题目：群体仓库机器人的通信与视觉导航系统设计

随着电子商务的兴起，对仓库配货能力要求越来越高，传统依赖人工的配货方式效率低，成为制约电商发展的瓶颈。机器人技术的进步给这一难题带来了可行的解决方案，使用群体机器人系统替代人工完成配货、搬运等作业任务，效率高、成本低。本文的研究对象为群体仓库机器人系统，它是一种典型的具有搬运或驮举等功能的群体自主移动机器人系统，各个机器人完成不同的作业任务，共同承担整个配货流程。本文以群体仓库机器人系统的两大关键技术——通信与导航，作为切入点，给出了可行的解决方案，设计了一种具有驮举功能的仓库机器人原理样机，并进行了系统验证，证明了通信与导航系统的可行性。第一，设计了由主控计算机和群体仓库机器人组成的WiFi无线局域网络，计算机和机器人作为网络中的终端设备，通过无线AP进行通信，并采用TCP/IP网络通信协议。仓库机器人的WiFi实现方案采用嵌入式串口WiFi模块。仓库机器人对货架等目标的识别采用RFID技术，设计了13.56MHz RFID读卡器。第二，导航技术是自主移动机器人的关键技术，由于群体仓库机器人作业环境为大面积仓库，对导航技术提出了更高的要求。本文设计了一种采用图像识别QR码标签的视觉导航系统，整个仓库由QR码标签组成纵横交错的网格坐标，机器人采用视觉识别坐标点进行定位和导航。嵌入式视觉导航模块采用ADI公司Blackfin系列DSP和OV7725摄像头，软件采用uClinux操作系统，使用ZBar二维码解码库对QR码进行解码。本文还对摄像头采集的QR码图像的图像预处理技术进行了算法设计，进一步提高了QR码解码的成功率。第三，设计了群体仓库机器人原理样机系统，应用嵌入式WiFi组网技术和视觉导航模块，设计了机械结构和控制系统方案，并设计了主控计算机的上位机管理系统。经过实验测试，验证了本文提出的WiFi通信系统和视觉导航系统的可行性，具有一定的实用价值。最后，对本文所做的工作进行了总结，分析了其中的不足，提出了改进的研究方法和思路，并对仓库机器人的发展趋势进行展望，相信群体仓库机器人系统在仓储物流领域的大规模应用已不再遥远。