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基于ROS的自动分拣机器人系统设计

DesignofautomaticsortingrobotsystembasedonROS

孙小飞余涛陈锐

，，

SUNXiao-fei,YUTao,CHENRui

重庆大学重庆400044

（，）

摘要：为了应对电子商务迅猛发展给仓储物流行业带来的新需求和挑战，设计了一款具有自主导航、

自动避障以及自动分拣功能的自动分拣机器人。该机器人上位机基于ROS操作系统实现了机

器人的多点自主导航、自动避障功能；下位机则基于STM32实现了底层电机、传感器驱动控

制；并且，通过上位机与下位机之间的通信，实现了机器人自主导航以及自动抓取之间的协

调工作。同时，针对DWA算法掉头、避障效果差的问题，结合算法原理以及麦克纳姆轮的运

动特性，对DWA算法进行优化。经实验验证，当选取sim_period=2.5时，算法优化后，机器

人掉头完成时（旋转180°）的Y轴偏移量比优化前缩小了51%，运行时间也比优化前缩短了

30%，并且具有更好的避障效果。

关键词：自主导航；自动避障；自动分拣；ROS；DWA

中图分类号：TP242.3文献标识码：A文章编号：1009-0134(2021)07-0141-06

0引言采用双层玻纤板结构，两层玻纤板靠铜柱支撑，中间放

电子商务的迅猛发展，为仓储物流行业带来了新置电机驱动器、STM32控制板以及超声波传感器等元器

的需求和挑战[1]。中国快递行业的整体规模也在电子商件，其中两个超声波位于底盘前端，两个超声波位于底

务的迅猛发展下迅速壮大，2019年业务量已超过630亿盘后端，固定板四周则由一圈较薄的玻纤板将其密封，

件，如此巨大业务量的快递分拣工作也消耗着大量的人防尘的同时，保证美观。二自由度机械臂的大臂由步

力物力资源。例如，在劳动密集型的配送中心，从事分进电机驱动，小臂由舵机驱动，小臂末端为舵机驱动的

拣作业的人员占配送人员总数的50%，花费在分拣作业拨片，拨片上安有颜色传感器，对目标物体进行颜色识

上的时间占配送中心总工作时间的30%～40%[2]，这种别。自动分拣仓库由滑道，分拣挡板、分拣通道组成，

传统的人工手动模式效率低、错误率高；而立体仓库等分拣挡板会根据颜色传感器的颜色反馈进行摆动，将目

自动分拣系统虽然分拣效率较高，但占地面积大，而标颜色的球体分别放置于不同仓库中。另外，机器人的

[3]

且，一旦建成就不可改变，柔性和灵活性较差。前端放置有深度相机Kinect，分拣仓库上端安装有激光

针对目前仓储物流行业存在的问题，本文以中国雷达Rplidar，机械臂侧面为MinpiPC。图1为该机器人的

机器人大赛“自动分拣”项目为依托，设计了一款具有结构示意图。

自主导航、自动避障以及自动分拣功能的自动分拣机器

人，并且，在实验过程中，针对DWA算法存在的问题

进行了相应的优化。