统和μC/GUI图形用户界面。在μC/OS-的任务创建、调度和通信上，进行了详细的分析。描述了运用μC/GUI创建人机交互对话框的过程。整个路径规划控制器具有较高的实时性、简便的操作性和良好的兼容扩展性。 利用辊子输送机、RFID位置传感器和路径规划控制器等现有条件，搭建了有限路径规划实验平台，完成了物料的有限路径规划输送实验。有限路径规划实验结果表明，有限路径规划系统运行稳定、具有较高的安全性和较好的经济效应。
【关键词】：柔性输送系统 路径规划控制器 D*算法 射频识别位置传感器 μC/OS-Ⅱ
【学位授予单位】：华南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2014
【分类号】：TP278;TH165
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-10
• 第一章 绪论10-19
• 1.0 课题的来源10
• 1.1 课题研究的背景与意义10-11
• 1.2 国内外发展状况11-12
• 1.3 相关算法分析12-17
• 1.3.1 蚁群算法12-13
• 1.3.2 遗传算法13-14
• 1.3.3 神经网络算法14
• 1.3.4 免疫算法14-15
• 1.3.5 模拟退火法15-16
• 1.3.6 模糊逻辑算法16
• 1.3.7 D*算法16
• 1.3.8 路径规划算法总结16-17
• 1.4 论文的主要工作内容及组织结构17-18
• 1.5 本章小结18-19
• 第二章 柔性输送系统整体结构19-24
• 2.1 柔性输送系统构成19-20
• 2.2 实验平台分析与研究20-23
• 2.2.1 辊子输送机20-22
• 2.2.2 RFID 位置传感器22
• 2.2.3 路径规划控制器22-23
• 2.3 本章小结23-24
• 第三章 D*算法在柔性输送系统路径规划中的应用24-32
• 3.1 引言24
• 3.2 D*算法实现24-26
• 3.3 仿真实验26-31
• 3.3.1 环境模型26-27
• 3.3.2 仿真实验27-29
• 3.3.3 仿真结果分析29
• 3.3.4 与其他算法的比较29-30
• 3.3.5 仿真总结30-31
• 3.4 本章小结31-32
• 第四章 RFID 位置传感器设计32-50
• 4.1 RFID 的基本组成部分32
• 4.2 RFID 位置传感器整体设计32-33
• 4.3 RFID 位置传感器硬件设计33-39
• 4.3.1 电源模块33-34
• 4.3.2 微控制器的选型34
• 4.3.3 专用 RFID 读写芯片选型34-37
• 4.3.4 ISP 模块37
• 4.3.5 与路径规划控制器通信模块37
• 4.3.6 RFID 位置传感器拓扑结构37-38
• 4.3.7 天线模块38-39
• 4.4 RFID 位置传感器软件设计39-46
• 4.4.1 微控制器软件设计41-44
• 4.4.2 MFRC522 的操作程序设计44-46
• 4.5 RFID 位置传感器性能参数整定46-47
• 4.6 RFID 位置传感器可靠性分析47-48
• 4.7 结果分析48-49
• 4.8 本章小结49-50
• 第五章 基于 STM32 的路径规划控制器设计50-84
• 5.1 路径规划控制器整体设计50-51
• 5.1.1 系统功能分析50
• 5.1.2 系统体系结构50-51
• 5.2 路径规划控制器硬件组成51-56
• 5.2.1 ARM 处理器分析与研究53-54
• 5.2.2 STM32 微处理器分析与研究54-56
• 5.3 路径规划控制器硬件单元电路56-63
• 5.3.1 电源模块56-57
• 5.3.2 通信模块57
• 5.3.3 Flash ROM 模块57-58
• 5.3.4 RAM 模块58
• 5.3.5 测试信号输入模块58-60
• 5.3.6 LCD 模块60-61
• 5.3.7 电机驱动模块61-62
• 5.3.8 PCB 布局布线分析62-63
• 5.4 路径规划控制器软件设计63-82
• 5.4.1 BSP 软件设计64-68
• 5.4.2 μC/OS-Ⅱ 分析与研究68-69
• 5.4.3 μC/OS-Ⅱ 的移植69-70
• 5.4.4 μC/OS-Ⅱ 任务设计70-78
• 5.4.5 μC/GUI 在操作界面上的应用78-82
• 5.5 结果分析82
• 5.6 本章小结82-84
• 第六章 实验演示与结果分析84-88
• 6.1 演示方案84-85
• 6.2 演示效果85-87
• 6.3 实验结果分析87
• 6.4 本章小结87-88
• 结论与展望88-90
• 参考文献90-96
• 附录 196-97
• 附录 297-98
• 攻读硕士学位期间取得的研究成果98-99
• 致谢99-100
• 附件100

【参考文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 唐海琳;邹逢兴;;基于MF RC500的RFID读写器的天线及匹配电路设计[J];兵工自动化;2007年11期

2 苏治宝,陆际联;用模糊逻辑法对移动机器人进行路径规划的研究[J];北京理工大学学报;2003年03期

3 孙彦景,马小平,李鹏;实时操作系统中的板级支持包BSP[J];单片机与嵌入式系统应用;2002年04期

4 孙大勇;苏庆宇;;井下机器人路径规划中的模糊逻辑控制算法[J];电气技术;2007年03期

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本文编号：313856