agv科研训练计划.doc

目录第一章 绪论11.1 AGV概述11.1.1 AGV简介11.1.2 AGV的特点11.1.3 AGV的类型21.2课题来源及课题研究意义4第二章 AGV国内外研究现状及发展趋势62.1 AGV国内外发展现状62.1.1 国外发展现状62.1.2 国内发展现状62.2 AGV 发展趋势分析72.2.1 AGV的智能水平将日益提高72.2.2 AGV的动力性能将更趋强劲82.2.3 AGV的综合技术将逐步机器人化82.2.4 AGV的应用将日益普遍8第三章 AGV设计和实现中的相关技术分析103.1 AGV的导引技术103.2 AGV的控制系统123.2.1 AGV系统集中控制系统123.2.2 AGV系统分散控制系统13第四章 AGV总体设计方案164.1系统总体结构164.2 行走系统164.2.1 行走系统的机械结构164.2.2 行走系统的驱动装置174.3移载系统174.3.1 移载系统的机械结构174.3.2 移载系统的驱动装置174.4电磁导引系统174.5 车载控制系统184.6 远程控制台系统184.7 避障报警系统184.8 电源18第五章 完成本课题的条件及可行性分析205.1 完成本课题的条件205.2 可行性分析20第六章 结束语2122第一章 绪论1.1 AGV概述1.1.1 AGV简介随着生产的发展和自动化程度的提高，传统的制造业的生产方式发生了深刻的变化，柔性生产系统FMS和工厂自动化等先进的生产方式逐渐发展起来。工厂自动化和柔性制造系统采用的主要设备是机器人、自动化立体仓库、无人搬运车、物料分检识别系统等等。其中无人搬运车以AGV标志，它综合应用了传感器、信号处理、计算机自动控制、通讯和机械等多个学科的技术，是现代物流系统中的关键设备。AGV在工业、农业、医学和人类生活中的各方面显示了越来越多的应用前景因而逐渐成为国际机器人界的热门研究领域。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，并配备有小车编程与停车选择装置、安全保护以及任何其他系统所需要的特殊功能的运输小车。AGVS是自动导引车系统，它是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。计算机硬件技术、并行与分布式处理技术、自动控制技术、传感器技术以及软件开发环境的不断发展，为AGV的研究与应用提供了必要的技术基础。人工智能技术如理解与搜索，任与路径规划，模糊与神经网络控制技术的发展，使AGV向着智能化和自主化方向发展。AGV的研究与开发集人工智能，信息处理，图像处理为一体，涉及计算机，自动控制，信息通讯，机械设计和电子技术等多个学科，成为物流自动化研究的热点之一。尽管对AGV的研究己有多年的历史，但仍有多项关键技术还有待提高和突破，以进一步提高AGV的性能，降低制造成本和减少使用费用。1.1.2 AGV的特点自动导引小车之所以能得到广泛的应用，主要是因为它有以下几个特点：1较高的柔性 只要改变导向程序，就可以很容易地改变、修改和扩充AGV的运输路线。与改变传送带的运输线或有轨小车的轨道相比，其运输轨道的改变量要小得多。2时间监视和扩展 由于计算机能及时地对AGV进行监视和控制，不管小车在何时或处于何种状态，是运动还是静止，计算机都可以通过调频法通过它的发送器向任一特定的小车发出命令，只有频率相同的那一台才能相应这个命令，并根据命令完成由某一点到另一点的移动、停止、装卸、再充电等一系列的动作。另外，小车也能像计算机反馈信息，报告小车的运行状态，蓄电池的状态等。3安全可靠 AGV能以低速运行，运行速度一般为1070m/min之间。一般AGV备有自身的微处理器控制系统，能与本区的其他控制系统进行通信，以防止相互之间的碰撞。有的AGV上面还装了定位传感器或定中心装置，以保证准确定位。从而避免了在装卸站或在运输过程中小车与小车之间发生碰撞，以及工件卡死现象。AGV也可转报警信号灯、扬声器、紧停按钮、防火安全联锁装置，以保证运输的安全。4维护方便 小车维护包括对小车蓄电池的再充电，以及对电动机、车上控制器、同性装置、安全报警装置的常规检测等。1.1.3 AGV的类型随着应用领域的扩展，AGV的功能要求越来越高，其种类和形式变得多种多样。国际上并没有一个统一的分类方法，欧洲、美国与日本等一些主要工业国家和制造商，都有其各自的不同分类，其中主要有如下一些分类标准:1、按照自主程度划分，AGV可分为智能型和普通型两类:1)智能型AGV每台AGV的控制系统中通过编程都存有全部运行路线和线路区段控制(即交通管理)的信息，AGV只需知道目的地和到达目的地后就可以自动选择最佳路线完成规定的任务。这种方式下，AGV系统使用的主控机可以比较简单，主控机与各台AGV之间通过无线电或导引线进行连续通讯，控制系统可以实时监视所有AGV的工作和运行位置。即使通讯中断，AGV仍能以多种降格方式工作。对于30台以内的AGV构成的系统，多数采用这种工作方式。2)、普通型AGV这种类型的AGV控制系统一般比较简单，其本身的所有功能、路线规划和区段控制都由主控机进行控制。因此主控机必须有很强的处理能力。AGV每隔一段距离通过地面通讯站与主控机交换数据，所以，AGV在通讯站之间的误动作不能及时通知主控机。当主控机出现故障时，AGV只能停止工作。此类AGV一般用来组成包含50200台AGV的AGV系统。2、从用途和结构来分，AGV主要有以下几种:1)承载型AGV这是最为通用的一种AGV形式，大多为平台式结构。承载型AGV结构紧凑，运行较灵活，一般具有双向运行能力，易于与其他自动化设备接口，可方便地实现物料搬运全过程的自动化。用于搬运线路不长、物料通过量较大的场合，比如可以用于自动化立体仓库仓库收发站之间进行物料搬运，或在各加工中心之间搬运。承载型AGV可以用作移动式机器人的载体，以扩大机器人的工作范围，也可用作移动式装配台以提高自动化装配过程的灵活性。2)牵引型AGV这种形式的AGV以主体牵引挂车进行运输，在自动方式下只能单方向运行。如需增加反方向运行能力，则必须设置专门的安全保护装置.其挂车上钩和脱钩均需人工操作。由于挂车长度不同，所以对最小转弯半径有限制。当一次搬运的距离超过60m，并且搬运量较大时，可以使用牵引型AGV。3)叉车式AGV此类AGV又称自动叉车，有高度可变化的货叉，可以直接存取处于不同高度的货架和装卸站上的货物。一般需要使用辅助托盘或专用容器。出于不易定位等原因，自动叉车装卸物料的周期通常较长。4)托盘式AGV车体工作台上主要运载托盘，根据托盘与车体间的移载装置的不同又分为辊道、链条、推挽升降架和手动等型式。5)单元载荷式AGV根据载荷大小形状和用途，品种繁多，分成不同等级。6)轻便式AGV由于当前轻型载荷和用途日益广泛，而开发出各种型式的AGV。7)专用式AGV如车体工作台面装有专用的托架(发动机送往试验台)、带叉子升降装置、装配专用等。3、根据AGV系统中AGV运行路线的性质，制导系统可分为固定路径制导、自由路径制导、组合路径制导。固定路径制导是指AGV运行路线是以某种具体的形式规定的。具体的路线可以是电磁感应制导中的导引电缆、磁制导中的磁条和光学制导中的反光带。自由路径制导是指AGV的运行路线是无任何具体形式的运行轨道，AGV沿虚拟的路线运行。这种虚拟的路线由控制系统间接通过一些指示装置来确定，计算机视觉等制导方式均属此类。组合路径制导是指AGV在多数工作区间内沿某种具体形式的固定路线运行，而在某些区域可沿控制系统指定的虚拟路线运行。一般综合使用上述两类制导方式中的不同制导技术。1.2课题来源及课题研究意义AGV是一种以电池为动力，装有非接触导向装置和独立寻址系统的无人驾驶自动化搬运车辆。它的主要特征表现为具有小车编程、停车选择装置、安全保护以及各种移载功能，并能在计算机的监控下，按指令自主驾驶，自动沿着规定的导引路径行驶，到达指定地点，完成一系列作业任务。其系统技术和产品已经为柔性生产线、柔性装配线、仓储物流自动化系统的重要设备和技术。随着各种AGV新产品的不断开发，如自动牵引车(AGT)，自动导引叉车(AGVT)，无导引线的激光导引车(LGV)等，AGV技术不断发展，促成了先进的柔性生产线，自动化物流系统的实现，从而极大地提高了生产自动化程度和生产效率。由于现代化生产观念日益受到重视，对生产线运行、物流系统的柔性要求越来越高。在产品换型、多种产品混合生产线运行、调整产量、重新组合生产线等方面，AGV必将得到迅速发展和普及应用，这不仅是现代化工业迅速发展的需要，更主要是由AGV本身所独具的优越性决定的。国外从20世纪50年代在仓储业开始使用AGV，目前，其应用己深入到机械加工、家电生产、微电子制造、卷烟等多个行业，生产加工领域成为AGV应用最广泛的领域。在国内，AGV的应用也逐渐开始并发展起来。在制造业的生产线中，AGV能高效、准确、灵活地完成物料的搬运任务。并且可由多台AGV组成柔性的物流搬运系统，搬运路线可以随着生产工艺流程的调整而及时调整，使一条生产线上能够制造出十几种产品，大大提高了生产的柔性和企业的竞争力。1974年瑞典的Volvo Kalmar轿车装配厂为了提高运输系统的灵活性，采用基于AGVS为载运工具的自动轿车装配线，该装配线由多台可装载轿车车体的AGVS组成，采用该装配线后，装配时间减少了2%0，装配故障减少39%，投资回收时间减少57%，劳动力减少了5%。目前，AGV在世界的主要汽车厂，如通用、丰田、克莱斯勒、大众等汽车厂的制造和装配线上得到了普遍应用。总的来说，我国的AGV研制起步较晚，并且受到国内市场需求的影响而发展缓慢。国内许多工业场合的物料搬运任务仍然由人工借助简单的机械装置来完成，只有在一些自动化程度要求较高和作业环境对人体有害的场合才使用AGV，并且多数依赖进口。然而出于进口系统的价格高，核心技术掌握在国外公司，而无法进行更深层次的开发，严重制约了公司的AGV的发展和产品竞争力的提高。为了适应国民经济发展的需要，国内许多厂家正在进行生产过程自动化改造，对于在自动化生产过程中起着纽带作用的AGVS已经有了越来越多的需求，因此开发和研制自主知识产权的AGVS有着十分重要的现实意义。第二章 AGV国内外研究现状及发展趋势2.1 AGV国内外发展现状2.1.1 国外发展现状自动导引小车的原型出现在1913年的美国福特汽车公司，该公司首次将有轨导引的AGV代替原来的输送机用到底盘装配上，使装配时间缩短了1小时33分，很好地体现了AGV的优越性，从此便拉开了AGV发展的历史。世界上第一台采用电磁感应方式跟踪路径的自动导引小车与1953年在美国Barrett Electric公司研制出来。1954年，由英国人首先去掉了地面上的导引轨道，研制出了电磁导引的AGV。因为AGV无可替代的优越性，促使着它在全球范围内不断地发展。二十世纪五十年代末，AGV己在欧洲各国广泛流行，特别是一些汽车生产大国和工业发达国家六十年代，开始将计算机技术用于AGV系统的控制与管理，AGVS从自动化仓库进入到柔性加工系统;七十年代，AGV作为企业生产组成的一部分进入到了生产系统，从而使AGVS得到了迅速发展;八十年代，随着计算机技术的发展，很好的降低了AGV的成本，并使其得到更好的性能，AGV迅速普及开来，已形成了新的产业;九十年代，AGV开始进入智能化、数字化、网络化、信息化的时代。值得一提的是，首届无人搬运车国际会议于1981年6月在伦敦召开，促进了各个国家之间AGV技术的交流和探讨，使得AGV技术有了突破性进展，具有里程碑式的意义。AGVS技术在日本、美国、德国等工业发达国家已经非常成熟，应用范围十分广泛，许多企业和工厂开始采用由AGVS作为载运工具的柔性制造系统FMS(Flexible Manufacture System)和柔性装配系系统 (Flexible Assembly system)。目前，其主要的发展方向是开发不需要固定线路的、并具有全方位运行能力的AGV，以及提高在超重负荷、高定位精确度等一些特殊要求下的工作能力。2.1.2 国内发展现状我国接触AGV的时间比较晚，从二十世纪六十年代才开始着手研究AGV，也在七十年代中期有了第一台自己的AGV，通过不断的引进国外先进的技术和自己的不断创新研究，我国的AGV正以惊人的速度在发展。1976年，由北京起重运输机械研究所研制出最早的实用型AGV，并建成第一条AGVS滚珠加工演示系统；80年代末，北京机械工业自动化研究所研制出了在立体化仓库中使用的AGV，沈阳自动化研究所研制出了汽车发动机装配专用的AGV；90年代，清华大学计算机技术应用系研制出了用于邮政中心的AGV；在视觉导引的AGV方面，吉林工业大学的智能车辆课题组有了很好的成果；昆明船舶设备研究所研制了激光导引的AGV。目前，随着我国经济水平的不断发展，大量的引进国外的先进技术，我国的AGV正以飞快的速度在发展。特别值得一提的是，沈阳自动化研究所在AGV的车体结构设计、导引控制、管理技术等方面取得了多项研究开发成果和专利，解决了多项关键技术问题，是目前为止国内能够提供自主品牌的AGV产品的生产单位，并且形成了搬运型和装配型两大系列产品。但是，在喜人的形式面前，我们不得不正确面对一些存在的问题，例如，AGV的应用普及率很低、成本太高、价格居高不下等。面对来自全球范围的机遇和挑战，我们应该尽快掌握先进技术、降低成本，使企业购买、使用AGVS成为可能，同时还要加强对AGV的宣传力度，转变企业领导人的观念，使AGV能够在越来越多的领域得到重用。相信在不久的将来，我国的AGV能够实现高智能低成本，获得较高的性价比，以满足人们各种各样的需求。2.2 AGV 发展趋势分析 2.2.1 AGV的智能水平将日益提高 现代AGV技术的最显著特征是具有智能化。车载计算机的硬软件功能日益强大，使AGV具有从网络、无线或红外信号接受装置接收调度中心或客户指令，自动导引，自动行驶，优化路线， 自动作业，运行管理，车辆调度，安全避碰，自动充电，自动诊断等功能，实现了AGV的智能化、信息化、数字化、网络化、柔性化、敏捷化、节能化、绿色化。现代AGV是24小时不知疲倦的聪明车辆 (仅在任务间隙时随机进行短时充电)，能主动、 自序、有节拍按最安全、快捷的路线执行作业。智能化的结果加上动力强劲，将使AGV具有日益广泛的用途。 2.2.2 AGV的动力性能将更趋强劲AGV设计的难点之一是其动力源装置的设计。动力源的功率大小直接影响AGV的功用,而动力源的体积大小将直接影响整车的体积及外观造型。传统的AGV采用铅酸电池,能量密度小,体积大。随着电池技术的发展,近年来电池逐步由高能酸性电池,发展到开始采用高能碱性电池,以提高环保性能,大幅提高充放电比,目前由充电时间/放电时间为1:1已提高到1:12,大幅缩短了AGV的待机充电的时间。动力电池性能及充放电技术的进步,使得现代AGV的动力性能普遍提高,运载能力与行驶特性进一步优化。2.2.3 AGV的综合技术将逐步机器人化AGV本身就是一种移动机器人,是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能于一体的综合系统。它集中了传感器技术、机械工程、电子工程、计算机工程、自动化控制工程以及人工智能等多学科的研究成果,代表机电一体化的最高成就,是目前科学技术发展最活跃的领域之一。AGV的机器人化一直是AGV研究的热点技术。实际上,在机器人技术发展的整个过程中,其相关技术都先后在AGV中得到了应用。如智能移动机器人技术涉及到的机器人导航与定位、路径规划、运动控制等,均在AGV中得到了体现,使得现代AGV无论是专项技术,还是综合性能,均得到了普遍提高,并仍将继续提高。由于AGV的机器人化,现代AGV已不仅仅是一种沿固定路径行驶的搬运工具,几乎可以适合于各种固定的,或不固定的运输场所。2.2.4 AGV的应用将日益普遍AGV的显著特点是无人驾驶,可以保障系统在不需要人工导航的情况下自动行驶,柔性好,自动化和智能化水平高。AGV可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活配置,并且运行路径改变的费用与传统的输送带或刚性的传送线相比非常低廉。如果配有装卸机构,AGV还可以与其他物流设备自动接口,实现货物或物料装卸与搬运全过程自动化。此外,AGV还具有清洁生产的特点,AGV依靠自带的蓄电池提供动力,运行过程噪声极低、无污染,可以应用在许多要求工作环境清洁的场所。随着AGV性能不断地完善,其应用范围大为扩展,不仅将在工业、农业、国防、医疗、服务等行业中得到广泛的应用,而且将在排险、搜捕、救援、辐射和空间领域等有害与危险场合得到很好的应用,几乎适合于仓储、制造、邮局、图书馆、港口、机场、烟草、医药、食品、化工、危险场所和特种行业等各种场合。因此,AGV技术已经得到世界各国的普遍关注。第三章 AGV设计和实现中的相关技术分析3.1 AGV的导引技术AGV的导引技术是AGV控制的核心技术。不同类型的AGV系统中采用的自动导引技术各不相同。AGV导引方式不仅决定着由其组成的应用系统的柔性，同时它也影响着系统运行的可靠性和组态费用。采用何种导引技术将直接影响到自动导引系统各方面的性能。了解各种自动导引技术的工作原理和特点，懂得不同导引技术构成AGV系统的优缺点，对于AGV的研制和选用都十分重要。AGV导引方式按照有无导引线路的形式主要分固定路径导引和自由路径导引两大类。具体如下：1. 固定路径导引1) 电磁导引主要工作原理: 在地槽中埋设电线，用交流频率发生器通以530KHZ的交变电流，形成沿导线扩展的交变磁场。利用电磁感应原理，通过AGV车体上的电磁传感器检测出电磁信号的强弱变化，引导AGV沿埋设的路线行驶。图3-1 电磁导引原理优点:技术很成熟，控制精度和可靠性较高，引线掩蔽，不易被污染和破损，对声光无干扰。缺点:施工时间长，费用高，路径的改变和扩充困难，复杂交叉路径及有钢筋地板的情况下难以实现。2) 光学导引图3-2 光学导引原理主要工作原理:采用具有稳定反光率的色带确定行驶路径，通过车体上的光电传感器检测信号以调整车辆的行驶方向。优点:导向线路敷设费用低。缺点:要求地面平整，色带保持清洁完整。3) 磁带导引图3-3 磁带导引原理主要工作原理: 采用磁带确定行驶路径，通过车体上的磁性传感器检测信号以确定车辆的行驶方向。优点:路径比较容易改变或扩充。缺点:易受环路周围金属物质的干扰，磁带易被污染，导引的可靠性较差。2. 自由路径导引1） 惯性导引主要工作原理: 采用陀螺仪检测AGV的方位角并根据从某一参考点出发所测定的距离来确定当前位置，通过与给定的路线进行比较来控制AGV的行驶方向。优点;技术先进，灵活性强，便于组合，柔性极好。缺点:陀螺仪对振动较敏感，另外可能需要辅助定位措施。2） 激光导引主要工作原理: AGV实时接收四周固定设置的反射镜片反射过来的激光信号，通过连续的三角几何运算来确定AGV的当前位置，引导AGV沿规定的路径行驶。优点:定位精度高;适合多种环境;适应复杂路径和狭窄通道。缺点:系统成本较高；扫描头需较高位置。3） 超声波导引主要工作原理: 利用墙面或类似物体对超生波的反射信号进行定位导向。优点:无需设置反射镜面。缺点:当运行环境的反射情况较复杂时，应用十分困难。4） 视觉导引主要工作原理: 通过CCD摄像机生成AGV周围场景的图象，与计算机系统中存储的环境地图进行特征匹配，从而可以确定出车体的当前位置。优点:不要求人为设置任何物理路径，因而柔性较高；随着计算机图像采集、储存和处理技术的飞速发展，该种AGV的实用性越来越强。缺点:日前实时性较差，系统成本较高。5） GPS导引主要工作原理: 通过全球定位系统对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导。优点:适合室外远距离的跟踪和制导。缺点;精度取决于GPS的精度及控制对象周围环境等因素;技术还处于发展完善中，不够成熟。3.2 AGV的控制系统AGV系统是一项大的系统工程，为实现工程大系统的最优化控制，在AGV控制系统设计上采用了大系统“分解”和“协调”的设计原则.递阶分级控制方案被认为是目前实现大系统综合控制的理想方案。目前国外AGV系统普遍采用计算机集中控制和分散控制两种方案。两种控制系统按控制功能均可分为:系统管理、交通管理和车辆控制(包括车上控制和车外控制)三种主要功能。这些功能如何组合决定了控制系统是集中控制还是分散控制.以下分别介绍两种控制方案。3.2.1 AGV系统集中控制系统AGV系统集中控制系统是按递阶分层控制的结构形式，控制系统框图如图3-4所示。根据AGV系统的规模和特点，集中控制系统可设计成四层或三层计算机控制的结构形式。三层计算机控制是把系统管理控制器和交通管理控制器的任务合二而一，并由一台计算机完成。主控机系统管理控制器交通管理控制器无线电通讯数字输入输出AGV1AGV2AGVn图3-4 集中控制系统框图AGV系统集中控制系统的优点:(1)集中控制系统可与AGV连续通讯，监控AGV系统中所有车辆的生产活动;(2)采用无线电数字通讯，可以大量减少在地面上切槽和敷线工作，现场施工量少；(3)系统扩展比较容易，只需增设新的线路和修改导航控制程序。AGV系统集中控制系统的缺点:(a)采用无线电通讯，受通讯速度和通讯方式影响，使系统中的车数受到限制。(b)如果地面管理系统采用一台计算机集中控制，此计算机需要及时处理大量信息，必须具有较高的运算速度和足够大的内存空间。对于较大的AGV系统，往往需要采用小型计算机，小型计算机不仅价格昂贵，而且一般用户很难掌握。(c)采用计算机集中控制，一旦主控机出了问题将导致整个系统停产。为避免出现这样的事故，在系统设计上可采用冗余设计，增加一台备用机。但这将增加成本。3.2.2 AGV系统分散控制系统AGV系统分散控制系统采用递阶分级控制的结构形式，它把一个大的AGV系统分解为若干独立的小系统，分别由子控制器控制，每个子控制器负责一个分系统的交通管理。系统管理控制器负责系统管理，并且负责协调各子控制器的活动。AGV系统分散控制系统框图如图3-5所示。一般情况，在控制系统中有几个子控制器，每个子控制器各自负责一个分系统的交通管理，通过I/0接口和通讯接口与系统管理控制器、其它子控制器及外围设备相连。子控制器通过敷设在地板内的感应通讯回路与AGV通讯，通讯不是连续的，而是沿导引路线每隔一定距离设一个通讯点。AGV只有在通讯点才能与感应通讯回路耦合与子控制器进行通讯。在两个通讯点间，AGV一面运行一面计时，并在到达通讯点时向子控制器报告，如果车辆在两个通讯点间的运行时间超过了预定的时间，子控制器立即向系统操作者报告，并且封闭这段路线直到问题被纠正。主控机把物料搬运任务传送给系统管理控制器，由系统管理控制器负责车辆调度，决定把任务指派给那辆车，然后把这个指派信息传给相应的子控制器。子控制器负责为指派车选择路径，并通过感应通讯回路把任务和导航信息传给被指派车。AGV到达每个通讯点都把它的状态信息(包括到达位置)通过感应回路传给子控制器，子控制器跟踪AGV的运行，直到它完成任务或离开由该子控制器控制下的分系统，该子控制器随即把离开信息传送给新的子控制器。主控机系统管理控制器分站1分站n交通控制管理器1交通控制管理器n数字输入输出数字输入输出1区FSK感应数字通信回路n区FSK感应数字通信回路图3-5 分散控制系统框图AGV系统分散控制系统的优点:(1)采用物理上分散的结构，实现真正的分散系统。在现场就地安装子控制器，不但节省电缆，而且减少了传输线的信号干扰。(2)因为每个子控制器控制一个分系统，所以在整个系统安装调试时，可按系统划分独立进行。最后把子控制器连到系统管理控制器上进行统调，使系统安装调试比较容易。(3)系统扩展容易，便于用户分期投资，逐步扩展。(4)交通管理控制完全在子控制器级完成，与系统管理控制器脱开，即使系统管理控制器出现问题，在子控制器控制下，系统中的车辆仍能继续运行。在系统管理控制器恢复后，整个系统可重新回到正常运行。此外许多子控制器意味着决策是在下层进行的，提高了系统的反应速度。(5)由于分散控制系统许多系统决策是在子控制器作出的，系统管理控制器只决定AGV的最终目的地，所以和集中控制相比，分散控制系统可用较小的主控机当前趋势是采用个人计算机。和集中控制系统相比分散控制系统更适于控制较大数量的车。AGV分散控制系统的缺点:(1)与AGV通讯是通过敷设于地板中的感应回路实现的，在大的系统中，有许多感应回路需要大量地切割地板，把回路连到子站。所附加的地板切割和电线敷设将显著增加系统造价。(2)分散控制没有实时能力。(3)更改一个分散控制系统涉及面更多，子站要修改，内部地图要更新，导向线要重新敷设，通讯回路要增加并用电线连到正确的子控制器上。第四章 AGV总体设计方案根据实际需要的不同，AGV的设计也有很大差别。本课题所研究的AGV是在室内环境下能够自主行走、运送物料、远程控制的小车。将本AGV设计为普通托盘式轻型AGV，按电磁制导方式沿固定路径进行货物运输，能够避障报警，并且能够远程直接控制小车的运行、移载、导引方式等。4.1系统总体结构整个系统采用上车体和下车体组合结构，上车体为移载系统，用于移载货物。下车体主要是包括车体系统、行走系统和车体控制系统等，是该AGV的主体。其中行走系统和移载系统都有各自的驱动电机 。整个系统的结构框图如图4-1，其中方框所包含的主控制模块、脉冲编码器、步进电机的驱动器、直流电机的驱动器和速度控制控制器，构成了整个车载控制系统。图4-1 整个系统结构框图4.2 行走系统4.2.1 行走系统的机械结构系统设计方案为三轮结构，如图4-2所示，其中后轮为从动轮，前两轮为驱动轮，相互独立，通过差速进行方向控制，三个车轮成等腰三角形分布，这样的对称性有益于车体的前后左右自由地转向，也容易对车体姿态进行计算与控制。4.2.2 行走系统的驱动装置图4-2 三轮行走系统示意图小车采用差速转向控制，每个驱动轮都有独立的驱动电机。为了使系统运行可靠。根据AGV所要承载的负荷、系统的自重以及车速要求，选择相应电机。4.3移载系统4.3.1 移载系统的机械结构本课题所设计的AGV的移载系统安装在上车体，机械部分可由链条传动机构带动运送辊筒构成，如图4-3所示: 图4-3移载系统的机械结构图4.3.2 移载系统的驱动装置小车移载系统的驱动可用步进电机驱动，由于时间有限，步进电机的选择有待进一步细化说明。4.4电磁导引系统导航系统的功能是使AGV沿固定的路线行驶。本系统采用两个电磁导引传感器，利用它们的差值反映了小车的中心位置与导引信号线的距离。电磁导引的定位系统用霍尔元件设计的传感器，检测磁钢的磁场作为标志。电磁导引的示意图如图4-4所示:图4-4 电磁导引示意图4.5 车载控制系统车载控制系统是整个AGV的核心。本课题所设计的AGV控制系统主要包括主控制器模块、测速模块和直流电机驱动板、直流电机的速度控制板构成，步进电机驱动板，无线通讯模块。需要对各部分进行逐一设计。4.6 远程控制台系统远程控制台是用户远程控制AGV的程序，在一台PC机上通过无线网卡和AGV组成局域网，进行数据的传输。对AGV进行速度控制、停止、启动、目的地的控制等直接操作，能够反应AGV的运行状态如现在的位置，左右电机的控制电压等。4.7 避障报警系统车身是AGV装配其它零部件的主要支撑装置，是运动中的主要部件之一。考虑运行中的AGV可能会同人或其它物体相碰撞，因此要有避障报警装置。为了安全起见，障碍物接近检测装置最好是多级接近检测装置，在一定距离范围内，它将使AGV降速行驶，在更近距离范围内，它将使AGV停车，当解除障碍物后，AGV将自动恢复正常行驶状态。设计时应根据实际情况选择障碍物接近检测装置。4.8 电源由于AGV是独立行走的系统，因此整个系统的电源供给只能由AGV自身携带，根据车体驱动电机、移载机构步进电机、嵌入式系统等外围电路的功率情况，结合系统整体设计要求，小车电源选用也是一个必须考虑的问题。第五章 完成本课题的条件及可行性分析5.1 完成本课题的条件自动引导车的控制系统是自动引导车的核心。控制系统的硬件主要包括:嵌入式主板和数据采集板、直流电机的控制板和驱动板、步进电机的驱动板和系统的电源模块。在进行全面设计时必须重点考虑直流电机速度控制板和驱动板电路、步进电机驱动板电路、系统电源模块电路、控制系统的硬件平台和数据