文档包括:
说明书一份,41页,25800字左右.
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开题报告.doc
外文翻译.doc
文献综述.doc
指导教师评阅书.doc
诚信承诺书.doc
任务书
毕业设计（论文）题目 自动导引小车(AGV)的研究和应用
毕业设计（论文）主要内容和要求：
自动导引小车（Automatic Guided Vehiele，AGV），它是在计算机的控制下，经磁或激光等导向装置引导并沿程序设定路径运行完成作业的无人驾驶自动小车。它为现代制造业、现代物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。
本文介绍了导航系统，小车的动力学建模，部分主要机械零件的选取，轴的设计和参数的计算，驱动转向系统的设计和控制系统。后轮由伺服电机、齿轮传动系统来驱动，前轮伺服电机驱动，以实现转向。本论文主要进行AGV小车的研究和应用。
毕业设计（论文）主要参考资料：
[1] 朱江.AGV车载控制原理研究[J].计算机控制，2006.
[2] 蔡涛.AGV的超声波定位与避障研究[D].陕西:西安理工大学，2008.
[3] 于洋.AGV及其控制器设计与开发[J].检测技术与自动化装置，2008.
[4] 潘明华.盾构自动导向系统的研究与实现[J].机械电子工程，2005.
[5] 陈鲁华.基于CAN总线的网络化PLC技术研究与实现[J].机电控制及自动化，2003.
[6] 沈颖.激光导引AGV车载控制系统研究[M].安徽：合肥工业大学.2007.
[7] 黄霞.嵌入式自动导引小车AGV系统研究与设计[M].控制理论与控制工程，2009.
[8] 管一兵.直线行走式智能监控小车的精确定位方法研究[M].电力电子与电力传动，2008.
[9] 肖一帆.全桥驱动的自导引小车AGV动力学建模及其运动研究[J].上海：同济大学，2007.
[10] 吴亮亮.自动导向小车AGV无接触供电关键技术研究[J].计算机集成与柔性制造，2010.
[11] 张勇波.自动引导小车AGV路径跟踪控制策略的研究[J].湖北：武汉理工大学，2006.
[12] 叶甲秋.自动引导小车AGV驱动系统辨识与动态特性分析[J].柔性制造技术，2010.
[13] 嘉红霞，集装箱装卸桥PLC控制系统中若干通信问题的研究[J].机械电子工程，2002.
[14] 李辛.基于无线定位的AGV导航、控制研究及模拟系统的研制[J].通信与信息系统，2006.
[15] Chu Jiangwei,Shi Shuming,Guo Lie,Wang Rongben,Ma Guosheng. Visual guidance of two differential steering AGV design and key technologies. Proceedings of the 4th International Conference on Material Handling & Logistics Systems,2002.
毕业设计（论文）应完成的主要工作：
1.毕业设计任务书
2.毕业设计开题报告
3.毕业设计文献综述
4.毕业设计的翻译文章及外文原文
5.毕业论文
6.相关图纸
毕业设计（论文）进度安排：
序号 毕业设计（论文）各阶段内容 时间安排 备注
1 查阅资料并撰写毕业设计开题报告 2011.12.10-2011.12.20
2 指导教师审核开题报告,学生根据指导老师意见做进一步修改 2011.12.21-2011.12.22
3 系里组织开开题报告会 2011.12.21-2011.12.22
4 由指导老师指导查阅资料，并翻译外文资料 2011.12.23-2011.12.31
5 撰写文献综述，经指导老师审阅后着手毕业论文的写作 2012.01.01-2012.01.20
6 开始编写毕业设计工作计划，进入毕业设计的撰写 2012.01.21-2012.03.06
7 整改论文 2012.04.29-2012.04.30
8 毕业设计答辩 2012.05.05-2012.05.19
开题报告
毕业设计（论文）题目 自动导引小车(AGV)的研究和应用
开题报告（阐述课题的目的、意义、研究现状、研究内容、研究方案、进度安排、预期结果、参考文献等）
课题目的意义：
AGV是自动导引小车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写。根据美国物流协会的定义，AGV是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶的运输小车，同时它还具有编程装置、安全保护装置以及各种移载功能。它以电池为动力，进行非接触式导引。它能够根据给定的起点和终点在无人干预的情况下，安全驶向指定的目标，从而完成各种给定的任务。
AGV是一种自动化物料搬运设备，它具有自动化程度高、应用灵活、安全可靠、无人操作、施工简单及维修方便等诸多优点，因而广泛应用于汽车制造业、烟草行业、工程机械行业、机场等物资运输场所。AGV同时也广泛应用于柔性生产系统（FMS）、柔性搬运系统和自动化仓库中。AGV是现代物流系统的关键设备，它对于提高生产自动化程度和提高生产效率有着重要意义，AGV已成为物流自动化研究的热点之一。AGV的研制与开发涉及到计算机、自动控制、信息通讯、机械设计和电子技术等多个学科，是集光、机电及计算机于一体的高新技术。
研究方法：
通过阅读资料，对国内自动引导小车AGV的机械结构、控制方法充分的研究，结合设计要求和控制要求，研究、设计自动引导小车AGV的总体构成和执行机构，用三维CAD对机械进行研究，并运行动画模拟，防止运动干涉。
运动控制方面：利用电磁轨道来设立其行进路线，电磁轨道黏贴于地板上，自动引导小车则依循电磁轨道所带来的信息进行移动与动作。
研究现状：
在国外，1913年美国福特汽车公司将有轨引导的AGV代替输送机用于底盘装配上。1953年美国Barrett Electric公司制造了世界上第一台采用埋线电磁感应方式跟踪路径的自动导引车。直到20世纪60年代和70年代初，AGV仍采用这种导引方式。1955年，在英国首先出现了把AGV系统用于实用的生产线上。1959年，在美国首次出现了把AGV用于自动化
仓库中。1973年瑞典VOLVO公司在KALMAR轿车厂和SKOVDE发动机厂都采用了上百台AGV进行装配作业。1982年，德国出现了世界上第一台无人叉车。1983年，欧洲安装了330台各种形式的AGV系统，而使用的AGV则多达3900多台。到了1990年，瑞典NDC公司开发了第四代AGV控制系统—激光导引系统。2000年，比利时Egmin公司推出了激光导引与惯性导航、激光测角与测距相结合的导引控制技术。
在国外，汽车制造业是AGV应用最早、用量最大的行业，约占AGV总销售量的30%。其次，AGV在印刷、造纸、新闻出版等重型搬运作业中以及食品、饮料、酿酒、制药、电子等洁净化车间应用也很多。
与发达国家相比我国AGV的研究及应用起步较晚。国内AGV的技术来源主要有两种模式：一种是直接引进国外技术和产品，一种是自主研发。在直接引进国外技术与产品方面：1980年上海石化总厂从日本大福公司引进国内第一套AGV系统用于涤纶长丝作业。1996年玉溪卷烟厂引进韩国三星52台电磁导引AGV。在自主研发方面：1976年北京起重机械研究所研制出了我国第一台AGV。1988年原邮电部北京邮政科学技术研究所研制了邮政枢纽AGV。1991年起，中科院沈阳自动化研究所/新松机器人自动化股份有限公司研制了客车装配AGV系统。1992年天津理工学院研制了核电站用光学导引AGV。同时，昆明船舶设备研究所、吉林大学、清华大学、天津师范大学、北京易亨集团等也对AGV进行了研究开发。
国内使用AGV比较多的行业主要有烟草行业和汽车行业。烟草行业由于利润丰厚，是AGV应用最多的领域，约占AGV销售总量的一半左右；AGV在汽车行业虽有应用但数量并不多，因为我国汽车企业规模小，利润比较薄；其他行业虽然也有AGV应用的需求，但是总体来看，国内AGV的应用范围还比较窄，技术和需求还不是很成熟，需要AGV的生产企业做进一步的引导，同时开发出适应不同行业的AGV系统以提高相应行业的生产自动化程度和生产效率。
研究内容：
自动导向搬运车AGV是生产车间级物流自动化流转设备之一，为普通型和智能型两种。智能型AGV在车载计算机控制系统中储存有全部运行路线和线路区段控制的信息，小车只需要知道目的的和所要完成的任务，便可以自动选择最佳路线完成规定的任务。固定路径导向是指在固定的线路上设置导向信息媒介，AGV小车检测出其导向信息，然后按此导向信息控制其行驶方向。本文是研究AGV的常见结构，拉到理论应用的内容。
研究方案：
为使自动导引小车成功地完成一项任务，最主要的是如何使小车在复杂的环境中以较小的代价到达目的地。要完成以下几项工作，即：
1.从环境中得到自动导引小车周围的障碍物信息及其他相关信息；
2.根据内部及外部传感器来回答小车当前处于环境中的什么位置；
3.根据小车的当前位置和当前信息确定行动策略；
4.产生合适的驱动信号使小车运动在预定的轨迹上。
这四项工作的完成对于在实时环境中运动的小车来说是缺一不可的，于此相对应的技术即为传感器技术、自定位技术、规划决策技术和运动控制技术。
进度安排
2011.12.10-2011.12.20 查阅资料并撰写毕业设计开题报告
2011.12.21-2011.12.22 指导教师审核开题报告,学生根据指导老师意见做进一步修改
2011.12.21-2011.12.22 系里组织开开题报告会
2011.12.23-2011.12.31 由指导老师指导查阅资料，并翻译外文资料
2012.01.01-2012.01.20 撰写文献综述，经指导老师审阅后着手毕业论文的写作
2012.01.21-2012.03.06 开始编写毕业设计工作计划，进入毕业设计的撰写
2012.04.29-2012.04.30 整改论文
2012.05.05-2012.05.19 毕业设计答辩
预期结果：
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，使得智能型AGV在车载计算机控制系统中储存有全部运行路线和线路区段控制的信息，小车可以自动选择最佳路线完成规定的任务。让AGV小车检测出在固定的线路上的导向信息，然后按此导向信息控制其行驶方向。针对现有AGV的引导方式的一些不足加以改进并完善，其中主要对地形影响，车速影响，位置信息确定等几个突出问题进行一些针对行研究，撰写论文，以供研究。
参考文献：
[1] 朱江.AGV车载控制原理研究[J].计算机控制，2006.
[2] 蔡涛.AGV的超声波定位与避障研究[D].陕西:西安理工大学，2008.
[3] 于洋.AGV及其控制器设计与开发[J].检测技术与自动化装置，2008.
[4] 潘明华.盾构自动导向系统的研究与实现[J].机械电子工程，2005.
[5] 陈鲁华.基于CAN总线的网络化PLC技术研究与实现[J].机电控制及自动化，2003.
AGV自动引导小车设计
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，AGV(Automatic Guided Vehicle)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。其研究内容主要包括以下几个方面：论述了AGV系统的组成、路径导引方式及原理。
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。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。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；激光导引；单片机 ；驱动控制电路；行走策略；控制策略；串口通信
Abstract
With the growing of Factory Automation, Computer Integrated Manufacture System and extensive application of Flexible Manufacture System、Automatic Warehouse, the application field and technical level of AGV which contact and adjust the discrete logistics system, make the mission continuous, has greatly enlarged and improved.
AGV is the unmanned driver automatic guided vehicle which has its untouched guided equipment, its control center is the microcontroller and storage battery is driving power, its basic function of automatic action is guided driving, recognizing the address to stop precisely and remove the load. As the valid measure of contemporary logistics processing automation and the key equipment of flexible manufacture system, the AGV has already got more and more extensive application, so that the research on AGV has very important theory meaning and realistic meaning.
The dissertation introduced the applications and developments of AGV at home and abroad. Combining with the request of this graduation project topic, we designed a whole infrared ray guided vehicle. The main work in this dissertation was arranged as follows: the constitution of AGV system, the path guided means and their principles were discussed. According to the requests of the topic, infrared rays guided method was used in the AGV system. The design of AGV mechanical structure was introduced, in terms of driving manner and working requests, the type of the chassis, electrical motor and storage battery etc. was chosen and designed. According to the control and the craftwork requests of the AGVS, the total frame structure of control system was designed. About hardware, the right sensor, MCU and motor controller had been chosen, the sensing circuits and MCU controlling hard circuits was designed, about software, to achieve many system functions, and to realize serial communication between the MCU and motor controller, blocking programming method was employed. On the base of summarizing the dissertation, the development prospect of AGV research was put forward.
Key words：AGV; Infrared rays guided; Drive and control circuit;Running strategy; Control strategy; Serial communication.
目 录
摘 要 1
1 引言 1
1.1 问题的提出及研究意义 1
1.1.1 问题的提出 1
1.1.2 研究意义 1
1.2 国内外研究现状 2
1.3自动引导小车的定义及特点 3
2 AGV的总体设计 4
2.1 AGV系统的构成与结构 4
2.1.1 AGV系统技术的研究方向 4
2.1.2 AGV的结构 5
2.2 AGV导航系统 6
2.3 AGV总体系统 7
3 AGV小车的动力学建模 10
3.1 AGV小车动力学结构 10
3.2 车体运动建模 11
3.3 驱动后轮运动建模 12
3.4车体整体的动力学建模 13
4 AGV机械部分主要零件的选取 15
4.1伺服驱动电机的选取及参数 15
4.1.1电机的计算 18
4.1.2 电机的控制参数 19
4.2 轴的设计和参数的计算 20
4.2.1减速器的使用范围及选取 21
4.2.2 驱动后轮轴的设计 21
4.3轴的受力分析及校核 23
4.4齿轮的设计与选取 25
4.5传感器的选用 26
4.5.1 红外传感器寻迹 26
4.5.2超声波传感器避障原理 27
5 驱动转向系统的设计 28
5.1 驱动方式的选择 28
5.2 传感器的布置 29
5.3 电机与行走系统的驱动装置 30
5.4 电源部分选择 31
6 控制系统 32
6.1 电源及驱动芯片模块 32
6.2 电路的设计及行走策略 33
6.3 控制策略 34
7结语 36
参考文献 37
致 谢 38
川公网安备: 51019002004831号