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机电一体化毕业设计(论文)-自动导引小车(AGV)系统的设计.doc

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机电一体化毕业设计(论文)-自动导引小车(AGV)系统的设计.doc

1xxxxxxxxxxxxx毕业设计(论文)设计论文题目AGV自动导引小车姓名学号系部专业机电一体化年级06级6班指导教师2010年4月24日2自动导引小车(AGV)系统的设计摘要随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用,AGVAutomaticGuidedVehicle即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段,其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。AGV是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车,其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备,AGV已经得到了越来越广泛的应用,对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。本文介绍了AGV在国内外的发展现状和应用情况,在此基础上,结合毕业设计的课题要求,设计了红外导引AGV小车。其研究内容主要包括以下几个方面1.论述了AGV系统的组成、路径导引方式及原理,结合课题要求,选择红外导引作为该系统的导引方式。2.介绍了AGV车体机械结构的设计,并根据小车的驱动方式和工作要求,对底盘、电机、蓄电池等进行了设计和选型。3.根据AGV系统的控制和工艺要求,确定了控制系统的总体框架结构。硬件方面,选择合适的传感器、单片机以及电机驱动器,对传感检测电路和单片机控制系统硬件电路进行了设计软件方面,采用模块化的编程方式来实现系统的各种功能,并实现了单片机与电机控制器之间的串口通信。4.在总结全文的基础上,对AGV小车的设计和研究提出了展望。关键词AGV单片机驱动控制电路行走策略控制策略串口通信。3THEDESIGNOGAGVSYSTEMABSTRACTWiththegrowingofFactoryAutomation,ComputerIntegratedManufactureSystemandextensiveapplicationofFlexibleManufactureSystem、AutomaticWarehouse,theapplicationfieldandtechnicallevelofAGVwhichcontactandadjustthediscretelogisticssystem,makethemissioncontinuous,hasgreatlyenlargedandimproved.AGVistheunmanneddriverautomaticguidedvehiclewhichhasitsuntouchedguidedequipment,itscontrolcenteristhemicrocontrollerandstoragebatteryisdrivingpower,itsbasicfunctionofautomaticactionisguideddriving,recognizingtheaddresstostoppreciselyandremovetheload.Asthevalidmeasureofcontemporarylogisticsprocessingautomationandthekeyequipmentofflexiblemanufacturesystem,theAGVhasalreadygotmoreandmoreextensiveapplication,sothattheresearchonAGVhasveryimportanttheorymeaningandrealisticmeaning.ThedissertationintroducedtheapplicationsanddevelopmentsofAGVathomeandabroad.Combiningwiththerequestofthisgraduationprojecttopic,wedesignedawholeinfraredraysguidedvehicle.Themainworkinthisdissertationwasarrangedasfollows1.TheconstitutionofAGVsystem,thepathguidedmeansandtheirprincipleswerediscussed.Accordingtotherequestsofthetopic,infraredraysguidedmethodwasusedintheAGVsystem.2.ThedesignofAGVmechanicalstructurewasintroduced,intermsofdrivingmannerandworkingrequests,thetypeofthechassis,electricalmotorandstoragebatteryetc.waschosenanddesigned.3.AccordingtothecontrolandthecraftworkrequestsoftheAGVS,thetotalframestructureofcontrolsystemwasdesigned.Abouthardware,therightsensor,MCUandmotorcontrollerhadbeenchosen,thesensingcircuitsandMCUcontrollinghardcircuitswasdesigned,aboutsoftware,toachievemanysystemfunctions,andtorealizeserialcommunicationbetweentheMCUandmotorcontroller,blockingprogrammingmethodwasemployed.4.Onthebaseofsummarizingthedissertation,thedevelopmentprospectofAGVresearchwasputforward.KeywordsAGVMCUDriveandcontrolcircuitRunningstr4目录第1章绪论..............................................71.1概述...................................................71.2发展趋势及发展前景.......................................71.3AGV系统的构成与AGV的结构..............................81.3.1AGV系统的构成.......................................81.3.2AGV的结构...........................................9第2章AGV的总体设计......................................102.1总体设计..............................................102.2小车运动分析..........................................132.3传感器的选用...........................................142.3.1总体设计与实现......................................142.3.2声波传感器避障原理..................................142.3.3声波模块具体功能简介................................152.3.4规格参数............................................15第3章AGV机械结构和驱动转向系统的设计.....................163.1AGV机械结构的设计......................................163.1.1车体尺寸结构设计....................................173.1.2驱动方式的选择.....................................183.1.3传感器的布置.......................................193.2.1电机的选择..........................................2053.2.2行走系统的驱动装置..................................213.4电源部分选择..........................................24第4章控制系统与行走策略...................................254.1控制系统...............................................254.1.1控制系统总体方案....................................252.计数的扩展..............................................263.中断的扩展..............................................274.数模转换器的选择........................................285.电机驱动芯片选择........................................304.1.2电源模块............................................334.1.3光电耦合器(TLP5214)...............................344.2行走策略...............................................344.3传感器采样...........................................354.4控制策略.............................................354.5动作类型..............................................364.5.1直线路径行走........................................364.5.2特殊路径的行走......................................374.5.3左转弯..............................................374.5.4右转弯..............................................374.5.5停车...............................................37第5章总结与展望..........................................3865.1全文总结...............................................385.2研究展望...............................................38感谢.......................................................39参考文献...................................................407第1章绪论1.1概述AGVAutomaticGuidedVehicle自动导引车是上世纪50年代发展起来的智能搬运型机器人。AGV是现代工业自动化物流系统中的关键设备之一,它是以电池为动力,装备有电磁或光学等自动导航装置,能够独立自动寻址,并通过计算机系统控制,完成无人驾驶及作业的设备。自从1913年美国福特汽车公司使用有轨底盘装配车,1954年英国采用地下埋线电磁感应导向车以来,到九十年代全世界拥有AGVAutomatedGuidedVehicles10万台以上。近年来,自动化技术呈现加速发展的趋势,国内自动化立体仓库和自动化柔性装配线进入发展与普及阶段。其中,在自动仓库与生产车间之间,各工位之间,各段输送线之间,AGV起了无可替代的重要作用,与传统的传送辊道或传送带相比,AGV输送路线具有施工简单、路径灵活,不占用空间、较好的移动性、柔性等优点。1.2发展趋势及发展前景1913年,美国福特汽车公司使用有轨底盘装配车。1953年,美国BarrettElectric制造了世界上第一台采用埋线电磁感应式的跟踪路径自动导向车,也被称作无人驾驶牵引车。20世纪70年代中期,具有载货功能的AGV在欧洲得到迅速发展和推广应用,并被引入美国用于自动化仓储系统和柔性装配系统的物料运输。从80年代初开始,新的导向方式和技术得到更广泛研究和开发。90年代以来,AGV从仅由大公司应用,正向小公司单台应用转变,而且其效率和效益更好。AGV按照引导方式不同分为固定路径导引、自由路径导引等。按照移载方式不同分为侧叉式移载、叉车式移载、推挽式移载、辊道输送机式移载、升降台式移载、机械手式移载等.AGV是伴随着柔性加工系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化立体仓库而产生并发展起来的。日本人认为1981年是柔性加工系统元年,这样计算AGV大规模应用的历史也只有15至20年。但是,其发展速度是非常快的。1981年美国通用公司开始使用AGV,1985年AGV保有量500台,1987年AGV保有量3000台。资料表明欧洲40的AGV用于汽车工业,日本15的AGV用于汽车工业,也就是说AGV在其他行业也有广泛的应用。目前国内总体看AGV的应用刚刚开始,相当于国外80年代初的水平。但从应用的行业分析,分布面非常广阔,它常用于工厂,汽车工业,飞机制造业,家用电器行业,烟草行业,机械加工,仓库,邮电部门,地下采矿厂中进行材料运输,也用于海洋和太空探索等1。这说明AGV有一个潜在的广阔市场。

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