基于EtherCAT的自主移动小车设计与试验

更新时间：2020-03-24 14:27:09 大小：3M 上传用户：IC老兵查看TA发布的资源 标签：ethercat 数据采集 下载积分：3分评价赚积分（如何评价?）打赏收藏评论(0) 举报

资料介绍

在传统农资仓储物流运输中，货物的搬运依靠手动驾驶叉车、甚至人工肩扛手推等方式来进行，效率比较低，且在一些保存有毒物品、低温冷库、气调库等恶劣的环境中，长期作业会对人体健康造成很大伤害，具有一定的危险性，同时也会使劳动力成本较高，物资流转效率较低。为此针对农资仓储环境设计自主移动叉车解决方案，进行自主移动叉车原型平台设计，为开发叉车的自主导航定位以及智能识别功能提供硬件平台支持，完成一套通用软件与硬件平台的开发与设计工作。

传统自主移动小车的控制系统较多采用系统集成方法，所有的功能从硬件底层进行搭建，方案差别较大，开发环境较封闭，通用性较弱，造成开发周期较长和系统开发难度大等问题。本文借鉴工业自动化的思路，采用在工业生产线上广泛使用的EtherCAT总线架构，将平台的设备挂载到总线上来运行，统一标准的硬件框架和软件开发平台，使所有的工作都在一个环境下进行，节约从事底层部分的开发时间，使科研人员把更多的时间放到自主导航、SLAM、双目视觉等更有科研价值的工作上，为农资仓储智能叉车提供一套通用的解决方案。

本文设计了一种基于EtherCAT现场总线技术的自主移动小车实验平台。小车平台采用类车结构设计，以四核芯工控机作为平台的控制器，外围设备挂载到EtherCAT总线上与控制器进行通讯，总线数据扫描最短周期为0.1 ms，保证了系统数据传输的实时性要求。采用激光定位传感器来获取机器人定位信息，激光扫描测距传感器感知环境障碍物信息。引入四核芯X86架构主机作为控制器，相比普通单片机+上位机的模式运算能力得到很大的改善，满足了在移动端实时进行路径规划、图像处理等复杂算法处理的需求，实现自主移动小车平台的自主性。

使用PLC语言编写了自主移动小车底层驱动程序，包括小车环境感知系统各个传感器数据采集与处理、小车执行系统的控制、上层应用程序调用底层硬件资源的API管理接口等。设计了基于多核心的控制器软件系统框架，提高控制器运算的实时性能。采用C＃语言开发了自主移动小车的远程人机交互界面，可以实现运行数据的实时监控、运行轨迹的记录以及全局地图的创建等功能。

最后对自主移动小车试验平台进行测试与验证，平台基本满足对叉车运行的还原，具有较高的控制精度，同时具有较好的可...