自導引小車AGV系統(tǒng)分析與設計說明書

題目：學生姓名：學號：班級：指導教師：日期：《自導引小車AGV系統(tǒng)分析與設計》任務書專業(yè)指導教師班級學生姓名學號一、內(nèi)容簡介自導引小車是本設計以AGV為例，設計自導引小車，并通過實訓裝置進行調(diào)試練習。二、任務要求：（1）自導引小車載重50Kg（計算機械結構時用此參數(shù)）。（2）要求實現(xiàn)前進、轉(zhuǎn)彎和自動循跡功能，具有紅外避障功能；（3）小車行進速度可調(diào)；（4）控制系統(tǒng)采用STC89C52，采用單片機C51語言編程；（5）要求控制系統(tǒng)有仿真和調(diào)試。三、任務內(nèi)容：（1）實訓設計說明書1份；（2）機械結構三維模型圖（電子版），二維設計裝配圖1張及主要零件圖；（3）控制系統(tǒng)原理圖1張；（4）程序框圖及程序清單；（5）演示視頻。四、時間安排（16周-20周）2016.12.12-2016.12.19：認識自導引小車，根據(jù)要求設計機械結構，進行強度的計算與校核，三維建模，繪制機械結構裝配圖、主要零件圖；2016.12.20-2016.12.25：熟悉控制元件、控制流程，繪制自導引小車控制系統(tǒng)原理圖；2016.12.26-2017.1.7：動手裝配自導引小車，編寫控制程序；2017.1.8-2017.1.13：仿真調(diào)試程序；編寫設計說明書，錄制調(diào)試和小車工作視頻。目錄第一章緒論 第一章緒論1.1AGV自動導引小車簡介AGV(AutomaticGuidedVehicle),即自動導引車，是一種物料搬運設備，是能在一位置自動進行貨物的裝載，自動行走到另一位置，自動完成貨物的卸載的全自動運輸裝置。AGV是以電池為動力源的一種自動操縱的工業(yè)車輛。裝卸搬運是物流的功能要素之一，在物流系統(tǒng)中發(fā)生的頻率很高，占據(jù)物流費用的重要部分。因此，運輸工具得到了很大的發(fā)展，其中AGV的使用場合最廣泛，發(fā)展十分迅速。自動導引車（automaticguidedvehicle，AGV），是一種集聲、光、電、計算機為一體的簡易移動機器人。在結構上有類似于有人駕駛車，只不過它的行駛是在車載微電腦的控制下完成的。主要應用于柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)（以AGV作為活動裝配平臺）、自動化立體倉庫以及其他一些行業(yè)作為搬運設備。最早的自動搬運車是1913年福特汽車公司用在底盤裝配上，代替了原來的輸送機，使原裝配時的12小時28分縮短了1小時33分。1956年英國人組成了以電磁感應導向的簡易AGVS，從此60年代傳到了美國。1959年日本也從這時開始引進AGVS技術。60年代AGVS從自動化倉庫進入到柔性加工系統(tǒng)(FMS)。70年代AGV作為生產(chǎn)組成部分而進入了生產(chǎn)系統(tǒng)，從而使AGV得到了迅速發(fā)展。特別在汽車制造業(yè)得到廣泛應用。我國是從1976年起重機械研究所研制出第一臺ADB型AGV；北京郵電部郵政科學技術研究所為上海新火車站郵政樞紐、濟南軍區(qū)倉庫研究試制的WZC及WZC一1兩種AGV，1991年也投入了運行；中科院沈陽自動化研究所1993年4月在北京新技術展覽會上介紹了自行研制的SIA7—AGV一1型載重300公斤的自主導引小車，在沈陽某廠試用；1992年天津理工學院研制的帶電纜光導AGV。我國臺灣省曾委托ADLITTLE咨詢公司編制“2000年新興工業(yè)規(guī)劃”，把開發(fā)研制AGVS列為第一類出口導向型優(yōu)先發(fā)展的自動化產(chǎn)業(yè)。2000年世界自動化產(chǎn)業(yè)需求量為700億美元，臺灣達到36億美元。最早期的AGV是鋪軌式的，車體在預設的鐵軌上行駛，利用通信設備控制它的行駛或停止，并沒有涉及到傳感器。隨著傳感器技術的飛速發(fā)展，各種各樣的傳感器被使用在AGV中，AGV利用傳感器感知周圍事物的信息，控制機車的運動，從而實現(xiàn)真正意義上的自動導引。1.2AGV自動導引小車的分類自動導引小車分為有軌和無軌兩種。所謂有軌是指有地面或空間的機械式導向軌道。地面有軌小車結構牢固，承載力大，造價低廉，技術成熟，可靠性好，定位精度高。地面有軌小車多采用直線或環(huán)線雙向運行，廣泛應用于中小規(guī)模的箱體類工件FMS中。高架有軌小車（空間導軌）相對于地面有軌小車，車間利用率高，結構緊湊，速度高，有利于把人和輸送裝置的活動范圍分開，安全性好，但承載力小。高架有軌小車較多地用于回轉(zhuǎn)體工件或刀具的輸送，以及有人工介人的工件安裝和產(chǎn)品裝配的輸送系統(tǒng)中。有軌小車由于需要機械式導軌，其系統(tǒng)的變更性、擴展性和靈活性不夠理想。有軌小車如圖所示。圖圖1-1有導軌小車無軌小車是一種利用微機控制的，能按照一定的程序自動沿規(guī)定的引導路徑行駛，并具有停車選擇裝置、安全保護裝置以及各種移載裝置的輸送小車。無軌小車如圖所示。圖1-2圖1-2無導軌小車無軌小車按引導方式和控制方法的分為有徑引導方式和無徑引導自主導向方式。有徑引導方式是指在地面上鋪設導線、磁帶或反光帶制定小車的路徑，小車通過電磁信號或光信號檢測出自己的所在位置，通過自動修正而保證沿指定路徑行駛。無徑引導自主導向方式中，地圖導向方式是在無軌小車的計算機中預存距離表（地圖），通過與測距法所得的方位信息比較，小車自動算出從某一參考點出發(fā)到目的點的行駛方向。這種引導方式非常靈活，但精度低。1.3AGV系統(tǒng)組成現(xiàn)今的AGV基本上由導向模塊、行走模塊、導向傳感器、微處理器、通訊裝置、移載裝置和蓄電池等構成，如圖1所示。其中，微處理器是車的控制核心部分，它把車的各個部分有機地聯(lián)系在一起，它不僅控制整個車的運行，而且，還通過通訊系統(tǒng)接收地面管理站傳來的各種指令，并不斷地把車的所處位置、運行狀況等信息返回給地面站。通訊裝置根據(jù)車的通訊方式不同可以是：紅外通訊、感應通訊、無線電通訊等。移載方式有手動和自動2種，根據(jù)需要可以配置貨叉、升降平臺、輥子輸送機、外伸形貨叉、機械手等設備。一定數(shù)量的AGV在地面設施的支持下，按工序完成一定的物料輸送任務就構成AGV系統(tǒng)。目前各大高校教學演示、自動化車間及物流配送業(yè)的用戶對AGV產(chǎn)品反應良好，該產(chǎn)品也廣泛應用的行業(yè)還包括煙草、汽車制造、家電、金融系統(tǒng)等多個領域。AGV的上市，標志著科技突飛猛進的大中華，讓現(xiàn)代化工業(yè)城市又向前邁進了一大步，也將是現(xiàn)代化工業(yè)企業(yè)自動化發(fā)展的必然趨勢。(1)較高的柔性。只要改變一下導向程序，就可以很容易地改變、修正和擴充AGV的移動路線。如果改變固定的傳送帶運輸線或有軌小車的軌道，相比之下改造的工作量要大得多。(2)實時監(jiān)視和控制。由于控制計算機實時地對AGV進行監(jiān)視，如果FMS控制系統(tǒng)根據(jù)某種需要，要求改變進度表或作業(yè)計劃，則可很方便地重新安排小車路線。此外，還可以為緊急需要服務，向計算機報告負載的失效、零件錯放等事故。如果采用的是無線電控制，可以實現(xiàn)AGV和計算機之間的雙向通訊。不管小車在何處或處于何種狀態(tài)，運動或者靜止，計算機都可以用調(diào)頻法通過它的發(fā)送器向任一特定的小車發(fā)出命令，且只有響應的那一臺小車才能讀到這個命令，并根據(jù)命令完成某一地點到另一地點的移動、停車裝料、卸料、再充電等一系列的動作。另一方面小車向能向計算機發(fā)出信號，報告小車的狀態(tài)、小車故障、蓄電池狀態(tài)等(3)安全可靠。AGV能以低速運行，一般在10～70m／min范圍內(nèi)操作。通常AGV有微處理器控制，能同本區(qū)的控制器通訊，可以防止相互之間的碰撞。有的AGV上面還安裝了定位精度傳感器或定中心裝置，可保證定位精度達到±30mm，精確定位的AGV其定位精度可達到±30mm，從而避免了在裝卸站或在運動過程中小車與小車之間發(fā)生碰撞，以及工件卡死的現(xiàn)象。裝卸搬運是物流的功能要素之一，在物流系統(tǒng)中發(fā)生的頻率很高，占據(jù)物流費用的重要部分。AGV的顯著特點是無人駕駛，AGV上裝備有自動導向系統(tǒng)，可以保障系統(tǒng)在不需要人工引航的情況下就能夠沿預定的路線自動行駛，將貨物或物料自動從起始點運送到目的地。AGV的另一個特點是柔性好，自動化程度高和智能化水平高，AGV的行駛路徑可以根據(jù)倉儲貨位要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變，并且運行路徑改變的費用與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳送線相比非常低廉。AGV一般配備有裝卸機構，可以與其他物流設備自動接口，實現(xiàn)貨物和物料裝卸與搬運全過程自動化。此外，AGV還具有清潔生產(chǎn)的特點，AGV依靠自帶的蓄電池提供動力，運行過程中無噪聲、無污染，可以應用在許多要求工作環(huán)境清潔的場所。AGV的類型AGV的應用1.電磁感應引導式AGV1．倉儲業(yè)2.激光引導式AGV2．制造業(yè)3.視覺引導式AGV3．郵局、圖書館、港口碼頭4．鐵磁陀螺慣性引導式AGV4．煙草、醫(yī)藥、食品、化工5．光學引導式AGV5．危險場所和特種行業(yè)表1-1AGV的類型和應用表1-1AGV的類型和應用第二章機械部分設計2.1設計任務設計一臺自動導引小車AGV，可以在水平面上按照預先設定的軌跡行駛。本設計采用STC89C52單片機作為控制系統(tǒng)來控制小車的行駛，從而實現(xiàn)小車的左、右轉(zhuǎn)彎，直走，倒退，停止功能。其設計參數(shù)如下：自導引小車載重：50Kg自動導引小車的長度：500mm自動導引小車的寬度：300mm自動導引小車的行駛速度：100mm/s2.2確定機械傳動方案傳動系統(tǒng)如圖2-1所示。圖2-1傳動系統(tǒng)圖2-1傳動系統(tǒng)2.3直流伺服電動機的選擇伺服電動機的主要參數(shù)是功率(KW)。但是，選擇伺服電動機并不按功率，而是更根據(jù)下列三個指標選擇。運動參數(shù)： AGV行走的速度為100mm/s，則車輪的轉(zhuǎn)速為n=60v/(πd)=60×100/(3.14×140)≈22.75r/min（2-1）電機的轉(zhuǎn)速選擇蝸輪-蝸桿的減速比i=62（2-2）自動導引小車的受力分析：圖2-2車輪受力簡圖圖2-2車輪受力簡圖小車車架自重為P取P=5kg=49N(2-3)小車的載荷為GG=mg=50*9.8=196N（2-4）列出平衡方程，2F+Fc-G-P=0（2-5），-（P+G）*100+Fc*200=0（2-6）解得F=61.25NFc=122.5N兩驅(qū)動后輪的受力情況如圖2-3所示：滾動摩阻力偶矩的大小介于零與最大值之間，即（2-7）Mmax=0.006*61.25=0.3675N.M（2-8）其中δ滾動摩阻系數(shù)，查表5-2，δ=2～10，取δ=6mm牽引力F為F=0.3675/0.07=5.25N（2-9）后輪受力摩擦系數(shù)μ牽引力Fn重物的重力Wn滾子直徑Dmm傳遞效率?傳動裝置減速比1/G1）求換算到電機軸上的負荷力矩（）（2-10）=(5.25+0.15*61.25)/0.7*140/2/62*9.8/1000=0.23N.M圖2-3后輪受力簡圖取=0.7,=157.66,=0.15圖2-3后輪受力簡圖求換算到電機軸上的負荷慣性（）（2-11）其中為車輪的轉(zhuǎn)動慣量；為蝸桿的轉(zhuǎn)動慣量；為蝸輪的轉(zhuǎn)動慣量；為蝸輪軸的轉(zhuǎn)動慣量。電機的選定根據(jù)額定轉(zhuǎn)矩和慣量匹配條件，選擇直流伺服電動機。電機型號及參數(shù)：MAXONF2260?60mm石墨電刷80W匹配條件為（2-12）即慣量（2-13）其中為伺服電動機轉(zhuǎn)子慣量故電機滿足要求?？煲茣r的加速性能最大空載加速轉(zhuǎn)矩發(fā)生在自動導引小車攜帶工件，從靜止以階躍指令加速到伺服電機最高轉(zhuǎn)速時。這個最大空載加速轉(zhuǎn)矩就是伺服電動機的最大輸出轉(zhuǎn)矩。（2-14）加速時間（2-15）其中機械時間常數(shù)2.4聯(lián)軸器的設計由于電動機軸直徑為Φ8mm，并且輸出軸削平了一部分與蝸桿軸聯(lián)接部分軸徑為Ф12mm，故其結構設計如圖2-4所示。圖2-4圖2-4聯(lián)軸器機構圖聯(lián)軸器采用安全聯(lián)軸器，銷釘直徑d可按剪切強度計算，即（2-16）銷釘材料選用45鋼。查表5-2優(yōu)質(zhì)碳素結構鋼（GB699-88）45調(diào)質(zhì)≤200mm=637MPa=353MPa=17%Ψ=35%硬度217～255HBS銷釘?shù)脑S用切應力為（2-17）過載限制系數(shù)k值查表14-4取k=1.6T=0.321N?m選用d=5mm滿足剪切強度要求。2.5蝸桿傳動設計1.選擇蝸桿的傳動類型根據(jù)GB/T10085-1988的推薦，采用漸開線蝸桿(ZI)。2.選擇材料蝸桿要求表面硬度和耐磨性較高，故材料選用40Cr。蝸輪用灰鑄鐵HT200制造，采用金屬模鑄造。3.蝸桿傳動的受力分析確定作用在蝸輪上的轉(zhuǎn)矩T2按Z=1，估取效率η=0.7,則（2-18）圖2圖2-5蝸輪-蝸桿受力分析各力的大小計算為（2-19）（2-20）（2-21）4.按齒根彎曲疲勞強度進行設計根據(jù)開式蝸桿傳動的設計準則，按齒根彎曲疲勞強度進行設計。蝸輪輪齒因彎曲強度不足而失效的情況，多數(shù)發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開式傳動中。彎曲疲勞強度條件設計的公式為（2-22）確定載荷系數(shù)K由于工作載荷較穩(wěn)定，故取載荷分布不均系數(shù)Kβ=1，由表11-15選取使用系數(shù)KA=1.15。由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動載系數(shù)KV=1.1,則（2-23）由表11-8得，蝸輪的基本許用彎曲應力假設3°10'48"，蝸輪的當量齒數(shù)（2-24）根據(jù)，，從圖11-19中可查得齒形系數(shù)螺旋角系數(shù)（2-25）由表11-2得中心距a=50mm模數(shù)m=1.25mm分度圓直徑蝸桿頭數(shù)直徑系數(shù)17.92分度圓導程角γ=3°11′38″蝸輪齒數(shù)變位系數(shù)5.蝸桿與蝸輪的主要參數(shù)與幾何尺寸1）蝸桿軸向齒距（2-26）齒頂圓直徑（2-27）齒根圓直徑（2-28）蝸桿軸向齒厚（2-29）2）蝸輪傳動比（2-30）蝸輪分度圓直徑（2-31）蝸輪喉圓直徑（2-32）蝸輪齒根圓直徑（2-33）蝸輪咽喉母圓半徑（2-34）6.精度等級公差和表面粗糙度的確定考慮到所設計的自動導引小車屬于精密傳動，從GB/T10089-1988圓柱蝸桿、蝸輪精度中選擇6級精度，側(cè)隙種類為7.熱平衡核算由于該蝸輪-蝸桿傳動是開式傳動，蝸輪-蝸桿產(chǎn)生的熱傳遞到空氣中，故無須熱平衡計算。2.6前輪軸的設計前輪軸只承受彎矩而不承受扭矩，故屬于心軸。圖圖2-6前輪軸結構1.求作用在軸上的力自動導引小車的前輪受力，受力如圖2-9a)所示。2.軸的結構設計1）擬定軸上零件的裝配方案裝配方案是：左輪輻板、右輪輻板、螺母、套筒、滾動軸承、軸用彈性擋圈依次從軸的右端向左安裝，左端只安裝滾動軸承和軸用彈性擋圈。這樣就對各軸段的粗細順序作了初步安排。2）根據(jù)軸向定位的要求確定軸的各段直徑和長度(1)初步選擇滾動軸承。自動導引小車前輪軸只受彎矩的作用，主要承受徑向力而軸向力較小，故選用單列深溝球軸承。由軸承產(chǎn)品目錄中初步選取單列深溝球軸承6004，其尺寸為d×D×T=20mm×42mm×12mm,故。右端滾動軸承采用軸肩進行軸向定位。由手冊上查得6004型軸承的定位軸肩高度h=2.5mm，因此取。(2)取安裝左、右輪輻處的軸段Ⅵ的直徑;輪輻的左端采用軸肩定位，右端用螺母夾緊輪輻。已知輪輻的寬度為34mm，為了使螺母端面可靠地壓緊左右輪輻，此軸段應略短于輪輻的寬度，故取。左右輪輻的左段采用軸肩定位，軸肩高度，取h=3mm，則軸環(huán)處的直徑。軸環(huán)寬度b≥1.4h，取。(3)軸用彈性擋圈為標準件。選用型號為GB894.1-8620，其尺寸為,故,,。其余尺寸根據(jù)前輪軸上關于左右輪輻結合面基本對稱可任意確定尺寸，確定了軸上的各段直徑和長度如圖2-8所示。3）軸上零件的周向定位左右輪輻與軸的周向定位采用平鍵聯(lián)接。按dⅥ由手冊查得平鍵截面b×h=8mm×7mm(GB/T1095-1979),鍵槽用鍵槽銑刀加工，長為28mm(標準鍵長見GB/T1096-1979),同時為了保證左右輪輻與軸配合有良好的對中性，故選擇左右輪輻與軸的配合為H7/n6。滾動軸承與軸的周向定位是借過度配合來保證的，此處選軸的直徑尺寸公差為j7。4）確定軸上圓角和倒角尺寸取軸端倒角為1×45°，各軸肩處的圓角半徑為R1。3.求軸上的載荷首先根據(jù)軸的結構圖作出軸的計算簡圖。根據(jù)軸的計算簡圖作出軸的彎矩圖。圖圖2-7前輪軸的載荷分析圖4.按彎曲應力校核軸的強度進行校核時，通常只校核軸上承受最大彎矩的截面強度。最大負彎矩在截面C上，。對截面C進行強度校核，由公式（2-35）由表15-1得，45鋼調(diào)質(zhì)由表15-4得，（2-36）因此該軸滿足強度要求，故安全。2.7蝸桿軸上滾動軸承選擇計算要求壽命，轉(zhuǎn)速，軸承的徑向載荷，作用在軸上的軸向載荷。由上述條件試選軸承選30203型軸承，查表5-24（脂潤滑）圖圖2-8蝸桿軸上的軸承受力按額定動載荷計算(2-52)，查表15-12，，，，，由式均小于滿足要求。按額定靜載荷校核由表查表15-14，取均小于，滿足要求。第三章控制系統(tǒng)的設計3.1單片機的選擇控制器選型：STC89C52RC是STC公司生產(chǎn)的一種低功耗、高性能CMOS8位微控制器，具有8K字節(jié)系統(tǒng)可編程Flash存儲器。STC89C52使用經(jīng)典的MCS-51內(nèi)核，但做了很多的改進使得芯片具有傳統(tǒng)51單片機不具備的功能。在單芯片上，擁有靈巧的8位CPU和在系統(tǒng)可編程Flash，使得STC89C52為眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活、超有效的解決方案。8051的初始態(tài)：ALE/PROG：當訪問外部存儲器時，地址鎖存允許的輸出電平用于鎖存地址的地位字節(jié)。在FLASH編程期間，此引腳用于輸入編程脈沖。在平時，ALE端以不變的頻率周期輸出正脈沖信號，此頻率為振蕩器頻率的1/6。因此它可用作對外部輸出的脈沖或用于定時目的。然而要注意的是：每當用作外部數(shù)據(jù)存儲器時，將跳過一個ALE脈沖。如想禁止ALE的輸出可在SFR8EH地址上置0。此時，ALE只有在執(zhí)行MOVX，MOVC指令是ALE才起作用。另外，該引腳被略微拉高。如果微處理器在外部執(zhí)行狀態(tài)ALE禁止，置位無效。PSEN：外部程序存儲器的選通信號。在由外部程序存儲器取指期間，每個機器周期兩次/PSEN有效。但在訪問外部數(shù)據(jù)存儲器時，這兩次有效的/PSEN信號將不出現(xiàn)。EA/VPP：當/EA保持低電平時，則在此期間外部程序存儲器（0000H-FFFFH），不管是否有內(nèi)部程序存儲器。注意加密方式1時，/EA將內(nèi)部鎖定為RESET；當/EA端保持高電平時，此間內(nèi)部程序存儲器。在FLASH編程期間，此引腳也用于施加12V編程電源（VPP）。

XTAL1：反向振蕩放大器的輸入及內(nèi)部時鐘工作電路的輸入。

XTAL2：來自反向振蕩器的輸出。振蕩器特性：XTAL1和XTAL2分別為反向放大器的輸入和輸出。該反向放大器可以配置為片內(nèi)振蕩器。石晶振蕩和陶瓷振蕩均可采用。如采用外部時鐘源驅(qū)動器件，XTAL2應不接。有余輸入至內(nèi)部時鐘信號要通過一個二分頻觸發(fā)器，因此對外部時鐘信號的脈寬無任何要求，但必須保證脈沖的高低電平要求的寬度。芯片擦除：整個PEROM陣列和三個鎖定位的電擦除可通過正確的控制信號組合，并保持ALE管腳處于低電平10ms來完成。在芯片擦操作中，代碼陣列全被寫“1”且在任何非空存儲字節(jié)被重復編程以前，該操作必須被執(zhí)行。此外，STC89C51設有穩(wěn)態(tài)邏輯，可以在低到零頻率的條件下靜態(tài)邏輯，支持兩種軟件可選的掉電模式。在閑置模式下，CPU停止工作。但RAM，定時器，計數(shù)器，串口和中斷系統(tǒng)仍在工作。在掉電模式下，保存RAM的內(nèi)容并且凍結振蕩器，禁止所用其他芯片功能，直到下一個硬件復位為止。3.2.電機驅(qū)動芯片的選擇電機采用直流驅(qū)動，5V~35V供電，要求一定穩(wěn)定性。L298N是ST公司生產(chǎn)的一種高電壓、大電流電機驅(qū)動芯片。該芯片采用15腳封裝。主要特點是：工作電壓高，最高工作電壓可達46V；輸出電流大，瞬間峰值電流可達3A，持續(xù)工作電流為2A；額定功率25W。內(nèi)含兩個H橋的高電壓大電流全橋式驅(qū)動器，可以用來驅(qū)動直流電動機和步進電動機、繼電器線圈等感性負載；采用標準邏輯電平信號控制；具有兩個使能控制端，在不受輸入信號影響的情況下允許或禁止器件工作有一個邏輯電源輸入端，使內(nèi)部邏輯電路部分在低電壓下工作；可以外接檢測電阻，將變化量反饋給控制電路。使用L298N芯片驅(qū)動電機，該芯片可以驅(qū)動一臺兩相步進電機或四相步進電機，也可以驅(qū)動兩臺直流電機。使用說明：3.3循跡模塊的選擇3.3.1路循跡傳感器模塊介紹：此模塊是為智能小車、機器人等自動化機械裝置提供一種多用途的紅外線探測系統(tǒng)的解決方案。該傳感器模塊對環(huán)境光線適應能力強，其具有一對紅外線發(fā)射與接收管，發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線，當檢測方向遇到障礙物（反射面）時，紅外線反射回來被接收管接收，經(jīng)過比較器電路處理之后，同時信號輸出接口輸出數(shù)字信號（一個低電平信號），可通過電位器旋鈕調(diào)節(jié)檢測距離，有效距離范圍2～60cm，工作電壓為3.3V-5V。該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào)節(jié)、具有干擾小、便于裝配、使用方便等特點，可以廣泛應用于機器人避障、避障小車、流水線計數(shù)及黑白線循跡等眾多場合。3.3.2路循跡傳感器模塊參數(shù)說明：一、（1）當模塊檢測到前方障礙物信號時，電路板上紅色指示燈點亮，同時OUT端口持續(xù)輸出低電平信號,該模塊檢測距離2～60cm，檢測角度35°，檢測距離可以通過電位器進行調(diào)節(jié)，順時針調(diào)電位器，檢測距離增加；逆時針調(diào)電位器，檢測距離減少。（2）傳感器屬于紅外線反射探測,因此目標的反射率和形狀是探測距離的關鍵。其中黑色探測距離最小,白色最大;小面積物體距離小,大面積距離大。3、傳感器模塊輸出端口OUT可直接與單片機IO口連接即可，也可以直接驅(qū)動一個5V繼電器模塊或者蜂鳴器模塊；連接方式：VCC-VCC;GND-GND;OUT-IO4、比較器采用LM339，工作穩(wěn)定；（3）可采用3.3V-5V直流電源對模塊進行供電。當電源接通時，綠色電源指示燈點亮；（4）具有3mm的螺絲孔，便于固定、安裝；（5）尺寸大小：中控板42mm×38mm×12mm（長×寬×高）小板25mm×12mm×12mm（長×寬×高）（6）每個模塊在發(fā)貨已經(jīng)將閾值比較電壓通過電位器調(diào)節(jié)好，買家也可以根據(jù)實際情況進行調(diào)節(jié)（提示：模塊反射距離越大，越容易誤觸發(fā)）二、模塊接口說明（16線制）紅外探頭VCCGNDOUT 對應接入中控板VCCGNDINx中控板供電：模塊6p排針接口處VCC外接3.3V-5V電壓（可以直接與5v單片機和3.3v單片機相連）；GND外接GND;OUT1-OUT4接單片機IO口3.4硬件系統(tǒng)電路圖3.5軟件部分設計3.5.1軟件功能1.通過設計要求小車實現(xiàn)前進、轉(zhuǎn)彎和自動循跡功能；具有紅外避障功能且小車行進速度可調(diào)。3.5.2程序流程圖開始開始左右避障燈是否檢測到光信號左右循跡燈是否檢測到光信號對應電機保持原速行使對應電機減速轉(zhuǎn)動左右電機均停止轉(zhuǎn)結束是否是否3.5.3程序清單#include<reg52.h> //111111111111111unsignedchartimer1;sbitled1=P1^0;sbitled11=P1^1;sbitled2=P1^2;sbitled22=P1^3;sbitxj1=P0^0;sbitxj2=P0^1;sbitxj3=P0^2;sbitxj4=P0^3;voidTime1Config();voidmain()//主函數(shù){ Time1Config(); while(1) {if((xj1==0)||(xj4==0))//停{ led1=0; led11=0; led2=0; led22=0;} elseif(((xj2==1)&&(xj3==1))||((xj2==0)&&(xj3==0)))//直走 { if(timer1>90)//PWM周期為100*0.5ms { timer1=0; } if(timer1<5) //改變這個值可以改變直流電機的速度 { led1=1; led11=0; led2=0; led22=1; } else { led1=0; led11=0; led2=0; led22=0; } } elseif((xj2==0)&&(xj3==1))//右走 { if(timer1>90)//PWM周期為100*0.5ms { timer1=0; } if(timer1<5) //改變這個值可以改變直流電機的速度 { led1=1; led11=0; led2=0; led22=0; } else { led1=0; led11=0; led2=0; led22=0; } } elseif((xj2==1)&&(xj3==0))//左走 { if(timer1>90)//PWM周期為100*0.5ms { timer1=0; } if(timer1<5) //改變這個值可以改變直流電機的速度 { led1=0; led11=0; led2=0; led22=1; } else { led1=0; led11=0; led2=0; led22=0; } } } } /********************************************************************************函數(shù)名:Time1Config*函數(shù)功能 :設置定時器*輸入:無*輸出:無*******************************************************************************/voidTime1Config(){ TMOD|=0x10;//設置定時計數(shù)器工作方式1為定時器 //--定時器賦初始值，12MHZ下定時0.5ms--// TH1=0xFE; TL1=0xeC; ET1=1; //開啟定時器1中斷 EA=1; TR1=1; //開啟定時器 }/********************************************************************************函數(shù)名:Time1*函數(shù)功能 :定時器1的中斷函數(shù)*輸入:無*輸出:無*******************************************************************************/voidTime1(void)interrupt3//3為定時器1的中斷號1定時器0的中斷號0外部中斷12外部中斷24串口中斷{ TH1=0xFE;//重新賦初值 TL1=0xeC; timer1++;}小車組裝及調(diào)試小車的組裝構成小車的各零件及電路板首先，將萬向輪、左電機車輪和右電機車輪安裝在地盤以下，支撐起車身。其次，按照順序分別將單片機、4路循跡傳感器模塊安裝在地盤以上。然后再將L298N直流電機驅(qū)動芯片安裝在地盤以下。4.再次，用一定數(shù)量的導線對單片機、4路循跡傳感器模塊、L298N直流電機驅(qū)動芯片進行對應接口的正確連接。5.單片機的VCC端對應驅(qū)動芯片的+5V接口，單片機的GND接口對應驅(qū)動芯片的GND接口，單片機的port端的輸出口按接線順序?qū)?qū)動芯片的接收端INT1~INT4端口，并且按順序?qū)?qū)動芯片的通道A通道B使能端ENA（自左向右插線）。單片機+5V和GND端對應4路應循跡模塊的VCC端和GND端，然后將單片機的PORT端接收端按順序?qū)?路循跡模塊的輸出端D01~D04進行連接。7.將四片光感小燈按順序與4路循跡模塊對應的接口進行連接。8.最后用模型專用螺栓和螺母將各元器件固定。小車的調(diào)試小車組裝完成后需要給控制器STC89C52輸入程序，需要用到KEIL軟件、程序下載板。將STC89C52插進下載板中，用keil軟件打開已編好的c語言程序，運行無誤后拷貝至控制器中，可改變程序中速度數(shù)值的大小來調(diào)整小車行進速度。第五章總結本課題為自導引小車AGV系統(tǒng)分析與設計。AGV自動導引小車是一種物料搬運設備，是能在一位置自動進行貨物的裝載，自動行走到另一位置，自動完成貨物的卸載的全自動運輸裝置；AGV自動導引小車系統(tǒng)結構一般由機構部分、傳感器組、控制部分以及信息處理部分構成。通過設計，實現(xiàn)了小車自動按預先設定的軌跡行走，從而在柔性制造系統(tǒng)中自動運送工件。自導引小車是本設計以AGV為例，設計自導引小車，并通過實訓裝置進行調(diào)試練習，實現(xiàn)小車的前進、轉(zhuǎn)彎和自動循跡功能，以及小車在遇到障礙物時的避障功能。全車采用單片機作總控制，配合電機控制模塊，紅外檢測裝置，最終實現(xiàn)AGV小車所要求的功能。第六章分工情況二維、三維機械制圖及主要零件圖：電氣圖繪制、控制部分設計及小車調(diào)試、錄制：程序框圖、程序清單及小車組裝、拍照：基于C8051F單片機直流電動機反饋控制系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的嵌入式Web服務器的研究MOTOROLA單片機MC68HC（8）05PV8/A內(nèi)嵌EEPROM的工藝和制程方法及對良率的影響研究基于模糊控制的電阻釬焊單片機溫度控制系統(tǒng)的研制基于MCS-51系列單片機的通用控制模塊的研究基于單片機實現(xiàn)的供暖系統(tǒng)最佳啟停自校正（STR）調(diào)節(jié)器單片機控制的二級倒立擺系統(tǒng)的研究基于增強型51系列單片機的TCP/IP協(xié)議棧的實現(xiàn)基于單片機的蓄電池自動監(jiān)測系統(tǒng)基于32位嵌入式單片機系統(tǒng)的圖像采集與處理技術的研究基于單片機的作物營養(yǎng)診斷專家系統(tǒng)的研究基于單片機的交流伺服電機運動控制系統(tǒng)研究與開發(fā)基于單片機的泵管內(nèi)壁硬度測試儀的研制基于單片機的自動找平控制系統(tǒng)研究基于C8051F040單片機的嵌入式系統(tǒng)開發(fā)基于單片機的液壓動力系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)測儀開發(fā)模糊Smith智能控制方法的研究及其單片機實現(xiàn)一種基于單片機的軸快流CO〈,2〉激光器的手持控制面板的研制基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究基于CYGNAL單片機的在線間歇式濁度儀的研制基于單片機的噴油泵試驗臺控制器的研制基于單片機的軟起動器的研究和設計基于單片機控制的高速快走絲電火花線切割機床短循環(huán)走絲方式研究基于單片機的機電產(chǎn)品控制系統(tǒng)開發(fā)基于PIC單片機的智能手機充電器基于單片機的實時內(nèi)核設計及其應用研究基于單片機的遠程抄表系統(tǒng)的設計與研究基于單片機的煙氣二氧化硫濃度檢測儀的研制基于微型光譜儀的單片機系統(tǒng)單片機系統(tǒng)軟件構件開發(fā)的技術研究基于單片機的液體點滴速度自動檢測儀的研制基于單片機系統(tǒng)的多功能溫度測量儀的研制基于PIC單片機的電能采集終端的設計和應用基于單片機的光纖光柵解調(diào)儀的研制氣壓式線性摩擦焊機單片機控制系統(tǒng)的研制基于單片機的數(shù)字磁通門傳感器基于單片機的旋轉(zhuǎn)變壓器-數(shù)字轉(zhuǎn)換器的研究基于單片機的光纖Bragg光柵解調(diào)系統(tǒng)的研究單片機控制的便攜式多功能乳腺治療儀的研制基于C8051F020單片機的多生理信號檢測儀基于單片機的電機運動控制系統(tǒng)設計Pico專用單片機核的可測性設計研究基于MCS-51單片機的熱量計基于雙單片機的智能遙測微型氣象站MCS-51單片機構建機器人的實踐研究基于單片機的輪軌力檢測基于單片機的GPS定位儀的研究與實現(xiàn)基于單片機的電液伺服控制系統(tǒng)用于單片機系統(tǒng)的MMC卡文件系統(tǒng)研制基于單片機的時控和計數(shù)系統(tǒng)性能優(yōu)化的研究基于單片機和CPLD的粗光柵位移測量系統(tǒng)研究單片機控制的后備式方波UPS提升高職學生單片機應用能力的探究基于單片機控制的自動低頻減載裝置研究基于單片機控制的水下焊接電源的研究基于單片機的多通道數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于uPSD3234單片機的氚表面污染測量儀的研制基于單片機的紅外測油儀的研究96系列單片機仿真器研究與設計基于單片機的單晶金剛石刀具刃磨設備的數(shù)控改造基于單片機的溫度智能控制系統(tǒng)的設計與實現(xiàn)基于MSP430單片機的電梯門機控制器的研制基于單片機的氣體測漏儀的研究基于三菱M16C/6N系列單片機的CAN/USB協(xié)議轉(zhuǎn)換器基于單片機和DSP的變壓器油色譜在線監(jiān)測技術研究基于單片機的膛壁溫度報警系統(tǒng)設計基于AVR單片機的低壓無功補償控制器的設計基于單片機船舶電力推進電機監(jiān)測系統(tǒng)基于單片機網(wǎng)絡的振動信號的采集系統(tǒng)基于單片機的大容量數(shù)據(jù)存儲技術的應用研究基于單片機的疊圖機研究與教學方法實踐基于單片機嵌入式Web服務器技術的研究及實現(xiàn)基于AT89S52單片機的通用數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)基于單片機的多道脈沖幅度分析儀研究機器人旋轉(zhuǎn)電弧傳感角焊縫跟蹤單片機控制系統(tǒng)基于單片機的控制系統(tǒng)在PLC虛擬教學實驗中的應用研究基于單片機系統(tǒng)的網(wǎng)絡通信研究與應用基于PIC16F877單片機的莫爾斯碼自動譯碼系統(tǒng)設計與研究基于單片機的模糊控制器在工業(yè)電阻爐上的應用研究基于雙單片機沖床數(shù)控系統(tǒng)的研究與開發(fā)基于Cygnal單片機的μC/OS-Ⅱ的研究基于單片機的一體化智能差示掃描量熱儀系統(tǒng)研究基于TCP/IP協(xié)議的單片機與Internet互聯(lián)的研究與實現(xiàn)變頻調(diào)速液壓電梯單片機控制器的研究基于單片機γ-