互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目反向工程AGV小車(chē)計(jì)劃書(shū)

反向工程AGV小車(chē)43/43互聯(lián)網(wǎng)項(xiàng)目反向工程AGV小車(chē)計(jì)劃書(shū)反向工程AGV小車(chē)計(jì)劃書(shū)負(fù)責(zé)人：栗培梁聯(lián)系電話在此處鍵入文檔的摘要。摘要通常是對(duì)文檔內(nèi)容的簡(jiǎn)短總結(jié)。在此處鍵入文檔的摘要。摘要通常是對(duì)文檔內(nèi)容的簡(jiǎn)短總結(jié)。]AGV小車(chē)背景與應(yīng)用……………4AGV小車(chē)的背景及介是………4AGV小車(chē)的應(yīng)用………………………4AGV小車(chē)小組成員…………………52.1主要成員……………5機(jī)械結(jié)構(gòu)部分………………53.1底座………………………53.1.1底座直觀圖及轉(zhuǎn)向原理…………………53.1.2主動(dòng)輪…………………………73.1.3萬(wàn)向輪…………………………73.1.4連接關(guān)系…………………83.23D繪圖工具介紹……………………9電路部分……………114.1電機(jī)…………………………114.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)………………124.3單片機(jī)……………………124.4電池…………………………164.4.1電池參數(shù)……………………164.4.2穩(wěn)壓源電路………………174.4.3ADJ電路………………18傳感器部分………………………195.1GPS…………………………195.2超聲波傳感器…………………215.3光電編碼器………………………225.4陀螺儀……………………23經(jīng)費(fèi)預(yù)算……………256.1經(jīng)費(fèi)預(yù)算……………25進(jìn)度安排……………257.1進(jìn)度安排…………………………25

第一章AGV小車(chē)背景與應(yīng)用1.1AGV小車(chē)的背景及介紹（1）AGV小車(chē)定義：指裝備有電磁或光學(xué)等自動(dòng)導(dǎo)引裝置，能夠沿規(guī)定的導(dǎo)引路徑行駛，具有安全保護(hù)以及各種移載功能的運(yùn)輸車(chē)，工業(yè)應(yīng)用中不需駕駛員的搬運(yùn)車(chē)，以可充電之蓄電池為其動(dòng)力來(lái)源。一般可通過(guò)電腦來(lái)控制其行進(jìn)路線以及行為，或利用電磁軌道(electromagneticpath-followingsystem)來(lái)設(shè)立其行進(jìn)路線，電磁軌道黏貼於地板上，則依靠電磁軌道所帶來(lái)的訊息進(jìn)行移動(dòng)與動(dòng)作。（2）AGV小車(chē)優(yōu)點(diǎn)：①自動(dòng)化程度高，由計(jì)算機(jī)，電控設(shè)備，磁氣感應(yīng)SENSOR,激光反射板等控制。②美觀，提高觀賞度，從而提高企業(yè)的形象。③方便，減少占地面積；生產(chǎn)車(chē)間的AGV小車(chē)可以在各個(gè)車(chē)間穿梭往復(fù)。（3）AGV小車(chē)引導(dǎo)方式.電磁感應(yīng)引導(dǎo)式AGV、激光引導(dǎo)式AGV、

視覺(jué)引導(dǎo)式AGV、鐵磁陀螺慣性引導(dǎo)式AGV、光學(xué)引導(dǎo)式AGV等。1.2AGV小車(chē)的應(yīng)用近年來(lái)，作為CIMS的基礎(chǔ)搬運(yùn)工具，AGV的應(yīng)用深入到機(jī)械加工、家電生產(chǎn)、微電子制造、卷煙等多個(gè)行業(yè)，生產(chǎn)加工領(lǐng)域成為AGV應(yīng)用最廣泛的領(lǐng)域。此外AGV小車(chē)還廣泛應(yīng)用于倉(cāng)儲(chǔ)業(yè)、煙草、醫(yī)藥、食品、化工危險(xiǎn)場(chǎng)所和特種行業(yè)等。第二章AGV小組成員2.1AGV小車(chē)小組主要成員及分工栗培梁組長(zhǎng)黃宏睿劉國(guó)慶張強(qiáng)第三章機(jī)械結(jié)構(gòu)部分3.1小車(chē)底座3.1.1底座直觀圖及轉(zhuǎn)向原理底座由兩個(gè)主動(dòng)輪和兩個(gè)萬(wàn)向輪支撐，通過(guò)兩個(gè)主動(dòng)輪的差速來(lái)控制車(chē)體的轉(zhuǎn)彎，可以實(shí)現(xiàn)360度原地轉(zhuǎn)向。①底座3D直觀圖：底座材料：雙層鋁合金主板，橡膠輪胎底座俯視圖：②轉(zhuǎn)向原理：下圖為車(chē)體行走過(guò)程中的坐標(biāo)圖：根據(jù)我們?cè)O(shè)計(jì)的小車(chē)行走結(jié)構(gòu)，可知，小車(chē)在任何時(shí)刻的運(yùn)動(dòng)為繞其瞬心的圓周運(yùn)動(dòng)，如圖所示，XOZ為笛卡爾坐標(biāo)系，在t時(shí)刻小車(chē)的轉(zhuǎn)彎半徑ρ為：ρ=R×[vl(t)+vr(t)]/[vl(t)-vr(t)]R為底座半徑，vl(t),vr(t)分別為左右主動(dòng)輪軸心相對(duì)于地面的線速度(假定車(chē)輪與地面之間沒(méi)有相對(duì)滑動(dòng))。移動(dòng)機(jī)器人在t時(shí)刻繞瞬心A轉(zhuǎn)動(dòng)的角速度ω為：ω=[vl(t)+vr(t)]/2ρ當(dāng)vl(t)=vr(t)時(shí)，ρ為無(wú)窮大，ω為零，移動(dòng)機(jī)器人沿原方向前進(jìn)。?t時(shí)間內(nèi)，機(jī)器人轉(zhuǎn)過(guò)的角度?為?=ω×?t把ω代入得到：?=[vl(t)+vr(t)]×?t/2ρ=[vl(t)-vr(t)]/2R×?t可知，機(jī)器人在?t時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的角度與兩主動(dòng)輪的速度差成正比，所以通過(guò)控制車(chē)輪的速度差來(lái)控制車(chē)體轉(zhuǎn)向。3.1.2主動(dòng)輪主動(dòng)輪爆炸圖：3.1.3從動(dòng)輪萬(wàn)向輪3D直觀圖：3.1.4連接關(guān)系①主動(dòng)輪與車(chē)體連接關(guān)系圖：②萬(wàn)向輪與車(chē)體連接圖3.23D繪圖工具介紹本次機(jī)械部分繪圖（3D直觀圖）使用了經(jīng)典繪圖工具solidworks2013軟件。Solidworks軟件功能強(qiáng)大，組件繁多。Solidworks有功能強(qiáng)大、易學(xué)易用和技術(shù)創(chuàng)新三大特點(diǎn)，這使得SolidWorks成為領(lǐng)先的、主流的三維CAD解決方案。SolidWorks能夠提供不同的設(shè)計(jì)方案、減少設(shè)計(jì)過(guò)程中的錯(cuò)誤以及提高產(chǎn)品質(zhì)量。SolidWorks不僅提供如此強(qiáng)大的功能，而且對(duì)每個(gè)工程師和設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，操作簡(jiǎn)單方便、易學(xué)易用。對(duì)于熟悉的Windows系統(tǒng)的用戶，基本上就可以用SolidWorks來(lái)搞設(shè)計(jì)了。SolidWorks獨(dú)有的拖拽功能使用戶在比較短的時(shí)間內(nèi)完成大型裝配設(shè)計(jì)。SolidWorks是同Windows資源管理器一樣的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks，用戶能在比較短的時(shí)間內(nèi)完成更多的工作，能夠更快地將高質(zhì)量的產(chǎn)品投放市場(chǎng)。在強(qiáng)大的設(shè)計(jì)功能和易學(xué)易用的操作（包括Windows風(fēng)格的拖/放、點(diǎn)/擊、剪切/粘貼）協(xié)同下，使用SolidWorks，整個(gè)產(chǎn)品設(shè)計(jì)是可百分之百可編輯的，零件設(shè)計(jì)、裝配設(shè)計(jì)和工程圖之間的是全相關(guān)的。在SolidWorks中，當(dāng)生成新零件時(shí)，可以直接參考其他零件并保持這種參考關(guān)系。在裝配的環(huán)境里，可以方便地設(shè)計(jì)和修改零部件。對(duì)于超過(guò)一萬(wàn)個(gè)零部件的大型裝配體，SolidWorks的性能得到極大的提高。SolidWorks可以動(dòng)態(tài)地查看裝配體的所有運(yùn)動(dòng)，并且可以對(duì)運(yùn)動(dòng)的零部件進(jìn)行動(dòng)態(tài)的干涉檢查和間隙檢測(cè)。用智能零件技術(shù)自動(dòng)完成重復(fù)設(shè)計(jì)。智能零件技術(shù)是一種嶄新的技術(shù)，用來(lái)完成諸如將一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)的螺栓裝入螺孔中，而同時(shí)按照正確的順序完成墊片和螺母的裝配。部件是SolidWorks技術(shù)的巨大突破。鏡像部件能產(chǎn)生基于已有零部件（包括具有派生關(guān)系或與其他零件具有關(guān)聯(lián)關(guān)系的零件）的新的零部件。SolidWorks用捕捉配合的智能化裝配技術(shù)，來(lái)加快裝配體的總體裝配。智能化裝配技術(shù)能夠自動(dòng)地捕捉并定義裝配關(guān)系。SolidWorks提供了生成完整的、車(chē)間認(rèn)可的詳細(xì)工程圖的工具。工程圖是全相關(guān)的，當(dāng)你修改圖紙時(shí)，、各個(gè)視圖、裝配體都會(huì)自動(dòng)更新。從中自動(dòng)產(chǎn)生工程圖，包括視圖、尺寸和標(biāo)注。增強(qiáng)了的詳圖操作和剖視圖，包括生成剖中剖視圖、部件的支持、熟悉的二維草圖功能、以及詳圖中的屬性管理員。使用RapidDraft技術(shù)，可以將工程圖與三維零件和裝配體脫離，進(jìn)行單獨(dú)操作，以加快工程圖的操作，但保持與三維零件和裝配體的全相關(guān)。用交替位置顯示視圖能夠方便地顯示零部件的不同的位置，以便了解運(yùn)動(dòng)的順序。交替位置顯示視圖是專(zhuān)門(mén)為具有運(yùn)動(dòng)關(guān)系的裝配體而設(shè)計(jì)的獨(dú)特的工程圖功能。第四章電路部分4.1電機(jī)：（1）電機(jī)實(shí)物圖：（2）電機(jī)作用：直流控制電機(jī)起到為小車(chē)提供能量作用，講點(diǎn)能轉(zhuǎn)化成小車(chē)前進(jìn)的機(jī)械能，同時(shí)還可以道控制速度的作用。（3）具體參數(shù)：型號(hào)：25GA280-150E的直流減速電機(jī)電壓：12V重量：262g扭矩：21kg/cm空載轉(zhuǎn)速：100rmp減速比：1/60（4）直流減速電機(jī)主要組成部分：①減速機(jī)部分：主要有齒輪，，蝸輪，蝸桿等。②電機(jī)部分：定子：1、主磁極，2、換向極，3、機(jī)座，4、電刷裝置轉(zhuǎn)子：1、電樞鐵心，2、電樞繞組，3、，4、轉(zhuǎn)軸4.2電機(jī)驅(qū)動(dòng)（1）參考圖：（2）主要作用：①.輸出電流的范圍控制輸出電壓②.要提高電路的效率

③.防止有高電壓大電流進(jìn)入主控電路，對(duì)其輸入端應(yīng)有良好的信號(hào)隔離

④.提高電路的可靠性4.3單片機(jī)（1）STM32F103功能及結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介STM32F103屬于中低端的32位ARM微控制器。該系列芯片是意法半導(dǎo)體（ST）公司出品。

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內(nèi)核：ARM

32位的Cortex?-M3

CPU

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最高72MHz工作頻率，在存儲(chǔ)器的0等待周期訪問(wèn)時(shí)可達(dá)1.25DMips/MHz(Dhrystone

2.1)

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單周期乘法和硬件除法

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存儲(chǔ)器

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從64K或128K字節(jié)的閃存程序存儲(chǔ)器

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高達(dá)20K字節(jié)的SRAM

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時(shí)鐘、復(fù)位和電源管理

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2.0～3.6伏供電和I/O引腳

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上電/斷電復(fù)位(POR/PDR)、可編程電壓監(jiān)測(cè)器(PVD)

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4～16MHz晶體振蕩器

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內(nèi)嵌經(jīng)出廠調(diào)校的8MHz的RC振蕩器

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內(nèi)嵌帶校準(zhǔn)的40kHz的RC振蕩器

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產(chǎn)生CPU時(shí)鐘的PLL

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帶校準(zhǔn)功能的32kHz

RTC振蕩器

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低功耗

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睡眠、停機(jī)和待機(jī)模式

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VBAT為RTC和后備寄存器供電

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2個(gè)12位模數(shù)轉(zhuǎn)換器，1μs轉(zhuǎn)換時(shí)間(多達(dá)16個(gè)輸入通道)

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轉(zhuǎn)換范圍：0至3.6V

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雙采樣和保持功能

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溫度傳感器

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DMA：

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7通道DMA控制器

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支持的外設(shè)：定時(shí)器、ADC、SPI、I2C和USART

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多達(dá)80個(gè)快速I(mǎi)/O端口

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26/37/51/80個(gè)I/O口，所有I/O口可以映像到16個(gè)外部中斷；幾乎所有端口均可容忍5V信號(hào)■調(diào)試模式

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串行單線調(diào)試(SWD)和JTAG接口

■多達(dá)7個(gè)定時(shí)器

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3個(gè)16位定時(shí)器，每個(gè)定時(shí)器有多達(dá)4個(gè)用于輸入捕獲/輸出比較/PWM或脈沖計(jì)數(shù)的通道和增量編碼器輸入

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1個(gè)16位帶死區(qū)控制和緊急剎車(chē)，用于電機(jī)控制的PWM高級(jí)控制定時(shí)器

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2個(gè)看門(mén)狗定時(shí)器(獨(dú)立的和窗口型的)

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系統(tǒng)時(shí)間定時(shí)器：24位自減型計(jì)數(shù)器

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多達(dá)9個(gè)通信接口

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多達(dá)2個(gè)I2C接口(支持SMBus/PMBus)

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多達(dá)3個(gè)USART接口(支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和調(diào)制解調(diào)控制)

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多達(dá)2個(gè)SPI接口(18M位/秒)

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CAN接口(2.0B

主動(dòng))

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USB

2.0全速接口

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CRC計(jì)算單元，96位的芯片唯一代碼■

參考圖：■STM32F103xx增強(qiáng)型模塊框圖：（2）STM32F103時(shí)鐘供電模塊：說(shuō)明：

BT為電池供電接口，板上有絲印標(biāo)明正負(fù)極。

D3、D4的作用是使板上供電和電池供電兩種供電方式相互獨(dú)立。（3）STM32F103RS232通信模塊：4.4電池4.4.1電池參數(shù)（1）技術(shù)參數(shù)?型號(hào)DC12-120?尺寸116*66*39mm?重量580g(單電池）710g（整套）?輸入電壓12.6V?輸入電流350MA（標(biāo)配）/1000MA?輸出電壓12.6V-10.8V?輸出電流2-3A（需更大電流可按需定制）?產(chǎn)品容量12000MA?充電器輸入110-220V?充電器輸出12.6V350MA(標(biāo)配）/1000MA（2）參考圖：12V鋰電池4.4.2穩(wěn)壓源電路我們選擇LM2596降壓型電源管理單片集成電路芯片獲得所需電壓。LM2596能夠輸出3A的驅(qū)動(dòng)電流，同時(shí)具有很好的線性和負(fù)載調(diào)節(jié)特性。固定輸出版本有3.3V、5V、12V，可調(diào)版本可以輸出小于37V的各種電壓。LM2596在特定的輸入電壓和輸出負(fù)載的條件下，輸出電壓的誤差可以保證在±4%的范圍內(nèi)，振蕩頻率誤差在±15%的范圍內(nèi)；可以用僅80μA的待機(jī)電流，實(shí)現(xiàn)外部斷電；具有自我保護(hù)電路（一個(gè)兩級(jí)降頻限流保護(hù)和一個(gè)在異常情況下斷電的過(guò)溫完全保護(hù)電路）。?5V固定輸出下圖為芯片datasheet上提供的固定輸出5V電路：原理圖：4.4.3ADJ電路可調(diào)節(jié)（ADJ）輸出電路：下圖為芯片datasheet上提供的可調(diào)節(jié)輸出電路：輸出電壓計(jì)算式為VOUT=VREF*(1+fracR2R1)R2=R1*(fracVOUTVREF-1)其中VREF=1.23V給定，R1=1K?(為確保輸出穩(wěn)定選取精度為1%)，CIN=470μF/50VCOUT=220μF/35VD1=5A/40V[IN5825]L1=68μHCFF=視獲得輸出電壓查表而定。原理圖為：其中參數(shù)具體而定。第五章傳感器部分5.1GPS（1）參考圖（轉(zhuǎn)下頁(yè)）（2）工作原理GPS的工作原理:GPS接收機(jī)接收到衛(wèi)星發(fā)出的偽距信號(hào)然后進(jìn)行解碼,通過(guò)計(jì)算得出在地球上的絕對(duì)位置.GPS接收機(jī)收到的定位信號(hào)是在GPS-84坐標(biāo)系下的.在移動(dòng)機(jī)器人定位中,需要把坐標(biāo)系統(tǒng)轉(zhuǎn)化為空間直角坐標(biāo)系統(tǒng).轉(zhuǎn)換關(guān)系式：設(shè):L、B、H分別表示目標(biāo)點(diǎn)的經(jīng)度、緯度和大地高度;X、Y、Z分別表示目標(biāo)點(diǎn)在空間直角坐標(biāo)系下的位置坐標(biāo).X=(N+H)cosBcosLY=(N+H)cosBsinLZ=[N(1–e*e)+H]sinB其中:N表示目標(biāo)點(diǎn)的卯酉圈曲率半徑,a表示橢球的長(zhǎng)半軸,a=6378137m,f表示橢球扁率,f=0.003352810664747,e表示第一偏心率。在短距離、道路平坦的前提下,GPS能夠滿足移動(dòng)小車(chē)粗定位的需要.

5.2超聲波傳感器（1）參考圖（2）工作原理：超聲波傳感器是利用超聲波的特性研制而成的傳感器。超聲波是一種振動(dòng)頻

率高于聲波的機(jī)械波，由換能晶片在電壓的激勵(lì)下發(fā)生振動(dòng)產(chǎn)生的，它具有頻率高、波長(zhǎng)短、繞射現(xiàn)象小，特別是方向性好、能夠成為射線而定向傳播等特點(diǎn)。超聲波對(duì)液體、固體的穿透本領(lǐng)很大，尤其是在陽(yáng)光不透明的固體中，它可穿透幾十米的深度。超聲波碰到雜質(zhì)或分界面會(huì)產(chǎn)生顯著反射形成反射成回波，碰到活動(dòng)物體能產(chǎn)生多普勒效應(yīng)。超聲波傳感器利用實(shí)物反射回來(lái)的超聲波判斷障礙物的方位和距離從而達(dá)到避障的功能。室外用途的超聲波傳感器必須具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰塵的侵入。壓電陶瓷被固定在金屬盒體的頂部?jī)?nèi)側(cè)。底座固定在盒體的開(kāi)口端，并且使用樹(shù)脂進(jìn)行覆蓋。對(duì)應(yīng)用于AGV的超聲波傳感器而言，要求其精確度要達(dá)到1mm，并且具有較強(qiáng)的超聲波輻射。（3）超聲波傳感器的主要性能指標(biāo)：①工作頻率。工作頻率就是壓電晶片的共振頻率。當(dāng)加到它兩端的交流電壓的頻率和晶片的共振頻率相等時(shí)，輸出的能量最大，靈敏度也最高。

②工作溫度。由于壓電材料的居里點(diǎn)一般比較高，特別時(shí)診斷用超聲波探頭使用功率較小，所以工作溫度比較低，可以長(zhǎng)時(shí)間地工作而不產(chǎn)生失效。醫(yī)療用的超聲探頭的溫度比較高，需要單獨(dú)的制冷