随着“一带一路”和“21世纪海上丝绸之路”倡议的不断开展与推进,集装箱作为一种低成本和高效率的海上货运方式得到进一步发展。因此集装箱搬运设备作为搬运集装箱的一种工具也有着很好的发展前景。目前国内外的集装箱搬运设备普遍存在体积大、价格高、操控复杂且无法在空间有限的场地使用等缺点。本课题研发的搬运机器人适合在大型集装箱搬运设备无法使用的空间有限制的库房、甲板、临时小码头小港口等场地使用。本课题技术将填补国内外集装箱搬运领域轻小型电动搬运设备的行业空白,其对我国港口物流装备行业技术提升有重大意义,市场前景巨大。本文首先探究了集装箱搬运机器人的研究背景和国内外发展状况,并介绍了集装箱搬运机器人的未来发展趋势和研究目的及意义。接着对控制系统的整体方案做了详细说明,对主控制器的功能需求和技术指标进行分析,同时设计了一个新型的四舵轮机器人结构和转锁结构,在此基础上,研究和制定了单机器人和双机器人的轨迹控制策略。随后,本文详细介绍了控制系统的硬件电路设计,其内容主要包括对ARM最小系统、电源管理电路、电压检测与泄放电路、通信电路、DAC电路、通用输入输出电路、温度检测电路、人机交互电路和手持遥控器模块的设计。在完成整个系统的硬件设计后,详细介绍了控制系统的软件设计,主要包括各模块之间通信程序的设计及通信协议的制定,电压检测及泄放程序的设计,DAC模块程序的设计,搬运机器人避障策略的设计,搬运机器人转锁与集装箱角件完成连接控制策略的设计,以及对搬运过程中不同车道线的控制算法的研究。最后,本文对所设计的集装箱搬运机器人控制系统进行平台搭建、各模块软硬件测试以及整个搬运机器人控制系统的联调。实验结果表明,本课题设计的集装箱搬运机器人控制系统能够顺利控制两台搬运机器人将其转锁插入到集装箱角件中,并将集装箱平稳抬升。待搬运机器人转锁与集装箱角件完成刚性连接后,再控制两台搬运机器人将集装箱搬运至指定地点。