agv車設計講解

1、XXXXXXX畢業(yè)設計題目 AGV自動導引小車的設計英文題目the Design of AGV Automatic Guided Vehicles院系專業(yè)姓名年級指導教師xx 年 六 月本科生畢業(yè)論文( 設計 ) 獨創(chuàng)性聲明本人聲明所呈交的畢業(yè)論文 ( 設計 ) 是本人在導師指導下進行的研究工作及取得的研究成果，除了文中特別加以標注和致謝的地方外，本論文中沒有抄襲他人研究成果和偽造數(shù)據(jù)等行為。本科畢業(yè)設計答辯稿與學校提交的相似度檢測文本完全一致。論文 ( 設計 ) 作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：本科生畢業(yè)論文( 設計 ) 使用授權(quán)聲明九江學院有權(quán)保留并向國家有關(guān)部門或機構(gòu)送交畢業(yè)論文 (

2、 設計 ) 的復印件和磁盤，允許畢業(yè)論文 ( 設計 ) 被查閱和借閱。本人授權(quán)九江學院可以將本科畢業(yè)論文 ( 設計 ) 的全部或部分內(nèi)容編入有關(guān)數(shù)據(jù)庫進行檢索，可以采用影印、縮印或其他復印手段保存、匯編畢業(yè)論文 ( 設計 ) 。論文 ( 設計 ) 作者簽名：日期：指導教師簽名：日期：摘 要AGV是自動導引小車（ Automated Guided Vehicle）的英文縮寫。它是指電磁或光學自動導引裝置的設備，能按照規(guī)定的行駛路徑， 并具有安全保護功能的作用。本次設計主要對自動導引小車的發(fā)展歷史、種類以及小車結(jié)構(gòu)設計和小車的技術(shù)參數(shù)進行說明， 提出 AGV導引小車設計的研究內(nèi)容； 然后說明自動導

3、引小車總體設計，對于傳感器的選用及規(guī)格參數(shù)也進行詳細的論述及說明；在自動導引小車的機械設計部分中對車輪軸和軸承的選取和校核進行了比較全面的分析，這也是本次設計的主要部分， 然后再從小車的結(jié)構(gòu)出發(fā)， 用 Pro/E 對小車進行三維建模，詳細伺服驅(qū)動電動機的選取，齒輪的設計與選取， 還有驅(qū)動方式和車輪的選擇，最后說明傳感器的布置； 接著對自動導引小車的驅(qū)動系統(tǒng)和行駛過程也進行了比較全面的分析論述，分析小車在行駛過程中的驅(qū)動力、行駛阻力、行駛的附著條件與附著率， 以及主減速比的選擇和電源部分選擇，這些都用來提高小車的性能；最后說明本次設計的結(jié)論和展望。在目前自動化的物流系統(tǒng)當中，自動導引小車將能夠充

4、分發(fā)揮其高效率，高靈活性以及經(jīng)濟性比較好的一些優(yōu)點?！娟P(guān)鍵詞】 AGV；自動導引小車；行走策略；傳感器；電機驅(qū)動IAbstractAGV is homing car (Automated Guided Vehicle) of English abbreviations. It refers to the equipment of electromagnetic or optical automatic guiding device, can drive path in accordance with the relevant provisions, and have the function

5、of the safety protection function. This design mainly development history, kinds of automatic guided vehicles and the car structure design and technical parameters of the car, research content for the design of AGV guided the car; Then explain overall design of automatic guided vehicles for the sele

6、ction of sensors and the specification parameters are also discussed in detail and instructions; In the mechanical design of the automatic guided vehicles parts and check the selection of car axle and bearing has carried on the comprehensive analysis, it is also the main part of the design, and then

7、 from the structure of the car, car in Pro/E 3 d modeling, detailed selection of servo motor, gear design and selection, and drive mode and the choice of the wheel, and pointed out the arrangement of sensors; Then the drive system and the driving process of automatic guided vehicles is also carried

8、on the comprehensive analysis, this paper analysis the car in the driving force in the process of driving, driving resistance, adhesion conditions of road and adhesion rate, as well as the selection of main reduction ratio and the power part, these are used to improve the performance of the car; Fin

9、ally,IIthe conclusion and outlook of the design are described. In the current logistics system of automation, automatic guided vehicles will be able to make full use of its high efficiency, high flexibility and economy better some advantages.【 Key words】AGV; automatic guided vehicle; walking strateg

10、y; sensor motor driveIII目錄前 言.1第一章 緒論.21.1關(guān)于 AGV的說明及研究 .21.2 AGV 的種類 .21.3國內(nèi)外 AGV發(fā)展歷史及趨勢 .31.4 AGV 的結(jié)構(gòu) .31.5 AGV 小車主要的技術(shù)參數(shù) .51.6課題研究內(nèi)容 .6第二章 AGV總體設計 . .72.1 AGV 機構(gòu)部分 .72.2 AGV 電控部分 .82.2.1傳感器的選用 .82.2.2 AGV的控制部分 .112.2.3 AGV的執(zhí)行部分 .122.3本章小結(jié) .14第三章 AGV機械部分的設計 . .153.1 AGV 機械結(jié)構(gòu)的設計 .153.2 AGV 小車機械結(jié)構(gòu)與建模

11、 .163.2.1三輪布置的 AGV小車結(jié)構(gòu)與其建模 .163.2.2四輪布置的 AGV小車結(jié)構(gòu)與其建模 .183.3伺服驅(qū)動電動機的選取及其參數(shù) .213.4減速器的使用范圍及選取 .253.5軸的設計及其參數(shù)的計算 .263.5.1軸的設計方法 .263.5.2驅(qū)動后輪軸的設計 .273.5.3車輪軸的受力分析和校核 .283.5.4車輪軸承的受力分析和校核 .29IV3.6 齒輪的設計和選取313.7 驅(qū)動方式的選擇和車輪的選擇333.8 本章小節(jié)34第四章 AGV驅(qū)動系統(tǒng)的設計 .354.1 驅(qū)動系統(tǒng)的部件354.2 AGV 行駛過程的分析36小車行駛阻力的計算36小車行駛驅(qū)動力的計算

12、384.3 AGV 行駛的附著條件與附著率分析384.4 主減速比的選擇404.5 電源的選擇424.6 本章小節(jié)43第五章結(jié)論44參考文獻45謝 辭47V前 言隨著經(jīng)濟社會的發(fā)展， 自動化的設備越來越得到人們的青睞。 首先，自動化的設備能使企業(yè)的生產(chǎn)操作更加人性化， 更加的快捷方便； 其次采用自動化的設備可以把一些比較繁重的體力勞動交給自動化的設備來進行處理， 這樣可以極大地提高企業(yè)的勞動生產(chǎn)率， 降低企業(yè)的生產(chǎn)成本； 還有自動化設備有助于提高社會生產(chǎn)力，系統(tǒng)推動工業(yè)飛速發(fā)展，提高生產(chǎn)能力，工作質(zhì)量，使工作地的安全性和可靠性都能得到顯著的提高，而且調(diào)整和維修方便。目前，在自動化設備的發(fā)展過程

13、中， 企業(yè)越來越看重自己的生產(chǎn)成本與生產(chǎn)效率，自動導引小車就是結(jié)合企業(yè)在自動化生產(chǎn)中的這個需求得到了廣泛的應用和發(fā)展。本次設計的課題是 AGV 自動導引小車設計，主要針對自動導引小車的傳感器，車輪軸與軸承，伺服電動機，傳動齒輪進行了詳細的論述和分析，對它們選取過程以及校核等進行了說明； 其次重點針對自動導引小車行駛過程中所受到的各種力以及小車行駛條件進行了詳細的說明。 這也是本次設計研究的重點問題，更多的細節(jié)問題將會在下面的章節(jié)中進行更為細致的討論。1第一章緒論1.1 關(guān)于 AGV的說明及研究AGV(Automatic Guided Vehicle), 自動導引 AGV小車。自動導引小車不僅可

14、以用于物料的輸送，而且具有裝載貨物的功能， 還可以全自動移動到另一個地方，把所載的貨物自行能夠卸下來的一個智能自動化的小車。 自動導引小車通常以電池作為其的動力的提供者， 但現(xiàn)在有些制造商使用非接觸能量傳輸系統(tǒng)作為 AGV 小車的動力源。 自動導引小車運動特性跟其它車輛一樣采用的是輪子， 與其它不是以輪子運動為特性的（爬行或者是步行機器人）相比較， AGV小車不管是在其速度上，工作效率上， 還是在其結(jié)構(gòu)上優(yōu)點都是比較突出， 而且控制性和操作性比較簡單，安全性方面也是特別可靠的。 AGV小車還有一個比較好的優(yōu)點是如果在其使用的路徑上有其它的運輸設備， 則這些設備不需要另外鋪設軌道或者是其它的一些

15、裝置， 而且小車對場地的寬度， 道路和空間的使用相對來說都是比較低的。所以在現(xiàn)在企業(yè)比較自動化物流的一些系統(tǒng)中， 自動導引小車的性能發(fā)揮的特別好，而且顯現(xiàn)出其無人操作的自動化的高水平。 自動導引小車一些自動化的動作也就是命令，還有它工作過程中行走的路徑都是由電腦來進行操作控制的，有的一些小車以電磁軌道作為它的行進路徑。 在現(xiàn)在自動化的運輸物流過程的系統(tǒng)中，搬運和裝卸是無非是一個比較關(guān)鍵的節(jié)點， 因為它在物流運輸過程中使用的次數(shù)是最多的， 也是物流費用中占比比較大的部分， 正是因為自動導引小車的自動化程度比較高， 不僅能夠充電， 而且外表精巧簡潔， 所以可以將企業(yè)的側(cè)面形象提升到另一個層面。 綜

16、上，自動導引小車是作為一種工具， 在各種場合都可以配上它來使用，其發(fā)展勢頭非常好，所以 AGV小車的發(fā)展的速度也非?？?。1.2 AGV 的種類自動導引小車的種類：無軌型和有軌型兩種。在地面上或者在一定的空間中具有機械式導向的軌道稱為是有軌型的自動導引小車。有軌型的自動導引小車的結(jié)構(gòu)比較牢靠，承載的能力也比較大， 成本不高，尤其是無軌型的技術(shù)方面相對來說比較成熟以及可靠性好，定位的準確精度較高，在直線或環(huán)線的雙向物流系統(tǒng)中經(jīng)常用到。自動沿著電腦預先設置好的2路徑工作的小車稱為無軌型的自動導引小車。1.3 國內(nèi)外 AGV發(fā)展歷史及趨勢自動導引小車首先在美國起源， 然后在歐洲發(fā)展， 接著在日本發(fā)展，

17、 最后來到了中國。 1913，該公司第一次使用美國福特汽車引導車跟蹤， 這是 AGV自動導引車的早期發(fā)展。經(jīng)過美國福特汽車公司以后， AGV小車在英國得到了很快的提高，電磁導引的自動導引小車就是英國最先研發(fā)出來的。 原先得 AGV小車需要鋪設軌道，而電磁導引使用使 AGV小車擺脫這些缺點， 因此 AGV的運用變得更加的簡單。到了 60 年代初期，自動導引小車在歐洲經(jīng)濟的推動下使其得到了更好的推廣和應用，到了 80 年代，日本對這一方面進行了進一步的研究，這樣便推出了擁有磁導航技術(shù)的自動導引小車，使得自動導引小車的穩(wěn)定性大大得到了提升，自動導引小車也大量運用在了汽車領(lǐng)域， 而且隨著中日企業(yè)的深入

18、交流， 我們國內(nèi)的很多企業(yè)也感覺到自動導引小車不僅能為企業(yè)節(jié)省人力， 而且還能節(jié)省不必要的成本， 以及提高工作的效率具有非常好的效果， 因此近些年來自動導引小車在國內(nèi)也得到了很快的發(fā)展。 從自動導引小車各個技術(shù)層面來看， 其最為關(guān)鍵也最為重要的一項技術(shù)自動導引技術(shù)。磁感應導引現(xiàn)在得到了非常廣泛的應用，現(xiàn)在一些企業(yè)采用的主要是激光導引， 而視覺導引也引起了人們的高度關(guān)注，現(xiàn)在慣性導引、超聲波導引和磁釘一陀螺導引也引起了人們非常大的興趣和關(guān)注度。1.4 AGV 的結(jié)構(gòu)引導 AGV小車的原理是通過電腦預先進行編程小車所要行走的路徑，小車在行走的時候，當電壓由數(shù)字編碼器和預編程的軌跡的位置被檢測到偏差

19、信號時，控制器會根據(jù)檢測出的偏差信號對電動機的轉(zhuǎn)速進行調(diào)整，然后偏差將會被糾正，這樣會讓 AGV小車能根據(jù)預先設定的路徑運動。因此，小車在行駛過程中，數(shù)字編碼器需要連續(xù)檢測來調(diào)整電機的速度，避免出現(xiàn)偏差以對整個系統(tǒng)進行很好的控制。自動導引小車通過兩個固定式的后輪驅(qū)動使其能夠運動，轉(zhuǎn)向功能是通過差速來保證的，萬向輪是兩個前輪，它的作用除了轉(zhuǎn)向外還有支撐跟平衡的作用，這是四輪結(jié)構(gòu)的形式。 自動導引小車主要包括車體， 車架，車輪，載荷傳送裝置，3驅(qū)動裝置以及動力系統(tǒng)六個大的部分。下面是每個部分的介紹：（1）車體由底盤、車架、殼體、控制室和相應的機械電氣結(jié)構(gòu)構(gòu)成了整個車體，是AGV的基礎部分。結(jié)構(gòu)特征

20、與一些電動車輛的相似，而且能夠自動作業(yè)沒有人駕駛小車的一些要求。 車架焊接一般用鋼構(gòu)件而， 如果小車的重心比較低， 那么小車的抗傾翻能力就比較高。（2）車架車架是整個自動導引小車的支架， 輪子、光感應器、 伺服電機和減速器等都安裝在車架上。 車架設計的基本要求是它的強度和硬度都要比較大， 所以車架材料一般選用鑄造鋁合金， 以為鑄造鋁合金質(zhì)量比較大， 在焊接的時候性能也比較好。（3）車輪一般用實心的橡膠輪胎作為自動導引小車的車輪。（4）載荷傳送裝置自動導引小車的載荷傳遞裝置是一種平板的結(jié)構(gòu)， 通過荷載傳遞裝置運輸箱型的東西到指定位置，也可以運輸材料等。（5）驅(qū)動裝置驅(qū)動裝置是自動導引小車的驅(qū)動運

21、行系統(tǒng)，能對小車的速度和制動進行控制。驅(qū)動電機、減速器、電機、控制與驅(qū)動器都是驅(qū)動裝置所包含的。其一般是閉環(huán)和開環(huán)兩種模式， 以交流伺服電機為主的閉環(huán)模式， 步進電機為主的是開環(huán)模式。（6）動力系統(tǒng)現(xiàn)在蓄電池是自動導引小車動力系統(tǒng)驅(qū)動能量的來源， 用蓄電池的電能轉(zhuǎn)化為機械能驅(qū)動小車以及車上的附屬設備按照預先設定軌跡行進。根據(jù)車型的不同，以及不同車型的運行和載荷量的不同會有不同功率的蓄電池組合體， 一般交流電壓有 12V、24V、48V 及 72V。41.5 AGV 小車主要的技術(shù)參數(shù)圖 1-1自動導引小車實物結(jié)構(gòu)圖（1）AGV小車的額定載重量：車體上總的物體的重量。（2）AGV小車自重：指AG

22、V小車與其車上電池加起來的重量。（3）AGV小車的尺寸：是指小車的長度尺寸，寬度尺寸，外部的高度尺寸，這個尺寸應與 AGV小車所放東西的尺寸以及小車所經(jīng)過的道路的寬窄相兼容。（4）停位的精度：指 AGV小車的停車的位置與預先設定好的位置的差值。（5）AGV小車最小轉(zhuǎn)彎半徑 ：在空載時的最低穩(wěn)定轉(zhuǎn)速轉(zhuǎn)向，瞬時轉(zhuǎn)向中心到汽車縱向中心線的距離。 最小轉(zhuǎn)彎半徑是由車輛曲線確定， 半徑越小，顯示其良好的可操作性。（6）運行速度：自動導引小車在汽車在額定負載下運動達到的最高速度就是其運行速度。 AGV小車的工作周期多少和效率的好壞都是由運行速度來決定的。（7）工作時間：指自動導引小車完成工作周期所需的時間

23、。（8）運載類別：指自動導引小車所運輸?shù)奈锪系念愋?。?）移載方式：指自動導引小車以其它裝置來進行行走和轉(zhuǎn)向功能的一種運動形式。（10）驅(qū)動形式：指自動導引小車以其它裝置為其提供驅(qū)動行駛和進行轉(zhuǎn)向。51.6 課題研究內(nèi)容自動導引小車是智能化的汽車技術(shù)，作為目前一種較為重要的自動化設備，在當前企業(yè)物流系統(tǒng)中已被廣泛應用于各個方面。本次設計主要從 AGV的機械部分的設計出發(fā)， 得出總體設計的一些指標，然后再對其驅(qū)動系統(tǒng)進行分析，得到驅(qū)動方式跟車輪的選擇以及驅(qū)動系統(tǒng)部件的選擇與校準。6第二章 AGV總體設計2.1 AGV 機構(gòu)部分上一章講到載荷傳送裝置、車架、車體、驅(qū)動裝置、動力系統(tǒng)和車輪是 AGV

24、 的主要組成部分。自動導引小車的基礎部分是車架和相應的機械部分和電氣部分，也就是車體的部分。 車架設計的基本要求是它的強度和硬度都要比較大， 一般用 1mm3mm鋼焊接鋼板或鋁合金板， 可以減少汽車的重量， 要防側(cè)翻則取決于小車的重心。自動導引小車一般用 12V、24V、48V 及 72V 電池作為其能量以驅(qū)動小車。 電池要確保其工作至少 8h 多，由于不同的工作和不同的工作環(huán)境的影響，其應該滿足基本的要求。 自動導引小車驅(qū)動命令由計算機發(fā)出， 驅(qū)動的速度大小以及方向都是由計算機來進行控制的。在工作的過程中可以用不同的方法來調(diào)整速度，AGV小車在不同的工作狀態(tài)下所要求的行駛速度是不一樣的，高速

25、直線1m/ s ，轉(zhuǎn)停 0.2m/ s 0.6m / s ，接近站點時 0.1m/ s 。一般由地面控制器發(fā)出的控制指令系統(tǒng)，它將通過通信系統(tǒng)返回地面控制器。連續(xù)模式和分散模式是通信系統(tǒng)中兩種主要的模式。 連續(xù)模式的通信系統(tǒng)可以在任何位置以允許自動導引小車在任何時間相對地面控制器可以使用射頻的方法，或在通信電纜導向路徑中發(fā)送和接收信息， 如用紅外激光通信法； 分散模式的通信是系統(tǒng)在 AGV小車計劃好的地方與地面控制器傳送， 其一般通過感應光或者是利用光學的方法來實現(xiàn)， 當 AGV小車與地面控制站得不到聯(lián)系的時候說明兩者通信之間存在故障。 之所以現(xiàn)在很多車用這個原因是由于分散模式相對于連續(xù)模式價

26、格比較便宜。 對 AGV自動。導引小車安全性來說， 其安全性首先關(guān)系到AGV小車本身的一些基本防護，最主要的是對人不會產(chǎn)生危險的狀況，還有就是對一些地面設備和物品的保護到位。自動導引小車的導引方式可分為兩大類: 一類是配備一個路徑的導引裝置到小車上，而把引導傳感器放置在小車所要運行的路徑上，其中電磁導引的方式就是這樣的 ; 另一類是沒有固定方式的自由路徑進行導引，通過計算機的控制,AGV小車自動調(diào)節(jié)方位，然后自主地決定所要行駛路徑。72.2 AGV 電控部分傳感器的選用1、紅外線傳感器的選用（ 1）下面是紅外傳感器導引路徑原理：由于地面的顏色和色帶的顏色是不一樣的， 把地面顏色和色帶的顏色對比

27、， 黑色帶選擇在光線明亮的地面， 白色帶選擇在光線灰暗的地面。 自動導引小車配備的光源可以照亮色帶。根據(jù)下圖 2-1 可以形象的看出，小車上的光源經(jīng)過反射后，通過光傳感器進行接收， 然后由傳感器到達檢測回路進行檢測， 當檢測到小車行走的路徑有偏差時， 再到運算回路進行偏差的計算， 最后到達驅(qū)動回路進行控制然后對小車的運行路徑的偏差馬上進行一個糾正回到原來的位置。 因此，自動導引小車其可以始終沿著設定好的色帶的軌跡運行。 固態(tài)紅外發(fā)光二極管和固態(tài)光敏二極管（或光敏三極管）都屬于紅外線光電傳感器。圖 2-1 光學導引原理圖（ 2）紅外線導引路徑的方法方法一：發(fā)光利用的是發(fā)光二極管，接收利用的是光敏

28、二極管。黑帶用來吸收可見光， 所以發(fā)光二極管發(fā)出的光到黑帶將會被吸收。 輸出端的電平比較低的原因是光敏二極管檢測到的信號為高阻抗所導致的。 光敏二極管接收到反射的可見光信號后其為低阻抗， 輸出端此時為高電平， 這個可見光是由發(fā)光二極管發(fā)出的。 由于環(huán)境對可見光光敏二極管有一定的影響， 所以其電路的穩(wěn)定性不是很好。方法二：可見光用光敏電阻接收進行檢測。8該電路采用 T型網(wǎng)絡，可以避免比較大的反饋電阻，也可以提高其輸入的阻抗?？梢姽庑盘栍晒饷綦娮铏z測。 光敏電阻的檢測到黑帶輸出端的電平相對較低，光是電路的輸出是比較高的， 信號反饋給單片機， 由點偏激控制小車的轉(zhuǎn)向。 由正負電源，加上環(huán)境對光敏電阻

29、的影響，其電路的穩(wěn)定性也不是很好。方法三：紅外線發(fā)射用紅外發(fā)射管，接收用紅外線二極管進行。耦合發(fā)射和接收紅外線信號， 外面的可見光紅外光敏三極管接收到的信號和輻射源輸出隔離信號影響不大。變成電壓信號以后，通過 LM399紅外信號接收機進行比較，具有的高電平或者低電平最后回到了單片機。（ 3）具體設計的要求根據(jù)價格便宜，易于實現(xiàn)，可靠性好的這三個原則，因此通過方法三，AGV小車的穩(wěn)定性能得到提升。 當出現(xiàn)較低的電平說明紅外收發(fā)器遇到了黑帶，要不然就是較高的電平。由程序控制AGV小車的方向是在中斷查詢的模式下進行的。不同的傳感器會有不同的應用程序， 其檢測即感應的范圍從幾毫米到幾米遠的范圍。通過合

30、理的選擇，使用FS359F 反射式紅外線傳感器，因為這個傳感器相對于其它傳感器安裝比較簡單，并且為了滿足垂直距離5 -10cm 的檢測目的，通常來說一般的紅外線傳感器做到這一點是比較難的，在電流 40mA 發(fā)射過程中使用，沒有強烈的陽光（房間里的熒光燈）距離可達 8cm進行干擾檢測，完全可以滿足探測距離要求。2、超聲波傳感器的選用（ 1）超聲波感器避免碰撞的原理超聲波發(fā)射后當遇到障礙物時， 其波將會被反射回來， 通過把超聲波發(fā)射波和接收被反射回來波的總的時間 t 測得 , 則可求出距離 S = Ct/2 ，此距離就是超聲波所測的距離 （其中 C 為超聲波的波速） 。我們知道由于溫度的變化會影響

31、超聲波的波速 C ，所以在使用的時候， 超聲波波速保持基本不變的前提溫度變化的范圍比較小，否則就要加以糾正，一般用溫度補償?shù)姆椒ㄓ枰约m正溫度。下圖 2-2 是超聲波測距儀原理框圖：9圖 2-2 超聲波測儀原理圖（ 2）超聲波模塊功能介紹1）根據(jù)三種不同的測距模式來選擇跳線J1：短距： 10cm 80cm 左右 ; 中距： 80cm 400cm左右 ; 可調(diào)距：其范圍由可調(diào)節(jié)參數(shù)來選擇。前兩種模式都由由被測物表面的材料來進行選擇。2）單模組和多模組的使用：單模組的使用：應用于測量與障礙物之間距離的實驗，它是單傳感器。多模組的使用：根據(jù)模組上提供的接口J5、J 6 ，由幾個模組串聯(lián)在一起組成陣列式

32、的傳感器組，它是陣列式的傳感器。3）應用方便：可用于小范圍內(nèi)的距離的測量， 機器人檢測， 障礙物檢測， 可用于驗證汽車倒車雷達及家居安全系統(tǒng)驗證中的應用方案。（ 3）規(guī)格參數(shù)超聲波傳感器的諧振頻率： 40KHz模組傳感器中的工作電壓：4.5V 9V模組接口的電壓：4.5V 5.5V尺寸：6.48cm 4.07cm如下圖 2-3 所示是自動導引小車導引系統(tǒng)傳感器的安裝位置。本次設計使用五個紅外線傳感器。 AGV小車用于跟蹤白色導引線的紅外線傳感器下圖中間的2號、 3 號和 5 號，取黑色導引線寬為100mm，那么灰度傳感器2 號、 3 號和 5 號之間的距離也為100mm，這樣有利于更好的接收信

33、息。當自動導引小車處于垂直交叉路口或者在拐彎的地方時由左右兩邊的號和4 號兩個紅外線傳感器檢測來10傳遞信息，圖 2-4 所示導引系統(tǒng)局部放大圖。號灰度傳感器左前輪右前輪黑色引導帶圖 2-3導引系統(tǒng)安裝位置圖圖 2-4 導引系統(tǒng)局部放大圖的控制部分自動導引小車的控制過程分析： 當紅外傳感器接收到反射信號將被立即傳送給單片機，再由單片機判斷有無反射信號然后進行處理， 與此同時超聲波傳感器也將信號傳送給單片機， 感應的時間通過單片機分析后進行處理， 根據(jù)輸出的控制信號路徑的綜合分析， 然后 AGV小車的動作通過控制電路對控制信號進行一定的放大后輸入到電機后調(diào)整。 整個控制過程無需光電編碼器， 在電

34、動機狀態(tài)沒有反饋的狀態(tài)下， 通過傳感器輸入整個信息， 這個過程屬于開環(huán)控制。 其電控系統(tǒng)示意圖如圖 2-5 所示。圖 2-5 電控系統(tǒng)示意圖信息源的多少是由開環(huán)控制的， 在這里信息源和單片機分析分數(shù)據(jù)都是不怎11么多的，通常把單片機作為控制器普遍使用。單一的信息源造成輸入的信息是沒有糾錯能力是開環(huán)控制的主要的缺點。那么只有保證信息源的可靠性是開環(huán)控制很好的一個方法。本次設計所使用的單片機是AT89C51（其實物圖如圖 2-6 所示），AT89C51單片機的優(yōu)點是指令簡單，外圍電路和 I/O 輸入 / 輸出操作也比較簡單，硬件設計方便，無方向寄存器，資源豐富，而且價格便宜，比較容易購買。最后使整

35、個自動導引小車完成所設計的控制任務。圖 2-6 AT89C51 單片機由此確定自動導引小車的設計總體思路: 通過紅外傳感器作為導航，單片機為控制器，電機差動式實現(xiàn)轉(zhuǎn)向， 根據(jù)預設路線， 實現(xiàn) AGV導航定位策略的方式及用最簡單的設置、最少的器械部件。需要部件如下表2-1 所示：表 2-1名稱數(shù)量紅外傳感器4超聲波傳感器1車體1交流電動機2蓄電池2電源穩(wěn)壓模塊1控制電路1單片機1的執(zhí)行部分車輪機構(gòu)的運動是在車輪驅(qū)動速度知道的前提下，通過小車的運行速度和車輪角速度運動的機制來分析的。 由自動導引小車汽車底盤結(jié)構(gòu)的形式我們可以確定小車的導向和驅(qū)動兩個系統(tǒng)不能單獨分開工作。本次自動導引小車的設計采用1

36、2的底盤為四輪式的底盤， 后面的兩個主動輪通過差速來進行小車的驅(qū)動以及進行小車的導向。在這個過程中， 車輪的轉(zhuǎn)速是通過控制兩個交流伺服電機的電壓來控制的，而這兩個交流伺服電機是用來驅(qū)動兩個主動輪， 即小車后面的兩個輪子，轉(zhuǎn)向是通過兩個輪子的速度的不同來實現(xiàn)的。 自動導引小車如果需要停車時只需按下小車操作面板的緊急制動按鈕開關(guān)來對車輪進行制動， 小車的轉(zhuǎn)向系統(tǒng)是通過使用紅外線導引技術(shù)來執(zhí)行的。以下分析自動導引小車的轉(zhuǎn)彎運動：圖 2-7 是 AGV小車在轉(zhuǎn)彎時的情況分析：假設 AGV小車質(zhì)量分布是均勻的，并且以速度 V 勻速進行轉(zhuǎn)彎；距離是 D 是 AGV小車兩個主動輪的間距； AGV小車轉(zhuǎn)彎半徑

37、 R 為轉(zhuǎn)彎圓心與兩主動輪中心的距離；車輪半徑為r ； N1、N 2 為兩輪的轉(zhuǎn)速； G 是車重；為小車與行駛路面的摩擦系數(shù)?？捎校篟V 2 /( g)2 rN 2(2RD )V / 2R2 rN 1( 2RD )V / 2R取 V1.11m / s ；小車質(zhì)量 G 約為 250kg ； 取摩 擦系 數(shù)0.0196 ；取R 1000mm（通過后面章節(jié)選?。﹫D 2-7 小車轉(zhuǎn)彎分析圖下面是自動導引小車在行進過程中的動作：（ 1）直線行進時直線路徑一般是小車在比較長的直線通道上的快速行進，直線上的行走能夠節(jié)省時間，當檢測到有彎道時將結(jié)束。13（ 2）特殊路徑的行進用于特殊路徑的慢速前進， 如在小車

38、的行走中， 由于導航白線折彎， 前置傳感器丟失了白線， 小車減速行走， 當中置傳感器檢測到白線后， 根據(jù)時間的長短來判定，使小車向探測到白線的哪一個中置傳感器方向轉(zhuǎn)彎， 直到兩個前置傳感器回到白線上， 當前置傳感器檢測到白線將結(jié)束此過程。 其特點是兩個前置傳感器同時在線外的時候，小車自動旋轉(zhuǎn)尋回直線。（ 3）左轉(zhuǎn)彎時用于向左的轉(zhuǎn)彎， 當小車在行進過程中需要左轉(zhuǎn)彎時，此時小車左邊的中置傳感器探測到白線， 會使小車向左轉(zhuǎn)彎， 直到兩個前置傳感器回到白線上，前置傳感器檢測到白線將結(jié)束整個過程。（ 4）右轉(zhuǎn)彎時用于向右的轉(zhuǎn)彎， 當小車在行進過程中需要右轉(zhuǎn)彎時， 此時小車右邊的中置傳感器探測到白線， 會

39、使小車向右轉(zhuǎn)彎， 直到兩個前置傳感器回到白線上， 前置傳感器檢測到白線將結(jié)束整個過程。（ 5）停車時用于停車，最后結(jié)束。2.3 本章小結(jié)本章是自動導引小車總體設計， 主要針對機構(gòu)部分和電控部分作了詳細的說明，電控分別對傳感器、 控制部分和執(zhí)行部分進行了討論和分析， 以及紅外傳感器和超聲波傳感器的選擇以及確定詳細的規(guī)格進行了說明， 還有傳感器的布局參數(shù)分析。14第三章 AGV機械部分的設計3.1 AGV 機械結(jié)構(gòu)的設計自動導引小車在機械設計的總體規(guī)劃根據(jù)不同的應用場合， 它的外觀造型是尤為重要。如果小車的造型完美大氣， 那么在工作場合會給繁忙的人們一種很好的親和力和一定的安全感， 緩解人們緊張的

40、心里狀況可能會有所幫助。 所以在小車機械結(jié)構(gòu)設計中，需要注意它的外觀造型。自動導引小車的整車框架是用來裝配零件的主要的支撐支架， 也是小車在運行過程中比較重要的一個裝置， 其主要分為兩部分： 第一部分是主框架結(jié)構(gòu)， 是一個垂直的用于各種控制和通信設備的安裝框架，也就是立體型的框架結(jié)構(gòu)。；第二個部分是副框架結(jié)構(gòu)， 驅(qū)動電機和各種傳感器， 還有小車的輪子就安裝在副框架上。為了維修和拆卸的方便， 主框架結(jié)構(gòu)和副框架結(jié)構(gòu)之間的聯(lián)結(jié)是可拆卸的。自動導引小車的整車框架小車的主要部分， 其對小車的整個車的精度有非常大的影響，所以在設計過程 AGV小車應保證：(1) 整個車的強度和剛度應該符合其加速和承載時的

41、要求。(2) 確保小車強度和剛度的前提下來降低車身重量，這樣一來可以更多加大小車的承載貨物的多少。(3) 為了使不發(fā)生側(cè)翻或者危險的側(cè)傾，盡量降低小車的重心。(4) 防止與其他物體發(fā)生碰撞，小車外面輪廓盡量不要出現(xiàn)突出的部分。所以為了更好地滿足實際任務的需要， 自動導引小車設計參數(shù)及性能指標設計為：外型尺寸： 920mm600mm300mm額定載重： 250kg承載高度： 600mm行走車速：最高時速設定為1.11m/ s正常運行時速設定為0.28 0.83m/ s 。機械傳動方式：三輪布置結(jié)構(gòu)和四輪布置結(jié)構(gòu) （本次設計采用四輪布置結(jié)構(gòu)）充電方式：外置充電器15車輪直徑： D250mm自動導引

42、小車體外部其它一些輔助系統(tǒng)安裝會對小車行駛和轉(zhuǎn)向造成一定的影響，為了使不發(fā)生側(cè)翻或者危險的側(cè)傾，盡量降低小車的重心。圖3 -1為車體實物外型。圖 3-1 小車車體實物外型3.2 AGV 小車機械結(jié)構(gòu)與建模自動導引小車機械結(jié)構(gòu)尤為重要的部分，也是其核心的部分是它的輪系結(jié)構(gòu)。小車的最大運行速度、 最小轉(zhuǎn)彎半徑以及小車的運行在導引路徑的精度的準確性等都受到了其輪系結(jié)構(gòu)的直接影響。 驅(qū)動輪、從動輪和轉(zhuǎn)向機構(gòu)是 AGV小車輪系結(jié)構(gòu)的主要組成部分， 現(xiàn)在的 AGV小車的常見結(jié)構(gòu)根據(jù) AGV小車不同的適用場合的不同以及性能的要求的不同現(xiàn)在比較常見的輪系結(jié)構(gòu)有三輪布置的結(jié)構(gòu)和四輪布置的結(jié)構(gòu)。 利用前輪來進行轉(zhuǎn)

43、向和驅(qū)動輪的小車其輪系結(jié)構(gòu)是三輪布置的結(jié)構(gòu)，利用兩個驅(qū)動輪、 差速轉(zhuǎn)向或者前面兩個輪子進行轉(zhuǎn)向的小車其輪系結(jié)構(gòu)是四輪布置的結(jié)構(gòu)。三輪布置的 AGV小車結(jié)構(gòu)與其建模三輪布置結(jié)構(gòu)的自動導引小車的結(jié)構(gòu)布局具有優(yōu)點是其機構(gòu)的組成比較簡單，只要考慮車體的重心位置的合理性就可以了，而且車輪與地面的是否可以接觸不需要特殊的其它設備來保持， 主要原因是三輪布置結(jié)構(gòu)的小車前輪是一個自由輪，兩個后輪差速進行驅(qū)動。如圖3-2 所示：16圖 3-2 三輪布置結(jié)構(gòu)圖用三維軟件 Pro/E 對小車建模：（1）打開 pro/e 軟件 , 點擊【 文件 】- 【 新建 】- 【 零件 】- 【 實體 】- 【mmns_par

44、t_solid 】確定。然后選擇 FRONT作為草繪基準平面，通過拉伸特征建立如圖 3-3 所示車架的實體結(jié)構(gòu)：圖 3-3（2）選擇合適的基準平面，通過拉伸特征，鏡像特征建立如圖 3-4 所示的車輪、支架、軸的實體結(jié)構(gòu)：圖 3-4（3）選擇選擇合適的基準平面， 通過拉伸特征， 鏡像特征， 旋轉(zhuǎn)特征，【掃描】 - 【伸出項】特征建立如圖 3-5 所示的轉(zhuǎn)向輪電機、前輪、皮帶輪、主動輪電機、梯形帶、軸承支架實體的結(jié)構(gòu)：17圖 3-5 三輪布置效果圖三輪布置的結(jié)構(gòu)的實體效果圖如圖3-5 ，其一般用兩個后輪作為其定向輪保持不變，前面的一個輪子不僅用來驅(qū)動AGV小車的行駛，而且還用來 AGV小車的轉(zhuǎn)向功能（可以 180 轉(zhuǎn)動的萬向輪），所配備的兩個電機：一個裝配在萬向輪是用來驅(qū)動小車的交流減速電機； 另一個裝配在車架上的是用來控制小車方向的精度比較高的步進電機，所以三輪布置的前輪可以說是一個組合輪。由上我們可以得知