消杀运输一体化物流配送机器人设计

针对目前物流配送机器人存在运行过程不平稳、转向能力欠佳、不具备自动投放且包裹存在病毒传播风险等问题，本文以ROS和STM32为核心设计了一种消杀运输一体化的物流配送机器人。为保证机器人执行任务的可靠性与智能性，论文对其整体机械结构进行了设计，设计了机器人核心功能模块，并对机器人自主导航、测距避障等关键性功能进行了仿真分析。实验证明，物流配送机器人不但可以有效实现自动化运输，而且在一定程度上减少了疫情传播风险，为物流行业智能化装备发展提供了新思路。

新冠疫情给人类与基础设施带来了巨大的挑战，众多医疗物资、快递包裹在“最后一公里”的配送过程中，因派递员或医务人员与患者近距离接触，容易引发更大的传播风险。随着我国物流行业的快速发展，快递包裹配送智能化与无人化成为当前时代热点，末端配送机器人作为电商、物流、自动化等多学科交叉融合的产物，可以有效解决上述问题。使用配送机器人，派递员只需将要派送的物品放至机器人的货舱内， 机器人将会自动前往指定的位置， 投递物品， 减少了人员之间的流动， 同时在运输过程中， 货舱内可对物品进行喷雾消毒确保其安全性。

目前， 国内外对于物流配送机器人的研究已有一定的成果。

亚马逊研发一种小型6 轮配送机器人Scout， Scout 体积与冷藏箱相似，可实现自主避障导航，但识别周边物体较慢，容易引发安全事故。联邦快递开发了一款名为FedEx SameDay Bot 的物流机器人，该机器人采用视觉和激光雷达配合，可自动将物品派送至消费者手中，但因机器人重心设计过高，导致在配送过程中整体运行不平稳，同时电池容量设计太小，续航不足；阿里巴巴设计了一款“小蛮驴”物流机器人，该机器人可自主识别障碍物，具备高精度的定位算法，搭配了多种传感器，使其运行稳定[1]。

综上所述，物流配送机器人在运输、定位、避障等方面上已有了一定的进展，但在机械构造、包裹装配投放上有待改进，同时也不具备自主消杀功能。结合当前发展趋势以及实际应用背景，本文设计了一款消杀运输一体化的物流配送机器人， 该机器人以STM32和ROS (Robot Operating System)框架为核心， 具备运动控制、自主导航、安全消杀、精准投放等功能， 可解决市场上劳动力不足， 人工成本高等问题， 推动物流行业智能化、自动化发展， 同时也大大减少了人与人之间的接触， 为疫情防控带来一定的效益。

2. 机器人构造设计 机器人整体构造包含外壳、控制箱、存储货舱、简易多功能抓手、连接轴、电机、传感器等其它机械辅助机构，同时搭载了视觉摄像头、激光雷达、消毒装置，确保运输的自主性与安全性。

2.1. 底盘构造 机器人底盘主要包括底盘主体、底盘盖、车轮、连接杆、万向节、减震单元等，车轮选取麦克纳姆轮结构(如图1 所示)，该结构紧凑、运动灵活，比普通的车轮更加复杂，由多条倾斜45˚安装的纺锤形滚棒组成，在行驶运转时，轮子左右受力均匀，滚棒的中间位置比其它两边要更高，因此可实现全方位移