面向多尺寸箱体的移动式智能码垛机器人及系统研发-开题报告.docx

论文题目：面向多尺寸箱体的移动式智能码垛机器人及系统研发

论文类型（请√勾选）：□基础研究；□应用基础研究；√应用研究；□其它

课题来源（请√勾选）：□纵向课题；√横向课题；□自选课题；□其它

一、选题的科学依据（1、选题背景；2、理论意义和应用价值；3、国内外研究现状及发展趋势。附主要参考文献及出处）

1．选题背景

随着科技不断发展，工业不断进步，机器人作为医疗领域、航空航天、物流运输、机械加工、汽车领域等行业，具有诸多跨领域应用范围。随着中国制造2025年的目标为“迈入制造强国行列”；中国制造2035年的目标为“制造业整体达到世界制造强国阵营中等水平”；中国制造2050年目标为“制造业大国地位更加巩固，综合实力进入世界制造强国前列”。所以机器人行业将迎来更加广阔的发展前景和更加激烈的市场竞争[1]。

所以机器人产业集成的规模化、智能化和创新化市场的需求将持续增长，为机器人产业的快速发展提供强劲动力。随着仓储、物流和生产制造领域向智能化和自动化方向的转型，因此，机器人企业需要不断创新和升级，提升技术实力和市场竞争力，以适应市场需求的变化和行业的发展趋势。在制造领域当中，很多产业的工厂中需要码垛机器人。其中，码垛作业作为物料搬运和存储的重要环节，其效率和准确性直接影响到整个生产线的运行效率和产品质量[2]。

传统的码垛方式主要依赖人工操作，不仅效率低下，还存在安全隐患和人力成本高昂的问题。因此，开发一种能够自动适应多尺寸箱体、高效准确的移动式智能码垛机器人，成为当前工业制造和物流行业亟待解决的重要课题。

2．研究意义及价值

从市场需求的角度来看，随着电子商务的蓬勃发展和制造业的转型升级，物流仓储行业对自动化、智能化设备的需求急剧增加。特别是在处理多尺寸、多类型的箱体时，传统的人工码垛方式已经无法满足高效、准确的要求[3]。因此，开发一种能够自动识别箱体尺寸、自动调整码垛方式和路径的移动式智能码垛机器人，对于提高物流仓储行业的自动化水平和作业效率具有重要意义。

从技术发展的角度来看，随着人工智能、机器视觉、深度学习等技术的不断进步，移动式智能码垛机器人的研发和应用成为可能。通过集成先进的传感器、控制器和执行器，机器人能够实现对箱体尺寸、形状和位置的精确识别，以及自动调整码垛方式和路径。同时，通过引入人工智能算法和深度学习技术，机器人还能够不断学习和优化码垛策略，提高作业效率和准确性。

从行业应用的角度来看，移动式智能码垛机器人具有广泛的应用前景。除了物流仓储行业外，还可以应用于食品、饮料、化工、制药等多个领域。特别是在处理高温、噪音、粉尘等恶劣环境时，机器人能够替代人工完成繁重、危险的码垛作业，保障作业人员的安全和健康[4-6]。

图1现场人工堆叠杂乱现象

智能码垛机器人的应用能够显著降低物流仓储行业的人力成本，提高作业效率和质量。与此同时机器人还能够实现24小时不间断作业，进一步提升了企业的生产能力和经济效益。

综上所述，面向多尺寸箱体的移动式智能码垛机器人的研发和应用具有重要的研究意义，并且具有一定的经济价值和社会价值。

3．国内外研究现状及发展趋势

（1）国内研究现状及发展趋势

2021年我国工信部印发了《“十四五”机器人产业发展规划》，这个规划的出台大幅提升了我国机器人产业的发展速度[1]，根据国际机器人联合会（IFR）发布的《2023世界机器人报告》显示，2022年我国的工业机器人装机量已经达到290258台，同比增长5%，而且据报告数据来看，自2017年以来，我国工业机器人装机量年均增长率为13%REF_Re\r\h错误!未找到引用源。。

图2中国工业机器人装机量趋势图

目前常见的工业机器人按照应用主要分类有搬运机器人，焊接机器人，装配机器人，加工机器人，喷涂机器人，码垛机器人等，码垛机器人是应用在企业生产过程中的一种提升企业生产自动化水平的装置，它能够根据预先设计好的程序对货物进行码垛入库工作，其广泛应用于食品，包装，物流等行业，且可以应用在恶劣的工作环境中。

国内学者提出了一种结合机器人臂和手持单目相机来定位目标物体的6-DOF物体定位法。该方法包括物体识别和定位过程，识别过程基于2D图像，包括训练阶段和识别阶段。

图3机器人识别和定位

定位过程则利用机器人臂的运动学和单目视觉信息来获取物体的3D信息。适用于需要精确物体定位和姿态识别的机器人应用场景。通过针孔相机模型和透视投影模型进行计算，该方法仅需要棋盘格和带有几个特征点的白纸作为辅助工具，且获得的相机参数具有高精度，满足一般机器人单目视觉引导系统的要求，提高了机器人视觉引导系统的精度和可靠性。使用Yolo-V2检测器和PnP算法实现了单目摄像机目标检测和定位，并取得了良好的效果REF_Ref8164251