自动导引小车AGV设计说明书论文

本 科 生 毕 业 论 文姓名：学号：学院：机电工程学院专业：机械工程与自动化论文题目：自 动 导 引 小 车专题：指导教师：职称：副 教 授年月徐州毕 业 论 文 任 务 书学 院 机 电 学 院 专 业 年 级 机 自 07-7班 学 生 姓 名任 务 下 达 日 期 ：毕 业 论 文 日 期 ：毕 业 论 文 题 目 ： 自 动 导 引 小 车毕 业 论 文 专 题 题 目 ：毕 业 论 文 主 要 内 容 和 要 求 ：1、 完 成 自 动 导 引 小 车 的 设 计 过 程 。2、 自 动 导 引 小 车 的 设 计 图 纸 及 其 部 件 图 。院 长 签 字 ： 指 导 教 师 签 字 ：毕 业 论 文 指 导 教 师 评 阅 书指 导 教 师 评 语 （ 基 础 理 论 及 基 本 技 能 的 掌 握 ； 独 立 解 决 实 际 问 题 的 能 力 ； 研 究内 容 的 理 论 依 据 和 技 术 方 法 ； 取 得 的 主 要 成 果 及 创 新 点 ； 工 作 态 度 及 工 作 量 ； 总体 评 价 及 建 议 成 绩 ； 存 在 问 题 ； 是 否 同 意 答 辩 等 ） ：成 绩 ： 指 导 教 师 签 字 ：年 月 日毕 业 论 文 评 阅 教 师 评 阅 书评 阅 教 师 评 语 （ 选 题 的 意 义 ； 基 础 理 论 及 基 本 技 能 的 掌 握 ； 综 合 运 用 所 学 知 识解 决 实 际 问 题 的 能 力 ； 工 作 量 的 大 小 ； 取 得 的 主 要 成 果 及 创 新 点 ； 写 作 的 规 范 程度 ； 总 体 评 价 及 建 议 成 绩 ； 存 在 问 题 ； 是 否 同 意 答 辩 等 ） ：成 绩 ： 评 阅 教 师 签 字 ：年 月 日毕 业 论 文 答 辩 及 综 合 成 绩答 辩 情 况提 出 问 题 回 答 问 题正确 基 本正 确 有 一般 性错 误 有 原则 性错 误 没 有回 答答 辩 委 员 会 评 语 及 建 议 成 绩 ： 答 辩 委 员 会 主 任 签 字 ：年 月 日学 院 领 导 小 组 综 合 评 定 成 绩 ：学 院 领 导 小 组 负 责 人 ：年 月 日摘 要AGV即 自 动 导 引 小 车 ， 它 集 声 、 光 、 电 、 计 算 机 技 术 于 一 体 ， 综 合 了 当 今 科 技 领 域先 进 的 理 论 和 应 用 技 术 。 广 泛 应 用 在 柔 性 制 造 系 统 和 自 动 化 一 体 中 ， 具 有 运 输 效 率 高 、节 能 、 工 作 可 靠 、 能 实 现 柔 性 运 输 等 许 多 优 点 ， 极 大 的 提 高 生 产 自 动 化 程 度 和 生 产 效 率 。本 文 在 分 析 研 究 国 内 外 AGV现 状 与 发 展 的 基 础 上 ， 设 计 了 两 后 轮 独 立 驱 动 的 自 动 导引 小 车 ， 其 主 要 工 作 内 容 包 括 :小 车 机 械 传 动 设 计 、 小 车 结 构 设 计 、 直 流 何 服 电 机 的 选 择 、AT89CSI单 片 机 控 制 系 统 硬 件 电 路 、 运 动 学 分 析 。 所 设 计 的 小 车 能 够 实 现 自 动 运 行 、 运动 轨 迹 (圆 弧 、 直 线 )的 控 制 等 功 能 ， 达 到 了 沿 着 设 定 的 路 线 行 驶 。关 键 字 ： 自 动 导 引 小 车 ， 单 片 机 控 制 ， 设 计 ， PWM技 术ABSTRACTTheAGVnamelyAutomaticGuidedVehicle,itcollectsound,thelight,theelectricity,thecomputertechnologyinabody,andsynthesizesthetechnicaldomainadvancedtheoryandtheapplicationtechnology.Itwidespreadappliedintheflexiblemanufacturingsystemandthefactoryautomation,andhasthemeritsofhightransportationefficiency,theenergyconsvervation,theworkreliable,theflexibletransportation.Itenormouslyenhancedproductionautomaticityandproductionefficiency.BasedontheanalysisofdomesticandinternationalsituationandthedevelopmentofAGVBasedonthedesignofthetwoindependentrearwheeldriveautomaticguidedvehicle,anditsmaintasksinclude:carmechanicaltransmissiondesign,cardesign,thechoiceoftheDCservomotorHo,AT89CSISCMcontrolsystemhardware,kinematicsanalysis.Thecarisdesignedtoachieveautomatically,trajectory(circular,linear)controlandotherfunctions,totravelalongtherouteset.K eywords:AutomaticGuidedVehicle,MCUcontrol,design,PWMtechnology中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计目 录第 1章 绪 论 .11.1 论 文 研 究 的 背 景 及 意 义 .11.2自 动 导 引 小 车 的 定 义 及 特 点 .21.3 AGV的 发 展 历 史 .31.4自 动 导 引 小 车 的 应 用 现 状 .41.5 AGV的 关 键 内 容 及 本 论 文 的 研 究 内 容 .6第 2章 AGV中 机 械 部 分 零 件 的 设 计 .72.1设 计 任 务 .72.2总 体 结 构 设 计 .72.3电 动 机 的 选 择 .82.4联 轴 器 设 计 .错 误 ！ 未 定 义 书 签 。2.5蜗 杆 传 动 设 计 .112.6轴 的 设 计 .132.7滚 动 轴 承 的 选 择 计 算 .19第 3章 AGV结 构 设 计 以 及 动 力 学 建 模 .243.1 AGV系 统 结 构 设 计 .243.2 AGV小 车 的 动 力 学 建 模 .错 误 ！ 未 定 义 书 签 。第 4章 控 制 系 统 与 行 走 策 略 .344.1控 制 系 统 .344.2行 走 策 略 .454.3传 感 器 采 样 .464.4控 制 策 略 .464.5动 作 类 型 .46第 5章 总 结 与 展 望 .485.1全 文 总 结 .485.2研 究 展 望 .49参 考 文 献 .50中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 1页第 一 章 绪 论内 容 提 要 :本 章 介 绍本论文研究的重要意义，综述自动 导引小车的基本概念、组成及其发展简史、应用现状和前景，并分析目前自动 导引小车的主要引导方式、关 键技术，在此基础提出了本论文的研究内容。1.1 论 文 研 究 的 背 景 及 意 义21世 纪制造业 将 进入一个新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。能否抓住市场机遇 开 发出新产品将是企业 赢得竞争的主要手段。要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发 展 敏 捷 制 造 装 备。繁重制造装各的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产 时，可 实 现接近中、大批量生产 的 效 率 。 由 于 机 器 人 具 有 自主 规划、可编程、可协 调作业和基于传感器控制等特点，它将成为可重组的敏捷制造生产装备及系统的重要组成部分，为 传 统制造 企 业向敏捷制造企业跨越发展提供重要的技术支持。自动 导向小车 (Automated Guided Vehicle 简称AGV)是 移 动机器人的一种，是现代制造企业物流系统中的重要设 备，主要用来 储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了重要保证。AGV 主 要 有 两 类形式 ， 一 种是固定路径AGV， 它 的 运 行 路 径 是 固 定 的 ， 且 有 轨道，故导引技术相对 简 单 ;另 一 种是自由路径AGV， 由 于 没 有 轨道，它为 AGV自 由 运 行 提 供 了 最 大 可 能 ， 但 由 于 技 术 限 制 ，AGV沿 任 意 路 径 自 由 运 行 仍 是 一 个 有 待 解 决 的 技 术 难 题。在 以 往 的 生 产 线 上 ， 导 向 式 AGV是 人 们 经 常 采 用 的 方 式 ， 有 导 轨 式 、 磁 导 引 式等 方 法 。 这 些 方 法 都 需 要 预 先 规 划 好 AGV的 运 行 路 线 ， 而 且 生 产 车 间 的 装 置 不 能 随意 移 动 。 随 着 生 产 车 间 智 能 化 的 提 高 ， 导 向 式 AGV明 显 降 低 了 AGV的 柔 性 。 因 此 ，非 导 向 式 AGV将 成 为 敏 捷 制 造 物 流 系 统 中 的 主 要 选 择 。 在 非 导 向 式 AGV系 统 中 ， AGV的 运 行 路 径 不 需 要 由 附 加 设 备 决 定 ， 而 且 当 车 间 的 布 局 变 化 后 ， 只 要 及 时 改 变 规 划系 统 的 软 件 参 数 即 可 满 足 路 径 规 划 要 求 。资 料 显 示 :在 产 品 生 产 的 整 个 过 程 中 ， 仅 仅 有 5%的 时 间 是 用 于 加 工 和 制 造 ， 剩余 的 95%都 用 于 储 存 、 装 卸 、 等 待 加 工 和 输 送 :在 美 国 ， 直 接 劳 动 成 本 所 占 比 例 不 足生 产 成 本 的 10%， 且 这 一 比 例 还 在 不 断 下 降 ， 而 储 存 、 运 输 所 占 的 费 用 却 占 生 产 成本 的 40%.因 此 ， 目 前 世 界 各 工 业 强 国 普 遍 把 改 造 物 流 结 构 、 降 低 物 流 成 本 作 为 企中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 2页业 在 竞 争 中 取 胜 的 重 要 措 施 ， 为 适 应 现 代 生 产 的 需 要 ， 物 流 正 在 向 着 现 代 化 的 方 向发 展 。 自 动 导 引 小 车 AGV适 应 性 好 、 柔 性 程 度 高 、 可 靠 性 好 、 可 实 现 生 产 和 搬 运 功能 的 集 成 化 和 自 动 化 ， 在 各 国 的 许 多 行 业 都 得 到 广 泛 的 应 用 。目 前 ， 在 我 国 某 些 汽 车、烟草行业，AGV 已 投 入 使 用 ， 并 取 得 了 良 好 的 经 济效益。 但 从 使 用 形 式 来 看 ， 大 都 采 用 属 于 固 定 路 径 导向范畴的电磁导引AGV， 无 固 定路 径 自 主 导 向 的 AGV 由 于 诸多问 题未能完全解决，还没有达到实用。因此进行自山路径导向式AGV的 研 究 ， 不 仅 对敏捷物流设 备的研制和应用有现 实的工程意义，而且对移动机器人路径规划有 重 要 的 理 论意义。1.2 自 动 导 引 小 车 的 定 义 及 特 点根 据 美 国 物 流 协 会 定 义 ， AGV 是 指 装 备 有 电 磁 或 光 学 自 动 导 引 装 置 ， 能 够 沿 规定 的 导 引 路 径 行 驶 ， 具 有 小 车 编 程 与 停 车 选 择 装 置 、 安 全 保 护 以 及 各 种 移 载 功 能 的运 输 小 车 。 AGV 是 以 电 池 为 动 力 、 装 有 非 接 触 导 向 装 置 ， 独 立 寻 址 系 统 的 无 人 驾 驶自 动 运 输 车 。 AGVs 是 自 动 导 引 车 系 统 ， 它 由 若 干 辆 沿 导 引 路 径 行 驶 ， 独 立 运 行 的AGV组 成 。 AGVs在 计 算 机 的 交 通 管 制 下 有 条 不 紊 地 运 行 ， 并 通 过 物 流 系 统 软 件 而 集成 于 整 个 工 厂 的 生 产 监 控 与 管 理 系 统 中 。应 用 AGV具 有 很 多 特 点 :(1)AGV可 十 分 方 便 地 与 其 它 物 流 系 统 实 现 自 动 连 接 ， 如 AS/RS(通 过 出 从 库 台 )、各 种 缓 冲 站 、 自 动 积 放 链 、 升 降 机 和 机 器 人 等 ； 实 现 在 工 作 站 之 间 对 物 料 进 行 跟 踪 ;对 输 送 进 行 确 认 ； 按 计 划 输 送 物 料 并 有 执 行 检 查 记 录 :与 生 产 线 和 库 存 管 理 系 统 进行 在 线 连 接 以 向 工 厂 管 理 系 统 提 供 实 时 信 息 。(2)采 用 AGV 由 于 人 工 检 取 与 堆 置 物 料 的 劳 动 力 减 少 ， 操 作 人 员 无 需 为 跟 踪 物料 而 进 行 大 量 的 报 表 土 作 ， 因 而 显 著 提 高 劳 动 生 产 率 。 另 外 ， 非 直 接 劳 动 力 如 物 料仓 库 会 计 员 、 发 料 员 以 及 运 货 车 调 度 员 的 工 作 的 减 少 甚 至 完 全 取 消 又 进 一 步 减 低 了成 本 。(3)AGV运 输 物 料 时 ， 很 少 有 产 品 或 生 产 设 各 的 损 坏 ， 这 是 因 为 AGV按 固 定 路 径行 驶 ， 不 易 与 加 工 设 备 和 其 他 障 碍 物 碰 撞 。(4)绝 大 多 数 AGV的 使 用 者 均 证 明 ， 2到 3年 从 经 济 上 均 能 收 回 AGV的 投 资 成 本 。中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 3页(5)AGV通 过 安 装 在 地 面 之 下 的 电 缆 或 其 他 不 构 成 障 碍 的 地 面 导 引 物 ， 其 通 道 必要 时 可 作 其 他 用 处 。(6)系 统 具 有 极 高 的 可 靠 性 。 AGVs由 若 干 台 小 车 组 成 ， 当 一 台 小 车 需 要 维 修 时 ，其 它 小 车 的 生 产 率 不 受 影 响 并 保 持 高 度 的 系 统 可 利 用 性 。(7)节 约 能 源 与 保 护 环 境 。 AGV的 充 电 和 驱 动 系 统 耗 能 少 ， 能 量 利 用 率 高 ， 噪 音极 低 对 制 造 和 仓 储 环 境 没 有 不 良 影 响 。1.3 自 动 导 引 小 车 的 发 展 简 史世 界 上 第 一 台 AGV是 由 美 国 Barrett电 子 公 司 于 20世 纪 50年 代 开 发 成 功 的 ，它 是 一 种 牵 引 式 小 车 系 统 ， 小 车 跟 随 一 条 钢 丝 索 导 引 的 路 径 行 驶 ， 并 具 有 一 个 以 真空 管 技 术 为 基 础 的 控 制 器 。 到 了 60年 代 和 70年 代 初 ， 除 Barrett 公 司 以 外 ， Webb和 Clark公 司 在 AGV市 场 中 也 占 有 相 当 的 份 额 。 在 这 个 时 期 ， 欧 洲 的 AGV技 术 发 展较 快 ， 这 是 由 于 欧 洲 公 司 已 经 对 托 盘 的 尺 寸 与 结 构 进 行 了 标 准 化 ， 统 一 尺 寸 的 托 盘搬 运 促 进 了 AGV的 发 展 。 欧 洲 的 主 要 制 造 厂 家 有 Schindler-Digitron,Wagner,HJC,ACS, BT, CFC, FATA, Saxby, Denford和 Bleehert等 。 70年 代 中 期 ， 欧 洲 约 装 备了 520 个 AGV系 统 ， 共 有 4800台 小 车 ， 1985 年 发 展 到 10000台 左 右 ， 为 美 、 欧 、日 之 首 。 其 应 用 领 域 分 布 为 :汽 车 工 业 (57 峋 ， 柔 性 制 造 系 统 FMS(8)和 柔 性 装 配 系统 FAS(44 % ),欧 洲 的 AGV技 术 80年 代 初 通 过 在 美 国 的 欧 洲 公 司 以 许 可 证 与 合 资 经营 的 方 式 转 移 到 美 国 。 芝 加 哥 的 分 发 中 心 从 欧 洲 引 进 直 接 由 计 算 机 控 制 的 AGVs,1981 年 John 公 司 将 AGV 连 接 到 AS/RS 以 提 供 在 制 造 过 程 中 物 料 自 动 输 送 和 跟踪 .1984年 ， 通 用 汽 车 公 司 成 为 AGV的 最 大 用 户 ， 1986年 己 达 1407台 (包 括 牵 引 式小 车 。 叉 车 小 车 和 单 元 装 载 小 车 )， 1987 年 又 新 增 加 1662 台 。 美 国 各 公 司 在 欧 洲技 术 的 基 础 上 将 AGV发 展 到 更 为 先 进 的 水 平 。 他 们 采 用 更 先 进 的 计 算 机 控 制 系 统 (可联 网 于 FMS或 CIMS),运 输 量 更 人 ， 移 载 时 间 更 短 ， 具 有 在 线 充 电 功 能 ， 以 便 24 小时 运 行 ， 小 车 和 控 制 器 可 靠 性 更 高 。 此 时 美 国 的 AGV生 产 厂 商 从 23家 (1983年 )骤增 至 74家 (1985年 )。 日 本 的 第 一 家 AGV工 厂 于 1966年 由 一 家 运 输 设 备 供 应 厂 与 美国 的 Webb公 司 合 资 开 设 。 到 1988年 ， 日 本 AGV制 造 厂 已 达 20多 家 ， 如 大 福 、 Fanuc公 司 、 Murata(村 田 )公 司 等 。 到 1986年 ， 日 本 累 计 安 装 了 2312个 AGVs,拥 有 5032中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 4页台 AGV。我 国 AGV发 展 历 史 较 短 。 北 京 起 重 运 输 机 械 研 究 所 、 中 国 邮 政 科 学 研 究 规 划 院 、中 国 科 学 院 沈 阳 自 动 化 所 、 人 连 组 合 机 床 研 究 所 、 清 华 大 学 、 国 防 科 技 大 学 和 华 东工 学 院 都 在 进 行 不 同 类 型 的 AGV的 研 制 并 小 批 量 投 入 生 产 。 1975年 北 京 起 重 运 输 机械 研 究 所 完 成 我 国 第 一 台 电 磁 导 引 定 点 通 信 的 AGV, 1989年 北 京 邮 政 科 学 研 究 规 划院 完 成 我 国 第 一 台 双 向 无 信 电 通 信 的 AGV。 该 院 已 能 进 行 AGV 的 批 量 生 产 ， 己 生 产的 和 正 在 制 造 的 AGV达 23台 (截 止 于 1996年 )。 沈 阳 自 动 化 所 在 AGV技 术 方 面 己 取得 了 多 项 研 究 开 发 成 果 和 专 利 ， 解 决 了 AGV车 体 设 计 、 控 制 、 导 航 和 高 度 管 理 等 一系 列 关 键 技 术 问 题 ， 形 成 了 装 配 型 AGV和 搬 运 型 AGV两 大 系 列 产 品 ， 成 为 国 内 唯 一能 够 提 供 自 主 品 牌 AGV产 品 的 单 位 。 其 产 品 性 能 国 内 领 先 ， 达 到 国 际 先 进 水 平 ， 井于 19%年 度 将 搬 运 型 AGV系 统 技 术 出 口 韩 国 三 星 公 司 ， 实 现 了 高 技 术 出 口 。 沈 阳 自动 化 所 为 沈 阳 金 杯 汽 车 厂 生 产 了 六 台 AGV， 用 于 装 配 线 上 ， 可 以 说 是 汽 车 土 _业 中 用得 较 成 功 的 AGV。 以 上 的 AGV均 为 固 定 路 径 导 引 方 式 。 清 华 大 学 独 立 研 制 的 “ 自 由路 径 自 动 导 向 AGV属 无 固 定 路 径 导 引 的 类 型 ， 在 路 径 跟 踪 研 究 方 面 具 有 较 高 的 水平 。 我 国 越 来 越 多 的 工 厂 ， 科 研 机 构 已 采 用 AGV为 汽 车 装 配 、 邮 政 报 刊 分 拣 输 送 、大 型 军 械 仓 库 、 自 动 化 仓 储 系 统 服 务 。 如 :上 海 金 山 化 工 厂 、 华 宝 空 调 器 厂 、 哈 尔滨 飞 机 制 造 厂 、 上 海 新 车 站 邮 政 枢 纽 等 ， 所 采 用 的 AGV既 有 国 外 引 进 也 有 国 产 的 。80年 代 ， AGV就 已 进 入 我 国 市 场 ， 今 后 必 将 得 到 迅 速 发 展 和 普 及 应 用 。 这 不 仅是 现 代 工 业 迅 速 发 展 的 需 要 ， 更 主 要 是 AGV 本 身 所 独 具 有 的 优 越 性 所 决 定 的 。 AGV自 动 导 向 车 系 统 ， 是 伴 随 着 柔 性 装 配 系 统 、 计 算 机 集 成 制 造 系 统 以 及 白 动 化 立 体 仓库 产 业 发 展 起 来 的 ， 是 物 流 系 统 中 革 命 性 的 换 代 产 品 。 作 为 一 种 高 效 物 流 输 送 设 备和 工 厂 自 动 化 的 理 想 手 段 ， 随 着 经 济 的 发 展 ， 在 我 国 AGV的 应 用 领 域 必 将 越 来 越 大 。1.4 自 动 导 引 小 车 的 应 用 现 状由 于 AGV具 有 机 能 集 中 、 地 上 系 统 简 单 、 施 工 和 系 统 构 成 容 易 等 优 点 ， 因 此 ，广 泛 地 应 用 在 机 械 加 工 、 汽 车 制 造 、 港 口 货 运 、 电 子 产 品 装 配 、 造 纸 、 发 电 厂 、 电子 行 业 的 超 净 车 间 等 诸 多 行 业 。 其 运 行 速 度 可 达 到 百 米 /分 钟 ， 运 输 能 力 可 以 从 几千 克 到 儿 十 吨 。 AGV是 一 种 非 常 有 前 途 的 物 流 输 送 设 备 ， 尤 其 在 柔 性 制 造 系 统 (FMS)中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 5页和 柔 性 装 配 系 统 (FAS)中 被 认 为 是 最 有 效 的 物 料 运 输 设 备 。随 着 电 子 和 控 制 技 术 的 发 展 ， AGV的 技 术 也 在 不 断 进 步 ， 正 在 朝 着 性 能 更 优 越 、更 廉 价 、 自 由 度 更 高 、 超 大 型 化 和 微 型 化 方 向 发 展 。 其 应 用 领 域 也 在 不 断 扩 展 。 这种 十 儿 年 前 只 是 用 作 工 厂 内 的 物 流 输 送 设 各 ， 现 在 己 经 不 仅 仅 局 限 于 工 厂 之 内 ， 己成 功 地 应 用 到 办 公 室 、 饭 店 、 医 院 和 超 级 市 场 等 诸 多 部 门 ， 并 且 取 得 了 很 好 的 效 果 。AGV 的 应 用 领 域 主 要 在 制 造 业 ， 在 重 型 机 械 及 部 分 非 制 造 业 中 也 有 应 用 。 AGV在 制 造 业 中 主 要 用 于 物 料 分 发 、 装 配 和 加 工 制 造 二 个 方 面 411。 其 中 装 配 作 业 中 AGV用 量 最 大 ， 而 汽 车 工 业 又 是 AGV的 应 用 大 户 。 美 国 通 用 汽 车 公 司 90%的 AGV用 于 汽车 装 配 线 ， 西 欧 各 国 用 于 汽 车 装 配 的 AGV 占 整 个 AGV 数 量 的 57 Yo。 物 料 分 发 主 要是 指 生 产 工 序 间 的 物 料 移 送 和 仓 库 作 业 中 的 物 料 移 送 。 随 着 电 子 工 业 的 进 一 步 发展 ， 电 子 工 业 中 AGV的 使 用 极 具 市 场 潜 力 。 其 原 因 在 于 消 费 者 需 求 的 变 化 日 益 加 快 ，生 产 系 统 必 须 适 应 市 场 的 变 化 要 求 ， 其 中 FMS(柔 性 制 造 系 统 )即 为 以 灵 活 的 生 产 方式 适 应 市 场 变 化 的 制 造 方 式 ， 对 于 FMS来 说 ， 各 加 工 单 元 之 间 的 中 (小 )批 量 元 器 件的 送 发 效 率 要 求 极 高 ， 而 AGV 能 提 供 柔 性 最 好 的 输 送 ， AGV 可 以 很 方 便 地 对 AGV的输 送 工 艺 路 线 进 行 编 程 ， 使 之 按 要 求 的 路径 和 方 式 到 达 装 配 线 的 指 定 位 置 。 在 净 化 室 中 ， AGV更 可 大 显 身 手 ， 它 可 满 足 净 化耍 求 极 高 的 操 作 。在 重 型 机 械 行 业 中 ， AGV主 要 用 来 运 送 模 具 和 原 材 料 (如 成 卷 带 钢 等 )。 因 而 AGV要 求 承 载 量 人 ， 通 常 为 2.22-4.5t,最 大 者 可 达 6.3t。 配 各 了 功 率 较 大 的 移 藏 装 置也 是 这 类 AGV 的 特 点 。 在 AGV 上 配 备 大 型 机 器 人 用 以 对 大 型 金 属 构 件 进 行 喷 漆 (如屹 机 骨 架 的 喷 漆 )是 AGV在 重 型 行 业 中 的 应 用 之 一在 非 制 造 业 中 ， AGV的 应 用 越 来 越 普 遍 。 现 代 化 的 庆 院 安 装 AGV 系 统 ， 把 取 样从 门 诊 部 自 动 运 送 到 中 央 化 验 室 ;把 药 物 、 医 疗 用 品 、 食 品 、 衣 着 用 品 从 中 央 物 料管 理 中 心 输 送 到 医 院 的 各 个 部 门 。 邮 政 部 门 也 广 泛 采 用 AGV， 如 将 邮 件 进 台 区 的 邮件 输 送 到 处 理 区 ， 将 处 理 区 的 邮 件 输 送 到 邮 件 出 台 区 。 为 了 加 大 运 输 量 ， 使 用 了 牵引 式 AGV系 统 ， 一 次 可 以 牵 引 多 台 邮 件 车 。 大 型 的 办 公 大 楼 也 开 始 安 装 AGV系 统 ，用 以 运 送 邮 件 、 电 文 和 包 裹 到 各 个 分 区 部 门 。 宾 馆 业 采 用 AGV把 食 品 从 厨 房 运 送 到客 房 。 AGV也 可 作 为 机 器 人 的 “ 脚 ” ， 使 机 器 人 可 在 更 大 范 围 内 自 动 完 成 作 业 ， 如 在中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 6页AGV上 配 各 机 器 人 用 于 光 整 水 泥 地 面 。 在 具 有 核 辐 射 危 险 的 地 方 ， 常 使 用 AGV 机 器人 用 于 核 材 料 的 搬 运 。1 5 AGV 的 关 键 技 术 及 本 论 文 的 研 究 内 容1.5.1 自 动 导 引 小 车 的 关 键 技 术为 使 自 动 导 弓 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 。 这 就 涉 及 到 如 下 几 个 问 题 的 解 决 ， 即 ：(1)如 何 从 环 境 中 得 到 自 动 导 引 小 车 周 围 的 障 碍 物 信 息 及 其 它 相 关 信 息 ；(2)如 何 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)如 何 根 据 小 车 的 当 前 位 置 和 当 前 信 息 确 定 行 动 策 略 ；(4)如 何 产 生 合 适 的 驱 动 信 号 使 小 车 运 动 在 预 定 的 轨 迹 上 。这 四 个 问 题 的 解 决 对 于 在 实 时 环 境 中 运 动 的 小 乍 来 说 是 缺 一 不 可 的 ， 与 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 。1.5.2 本 论 文 研 究 的 主 要 内 容 :(I)激 光 导 引 AGV模 型 的 总 体 结 构 设 计 ；(2)激 光 导 引 AGV的 总 体 结 构 分 析 ；1.6 本 章 小 结本 章 介 绍 了 本 论 文 研 究 的 重 要 意 义 ， 综 述 了 自 动 导 引 小 车 的 基 本 概 念 、 组 成 及其 它 的 发 展 简 史 和 应 用 现 状 和 前 景 ， 并 分 析 目 前 自 动 导 引 小 车 的 主 要 引 导 方 式 、 关键 技 术 ， 在 此 基 础 上 提 出 了 本 论 文 的 研 究 内 容 。 激 光 导 引 具 有 精 度 高 、 柔 性 好 的 特点 ， 本 论 文 研 究 中 用 其 来 实 现 AGV的 引 导 。中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 7页第 二 章 AGV中 机 械 部 分 设 计内 容 提 要 ： 本 章 主 要 介 绍 了 这 次 AGV机 械 部 分 设 计 中 的 一 些 主 要 部 件 的 选 取 。比 如 说 有 私 服 驱 动 电 动 机 的 选 取 、 控 制 转 向 的 电 动 机 的 选 取 ， 传 动 齿 轮 的 选 取 等 。介 绍 其 选 取 方 法 只 要 结 构 及 其 主 要 的 参 数 问 题 。2.1 设 计 任 务设 计 一 台 自 动 导 引 小 车 AGV， 可 以 在 水 平 而 上 按 照 预 先 设 定 的 轨 迹 行 驶 。 本 设计 采 用AT89C51单 片 机 作 为 控 制 系 统 来 控 制 小 车 的 行 驶 ， 从 而 实 现 小 车 的 左 、 右 转 弯 ， 直走 ， 倒退 ， 停 止 功 能 。其 设 计 参 数 如 下 :自 动 导 引 小 车 的 长 度 :500mm自 动 学 引 小 车 的 宽 度 :300mm自 动 导 引 小 车 的 行 驶 速 度 :100mm/s2.2 总 体 结 构 设 计AGV 的 机 械 结 构 主 要 由 车 架 ， 移 载 装 置 ， 驱 动 部 件 三 大 部 分 组 成 。 其 中 驱 动 部件 是 机 械 部 分 的 核 心 部 分 ， 它 主 要 完 成 小 车 的 行 走 ， 导 向 等 任 务 。 本 设 计 中 的 小 车使 用 的 是 三 轮 二 驱 ， 即 后 面 两 个 为 电 机 驱 动 的 定 向 轮 ， 前 面 为 万 向 轮 。 移 载 装 置 是由 几 根 滚 筒 组 成 ， 将 这 些 滚 筒 间 隔 的 固 定 在 小 车 ， 然 后 通 过 一 个 步 进 电 机 带 动 它 们转 动 ， 这 样 就 可 以 将 货 物 自 动 的 卸 载 。 在 进 行 小 车 的 机 械 设 计 时 需 要 在 小 车 上 面 预留 一 些 位 置 用 来 放 置 红 外 模 块 ， 超 声 波 模 块 ， 磁 检 测 传 感 器 ， 主 控 板 和 蓄 电 池 等 设备 。 控 制 结 构 主 要 由 主 控 板 、 超 声 波 避 障 模 块 、 红 外 定 位 模 块 、 磁 检 测 传 感 器 引 导模 块 、 步 进 电 机 驱 动 模 块 、 电 量 检 测 模 块 、 指 示 灯 模 块 等 部 分 组 成 。 控 制 结 构 的 每中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 8页个 模 块 都 和 机 械 部 件 有 紧 密 的 联 系 ， 它 们 必 须 结 合 机 械 部 件 进 行 设 计 和 调 试 。 以 下简 要 介 绍 硬 件 个 模 块 的 功 能中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 9页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 10页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 11页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 12页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 13页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 14页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 15页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 16页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 17页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 18页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 19页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 20页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 21页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 22页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 23页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 24页中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 25页第 三 章 AGV 系 统 结 构 设 计 以 及 动 力 学 建 模 型内 容 提 要 ： 设 计 了 一 辆 前 后 轮 分 独 立 驱 动 的 小 车 ， 后 轮 用 步 进 电 机 驱 动 ， 实 现 动 力源 ， 前 轮 由 私 服 电 机 驱 动 ， 实 现 转 向 。 并 建 立 其 动 力 学 方 程 。3.1 AGV 系 统 结 构 设 置所 设 计 的 AGV小 车 的 模 型 如 图 2.1所 示 。 小 车 采 用 前 后 轮 独 立 驱 动 的 模 式 ， 后轮 由 电 机 带 动 齿 轮 传 动 ， 给 与 合 适 的 动 力 源 。 前 轮 有 电 机 带 动 直 推 轴 焊 接 横 轴 来 实现 转 向 。 四 轮 结 构 与 三 轮 结 构 相 比 有 较 大 的 负 载 能 力 和 平 稳 性 。1. 蓄 电 池 组 2. 伺 服 交 流 电 动 机 3. 激 光 扫 描 仪 4. 车 载 控 制 器5. 无 线 通 讯 装 置 6. 伺 服 交 流 电 动 机 7. 减 速 器 8. 驱 动 车 轮图 2.1 AGV小 车 的 模 型 图由 于 采 用 了 两 轮 独 立 驱 动 差 速 转 动 的 方 式 ， 因 此 两 个 驱 动 车 轮 的 速 度 的 同 步 性成 ， 成 为 车 辆 稳 定 运 行 的 一 个 重 要 指 标 。 鉴 于 此 ， 齿 轮 减 速 结 构 与 车 轮 通 过 柔 性 连轴 器 来 连 接 。中 国 矿 业 大 学 2011届 本 科 生 毕 业 设 计 第 26页3.2 AGV 小 车 的 动 力 学 建 模自 从 A G V问 世 以 来 ， 人 们 在 自 动 导 引 车 的 控 制 过 程 中 一 般 满 足 于 基 于 运 动 学的 控 制 模 型 ， 而 很 少 有 人 进 行 基 于 动 力 学 的 控 制 设 计 等 方 面 的 内 容 。 事 实 表 明 ， 根据 AGV车 体 动 力 学 模 型 ， 可 以 得 到 直 接 的 电 机 输 入 与 行 走 、 导 向 车 轮 转 速 的 非 线 性的 耦 合 关 系 ， 将 对 指 导 车 体 机 械 结 构 设 计 、 路 径 规 划 以 及 合 理 的 路 径 跟 踪 控 制 规 律设 计 有 重 要 而 且 深 远 的 意 义 。由 于 A G V在 实 际 问 题 中 有 较 严 格 地 面 要 求 的 环 境 中 运 动 ， 车 速 较 低 ， 限 定 了加 速 度 的 问 题 ， 而 不 会 发 生 明 显 的 车 体 “ 上 跳 ” 运 动 的 现 象 出 现 ， 故 可 以 在 二 维 空间 来 研 究 其 动 力 学 模 型 。 现 以 我 以 后 轮 为 电 机 带 动 齿 轮 来 实 现 动 力 驱 动 的 方 式 传 达力 矩 ， 前 轮 则 为 由 电 机 直 接 带 动 轴 的 转 动 从 而 达 到 转 动 的 方 式 来 实 现 转 向 的 AGV为例 建 立 动 力 学 模 型 。AGV由 车 体