《AGV小车的设计说明书》由会员分享，可在线阅读，更多相关《AGV小车的设计说明书（75页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、1 目录11绪论31.1 研究背景及意义31.2 AGV简介41.3 AGV的基本构成6（1）车体7（2）动力装置7（3）控制系统9（4）安全装置91.4 AGV的分类91.5 AGV的特点及发展趋势111.5.1 AGV的特点111.5.2 AGV小车的发展趋势122 AGV小车总体设计方案13AGV系统总体设计主要分为机械结构和控制结构两部分。机械结构设计包括减速器、行走装置、移载装置等。控制结构设计包括小车主控模块、导引方式、移载、安全避障、自动充电等模块功能的设计。13图2.1 小车系统的结构框图132.1 机械结构13控制结构主要由主控板、超声波避障模块、红外定位模块、磁检测传感器引
2、导模块、步进电机驱动模块、电量检测模块、指示灯模块等部分组成。控制结构的每个模块都和机械部件有紧密的联系，它们必须结合机械部件进行设计和调试。以下简要介绍硬件个模块的功能。142.3 程序编写153 AGV机械结构设计15根据不同的用途，在AGV机械设计总体方案中，首先确定AGV的造型十分重要。好的车体造型能在枯燥而繁忙的工作环境中给人以亲切感和安全感。153.1 AGV小车总体构架的设计153.2 安全挡板16为了避免碰撞产生的负面影响，确保运行环境中人和物的安全，AGV自身的防护设施非常重要。除设有非接触式探测外，还装有急停挡板等机械安全防护措施。16在实际应用中，每台AGV都会设置有障碍
3、物接触式缓冲器。一般地，障碍物接触式缓冲器设置在AGV车身运行方向的前后方，缓冲器的材料具有弹性和柔软性，这样，即使产生碰撞事故，也不会对与之碰撞的人和物及其自身造成大的伤害，故障解除后，能自动恢复其功能。缓冲器的宽度，在正常情况下，大于或等于车身宽度，当产生碰撞事故时，缓冲器能及时使自动搬运车停车。16障碍物接触式缓冲器是一种强制停车安全装置，它产生作用的前题是与其它物体相接触而发生一定的变形，从而触动有关限位装置，强行使其断电停车。显然，这种机构的作用将受到路面的光滑平整度、整车及载货重量、运行速度、限位装置的灵敏度等因素的影响，其安全保护措施是终端安全保护屏障。163.3 移动机构16A
4、GV驱动的方式大致可分成两种，一种为两台电机各置于左、右两边，利用两台电机正、反转的运作与两轮差速的方式达到左右转，前进后退或停止，即差速型。另一种方式则类似汽车的转向及传动方式，即前轮为转向轮，后轮为驱动轮，称为舵轮型。前轮利用伺服电机控制连接前轮的连杆，带动前轮左、右转向，而后轮直接利用步进电机与减速机构带动承载车前进，停止或后退。17 图3.1 差速型转向流程图17 这两种传动方式有不同的控制流程，第一种利用两个左、右电机差速转弯，因此控制流程图如图3.1所示。经由传感器感应地面轨道回传转向讯号后，马上经由控制系统判断转向位置，当位置正确时承载车则继续前进，反之，电机即会继续转向直到传感
5、器与地面轨道子系统回传直行讯号。而第二种则类似汽车转向及传动方式，如图3.2所示，经由传感器与地面轨道子系统回传转向讯号后即时判断，控制步进伺服电机旋转的角度后，输出讯号让承载车继续前进。17图3.2 舵轮型转向流程图173.6.2 移载电机的选择203.7 AGV小车驱动减速器的设计203.7.1 蜗杆蜗轮设计203.7.2 蜗轮轴的设计与校核223.7.3 蜗杆轴的设计与校核253.7.4 轴承和键的校核263.7.5 箱体的设计284 AGV控制结构设计294.1单片机控制系统294.1.1 单片机89C51简介29B.管脚说明30XTAL2：来自反向振荡器的输出。 (可见图4.2 89
6、C51引脚图)31 图4.2 AT89C51引脚图32C.振荡器特性32XTAL1和XTAL2分别为反向放大器的输入和输出。该反向放大器可以配置为片内振荡器。石晶振荡和陶瓷振荡均可采用。如采用外部时钟源驱动器件，XTAL2应不接。有余输入至内部时钟信号要通过一个二分频触发器，因此对外部时钟信号的脉宽无任何要求，但必须保证脉冲的高低电平要求的宽度。32D.芯片擦除32整个PEROM阵列和三个锁定位的电擦除可通过正确的控制信号组合，并保持ALE管脚处于低电平10ms来完成。在芯片擦操作中，代码阵列全被写“1”且在任何非空存储字节被重复编程以前，该操作必须被执行。32此外，AT89C51设有稳态逻辑
7、，可以在低到零频率的条件下静态逻辑，支持两种软件可选的掉电模式。在闲置模式下，CPU停止工作。但RAM，定时器，计数器，串口和中断系统仍在工作。在掉电模式下，保存RAM的内容并且冻结振荡器，禁止所用其他芯片功能，直到下一个硬件复位为止。32E.结构特点328位CPU；32片内振荡器和时钟电路；3232根32I/O；32外部存贮器寻址范围ROM、RAM64K；322个16位的定时器/计数器；325个中断源，两个中断优先级；32全双工串行口；32布尔处理器；324.1.2 89C51主要外围电路334.2 电机驱动电路354.3 传感器检测电路394.3.1 磁制导模块39图4.9 磁场分布图40
8、4.3.2 超声波避障模块444.3.3 目的地定位停止模块464.3.4 AGV小车手动控制模块475 AGV小车控制系统的软件设计495.1 软件设计的概述495.2 89C51单片机的软件设计计算495.2.1 单片机定时器的计算设置495.2.2 单片机的中断设置535.3 单片机软件设计总体流程图545.4 单片机软件设计子程序流程图555.4.1 手动操作子程序555.4.2 障碍物检测子程序565.4.3 AGV小车偏离子程序565.4.4 定位停止子程序57小 结60参考文献：61翻译部分68中文译文68AGV小车的控制以及路径预测681.简介682.系统架构702.1AGV设
9、计702.2控制结构702.3路径选取713.路径预测和控制734.实验745.总结75致 谢77绪论1.1 研究背景及意义 自动引导车（AGV，Automated Guided Vehicle）是一种无人操纵的自动化运输设备，它装备有电磁或光学导向设备，可以按照监控系统下达的指令，根据预先设定的程序，依靠车载传感器获得外界环境信息和自身位置信息，沿着规定的行驶路线和停靠位置自动行驶。 AGV是现代物流系统的关键装备，在产品生产的整个过程中，仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送。在美国，直接劳动成本所占比例不足生产成本的10%，且这一比例还在不断下降，
10、而储存、运输所占的费用却占生产成本的40%。因此，目前世界各工业强国普遍把改造物流结构、降低物流成本作为企业在竞争中取得胜利的重要措施，为适应现代生产的需要，物流正向着现代化的方向发展。 AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化，在各国的许多行业都得到了广泛的应用。1.2 AGV简介1.2.1 AGV的定义 智能引导车(Automated Guided Vehicle)通常称作AGV。它是一种无人操纵的自动化运输设备，属于工业机器人的一种，“它能承载一定的重量，按照监控系统下达的指令，根据预先设计的程序依照车载传感器确定的位置信号，沿着规定的行驶路线和停靠位置
11、自动行驶，”是自动化物流运输系统、柔性生产组织系统的核心装置。 AGV是现代自动仓储技术发展的趋势，它能实现柔性运输、使用灵活、运输效率高、节能、系统工作可靠、无公害，并且可以改善工作环境，大大节约人工成本，在发达国家已经得到了广泛的应用，对提高生产自动化程度和生产效率有着重要意义。 经过多年的拼搏和实践，我国在AGV基础研究、关键原器件开发、引导车整体设计及应用等方面取得了不少令人鼓舞的成绩，但是与国外著名机器人厂家相比，国内企业在整体实力、品牌知名度、产品结构、产品造型、产品性能等方面还存在不少差距，对核心技术的掌握程度还不够，适用的行业范围仍然不够广泛国外已经在深层次的挖掘AGV的应用领
12、域。 同时国内AGV存在价格过高的问题，只能在少数大企业推行，我们在注重产品技术开发的同时，也应该把目标放在如何降低成本上，这样才有利于AGV在国内的广泛推行。1.2.2 AGV在行业中的应用 AGV最初应用于汽车和工程机械行业，随着经济的发展，自动化程度的提高，AGV的应用也日益广泛，主要用于汽车业、烟草业、印刷业、家电业等等。AGV属于技术含量较高、成本较高的物流搬运设备，因此现阶段的主要用户是外资企业、中外合资企业和国有大型企业，民营企业对AGV的采用量也在增加。AGV主要适用于以下几个领域：1、物料搬运 在现代物料搬运中，当使用的人及搬运工具的总成本与使用AGV（无人搬运车）的成本基本
13、相当时，AGV的市场接受就会自然形成。欧美和日本等发达国家的人力成本很高，所以AGV的使用较为普及，应用遍及各行各业。例如化工原料及成品搬运；仪器仪表行业的元器件搬运；印刷出版业的纸张搬运，如图1.1；汽车工业的零部件搬运；医院用品的搬运，如图1.2；国防如武器弹药、军需物资等的搬运等。图1.1 AGV应用于报业纸卷的搬运 图1.2 医院用搬运AGV2、柔性装配线、加工线 AGV不仅可以作为无人自动搬运车辆使用，也可当作是一个个可移动的装配台、加工台使用，他们既能自由独立地分开作业，又能准确有序地组合衔接，而且行程没有物理隔断，能起到动态调节的作用。这种高度柔性的生产线解决了传统生产线的很多不
14、足，应用于很多领域，如轿车总装线，发动机装配线（如图1.3图1.4）、试车线，机床加工线，家电生产线等。图1.3 用于汽车发动机装配的AGV图1.4 上海通用集团使用的装配型AGV3、特殊场合 AGV的无人自动搬运优势，解决了一些不适宜人在其中生产或工作的特殊环境问题。如核材料、危险品（农药、有毒物品、腐蚀性物品、生化物品、易燃易爆物品）等。1.3 AGV的基本构成 如图1.5所示，AGV的基本构成包括：车体、能源储存装置、转向和驱动系统、安全系统、控制与通信系统、导引系统。图1.5 AGV的基本组成（1）车体 AGV的车体主要包括车架、驱动装置和转向机构。 车架通常为钢结构件,要求具有一定的
15、强度和刚度。 驱动装置由驱动轮（如图1.6）、减速器、制动器、电机及调速器等组成,是一个伺服驱动的速度控制系统,驱动系统可由计算机或人工控制,可驱动AGV运行并具有速度控制和制动能力。图1.6 AGV驱动轮 根据AGV运行方式的不同,常见的AGV转向机构有铰轴转向式、差速转向式和全轮转向式等形式。通过转向机构,AGV可以实现向前、向后或纵向、横向、斜向及回转的全方位运动。（2）动力装置 AGV的动力装置一般为蓄电池（如图1.7）及其充放电控制装置,电池为24V或48V的工业电池,有铅酸蓄电池、镉镍蓄电池、镍锌蓄电池、镍氢蓄电池、锂离子蓄电池等可供选用,需要考虑的因素除了功率、容量(Ah数)、功率重量比、体积等外,最关键的因素是需要考虑充电时间的长短和维
