反向工程AGV小车计划书.

1、反向工程AGV小车键入公司名称反向工程AGV小车计划书负责人：栗培梁联系电话此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘 要通常是对文档内容的简短总结。目录第一章AGV小车背景与应用41.1 AGV小车的背景及介是 41.2 AGV小车的应用4第二章AGV小车小组成员52.1主要成员 5第三章机械结构部分 53.1底座 53.1.1底座直观图及转向原理 53.1.2主动轮 73.1.3万向轮 73.1.4连接关系 83.2 3D绘图工具介绍 9第四章电路部分114.1电机 114.2电机驱动124.3单片机 124.4电池 164.4.

2、1电池参数164.4.2稳压源电路174.4.3 ADJ 电路 18第五章传感器部分195.1 GPS 195.2超声波传感器215.3光电编码器 225.4陀螺仪23第六章经费预算256.1经费预算 25第七章进度安排257.1 进度安排2520 / 26第一章AGV小车背景与应用1.1 AGV小车的背景及介绍(1) AGV小车定义：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，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。 一般可通过电脑来 控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagnetic path-

3、following system来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上， 无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。(2) AGV小车优点： 自动化程度高，由计算机，电控设备，磁气感应SENSOR,激光反 射板等控制。 美观，提咼观赏度，从而提咼企业的形象。 方便，减少占地面积；生产车间的 AGV小车可以在各个车间穿 梭往复。(3) AGV小车引导方式电磁感应引导式 AGV、激光引导式 AGV、 视觉引导式AGV、铁 磁陀螺惯性引导式AGV、光学引导式AGV等。1.2 AGV小车的应用近年来，作为CIMS的基础搬运工具，AGV的应用深入到机械加 工、家电生产、微电子制造、卷烟等多个行

4、业，生产加工领域成为 AGV应用最广泛的领域。此外AGV小车还广泛应用于仓储业、烟草、医药、食品、化工危险场所和特种行业等。第二章AGV小组成员2.1 AGV小车小组主要成员及分工栗培梁组长黄宏睿刘国庆张强第三章机械结构部分3.1小车底座3.1.1底座直观图及转向原理底座由两个主动轮和两个万向轮支撑，通过两个主动轮的差速来控制车体的转弯，可以实现 360度原地转向。底座3D直观图：底座材料：双层铝合金主板，橡胶轮胎底座俯视图：转向原理：下图为车体行走过程中的坐标图:根据我们设计的小车行走结构，可知，小车在任何时刻的运动为绕其 瞬心的圆周运动，如图所示，XOZ为笛卡尔坐标系，在t时刻小车 的转弯

5、半径P为：P =RX Vl(t)+V(t)/V l(t)-V(t) R为底座半径，Vl(t),V分别为左右主动轮轴心相对于地面的线速 度(假定车轮与地面之间没有相对滑动)。移动机器人在t时刻绕瞬心A转动的角速度3为：3 =v l(t) + V r(t)/ 2 p当Vl(t)=Vr (t)时，p为无穷大，3为零，移动机器人沿原方向前 进。?t时间内，机器人转过的角度？为?=3 ?t把3代入得到：? =Vl(t) + Vr(t) X ?t/2 p=Vl(t) - Vr(t)/2R ?tx可知，机器人在?t时间内转过的角度与两主动轮的速度差成正比， 所以通过控制车轮的速度差来控制车体转向。3.1.2

6、主动轮主动轮爆炸图：3.1.3从动轮万向轮3D直观图:3.1.4连接关系主动轮与车体连接关系图:万向轮与车体连接图3.2 3D绘图工具介绍本次机械部分绘图（3D直观图）使用了经典绘图工具 solidworks2013 软件。Solidworks软件功能强大，组件繁多。Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks能够提供不同的设计方案、减 少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks不仅提供如此强大的功能，而且对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学 易用。对于熟悉微软的 Win

7、dows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短 的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同 Windows 资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理 CAD文 件。使用SolidWorks，用户能在比较短的时间内完成更多的工作， 能够更快地将高质量的产品投放市场。在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks，整个产品设计是 可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和工程图之间的是全相关 的。在SolidWorks中，当生成新零

8、件时，可以直接参考其他零件并保 持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。 对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks的性能得到极大 的提咼。SolidWorks可以动态地查看装配体的所有运动， 并且可以对运动 的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的 技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确 的顺序完成垫片和螺母的装配。镜像部件是SolidWorks技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已 有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的零件）的新的零部件。SolidWorks用捕捉配合的

9、智能化装配技术，来加快装配体的总体 装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。SolidWorks提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。 工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体 都会自动更新。从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层 支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用RapidDraft技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的 全相关。用交替位置显示视图能够方便地显示零部件的不同的位置，以便 了解运动的顺序。交

10、替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能。第四章电路部分4.1电机：（1）电机实物图：（2）电机作用：直流控制电机起到为小车提供能量作用，讲点能转 化成小车前进的机械能，同时还可以道控制速度的作用。（3）具体参数：型号：25GA280-150E的直流减速电机电压：12V重量：262g扭矩：21kg/cm空载转速：100rmp减速比：1/60（4）直流减速电机主要组成部分： 减速机部分：主要有齿轮，轴承，蜗轮，蜗杆等。 电机部分:定子：1主磁极，2、换向极，3、机座，4、电刷装置 转子：1电枢铁心，2、电枢绕组，3、换向器，4、转轴 4.2电机驱动（1）参考图：（2）主

11、要作用： 输出电流的范围控制输出电压 要提高电路的效率 .防止有高电压大电流进入主控电路，对其输入端应有良好的信号 隔离 .提咼电路的可靠性4.3单片机（1） STM32F103功能及结构简介STM32F103属于中低端的32位ARM微控制器。该系列芯片是 意法半导体（ST）公司出品。内核：ARM 32 位的 Cortex?-M3 CPU0等待周期访问时可达-最高72MHz工作频率，在存储器的1.25DMips/MHz(Dhrystone 2.1)-单周期乘法和硬件除法存储器-从64K或128K字节的闪存程序存储器-高达20K字节的SRAM时钟、复位和电源管理-2.03.6伏供电和I/O引脚-

12、上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电 压监测器(PVD)-416MHz晶体振荡器-内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器-内嵌带校准的40kHz的RC振荡器-产生CPU时钟的PLL-带校准功能的32kHz RTC振荡器低功耗-睡眠、停机和待机模式-VBAT为RTC和后备寄存器供电 2个12位模数转换器，1卩s转换时间(多达16个输入通道)-转换范围：0至3.6V -双采样和保持功能-温度传感器 DMA :-7通道DMA控制器-支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C和USART多达80个快速I/O端口-26/37/51/80个I/O 口，所有I/O 口可以映像到16个外部中断；几乎所有端

13、口均可容忍5V信号调试模式-串行单线调试（SWD）和JTAG接口多达7个定时器-3个16位定时器，每个定时器有多达 4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入-1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器-2个看门狗定时器（独立的和窗口型的）-系统时间定时器：24位自减型计数器多达9个通信接口-多达2个I2C接口（支持SMBus/PMBus）-多达3个USART接口（支 持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和调制解调控制）-多达2个SPI 接口 （18M 位/秒） - CAN 接口 （2.0B 主动）-USB 2.0 全速接口 CRC计算单元

14、，96位的芯片唯一代码参考图： STM32F103XX增强型模块框图:IFWSECIMTRACE IXa(i 4t AShjn插m JTCK SWCL鮭 JfMS.WDiOJTOCs：iOlTLanWAFRp|15PE(i5：a|林匚哼曲5口.SOK.為卜GP piMA7 ch 肩Tree*CoKreibrPCLKI4 叱l艮*4HLLK 4FCIK *- VDD*:hRST PDA VS BA1 POfl/lPDA H-* lh=t-4 Ofliwrit Scampi. Qwnlt ETRwideigNRJC.TX, CIS, RTS, nwlQud 亟 AFVDOA13 IB A0C1I

15、iSbit MK27/r KMmeiOVMI7rlljCUT*WU4 Qijjvids-TIM? dur皿冒TIWTIM 44-MCfiJK.SCK.H5SUSPCAM TK IJSQPMi GAH RKSUndbv M*WSRAM KBAPBlRX.TX, CtS. RT$. Clt SiWlClrrl *f AFRX.TM. ere, RTS, (X nwlCJifd u AFPU &CLOCK fMrdAGTI7rlljTXTSlTOSG41書 MUL4VRAT氐也屮 inLi.rt.t .rUEART0SP121申ObKCATiOUSO2.0FSSRM4 51%r ur&kAT?TAU

16、F-fft-RTCSCL宜九*l40d(2) STM32F103时钟供电模块:说明：BT为电池供电接口，板上有丝印标明正负极。D3、D4的作用是使板上供电和电池供电两种供电方式相互独立(3) STM32F103RS232通信模块:4.4电池441电池参数（1）技术参数?型号 DC 12-120?尺寸 116*66*39mm?重量580g（单电池）710g （整套）?输入电压12.6V?输入电流 350MA （标配）/1000MA?输出电压12.6V-10.8V?输出电流2-3A （需更大电流可按需定制）反向工程AGV小车产品容量12000MA?充电器输入110-220V?充电器输出12.6V

17、350MA（标配）/1000MA（2）参考图：12V锂电池442稳压源电路我们选择LM2596降压型电源管理单片集成电路芯片获得所 需电压。LM2596能够输出3A的驱动电流，同时具有很好的线性 和负载调节特性。固定输出版本有3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于37V的各种电压。LM2596在特定的输入电压和输出负载 的条件下，输出电压的误差可以保证在士 4%的范围内，振荡频率误差在士 15%的范围内；可以用仅 80卩A的待机电流，实现外部 断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况 下断电的过温完全保护电路）? 5V固定输出下图为芯片datasheet上提供的固定输

18、出5V电路:原理图:12VVOLT-N - A二_COLTF2T0uFrF-flQA d GND443 ADJ电路可调节（ADJ）输出电路：下图为芯片datasheet上提供的可调节输出电路:load佃/ 26反向工程AGV小车输出电压计算式为V OUT = V REF * (1 + fracR2R1)R2 = R1 * (fracV OUT V REF - 1) 其中VREF=1.23V给定，R1= 1K?(为确保输出稳定选取精度为 1%),CIN = 470 R/50VCOUT = 220 pF /35VD1= 5A/40V IN 5825L1= 68 HCFF=视获得输出电压查表而定。原

19、理图为:其中参数具体而定。第五章传感器部分5.1 GPS(1) 参考图(转下页)(2) 工作原理GPS的工作原理：GPS接收机接收到卫星发出的伪距信号然后进行解码，通过计算得出在地球上的绝对位置.GPS接收机收到的定位信 号是在GPS-84坐标系下的在移动机器人定位中，需要把坐标系统转 化为空间直角坐标系统转换关系式：设：L、B、H分别表示目标点 的经度、纬度和大地高度；X、Y、Z分别表示目标点在空间直角坐标 系下的位置坐标.X = (N + H) cos B cos LY 二(N + H) cos B sin LZ = N (1 -e*e) + H sin B其中：N表示目标点的卯酉圈曲率半

20、径,a表示椭球的 长半轴,a = 6 378 137 m,f 表示椭球扁率,f = 0. 003 352 8106 647 47, e表示第一偏心率。在短距离、道路平坦的前提下,GPS能够满足移动小车粗定位的需要.5.2超声波传感器(1) 参考图模拟揍口发射头找码幵关11匚接刁揍收头圈1：超声澈测距愕或蛊坦成(2) 工作原理:超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种 振动频 率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动 产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能 够成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很 大，尤其是在阳光不透明的固

21、体中，它可穿透几十米的深度。超声波 碰到杂质或分界面会产生显著反射形成反射成回波，碰到活动物体 能产生多普勒效应。超声波传感器利用实物反射回来的超声波判断障 碍物的方位和距离从而达到避障的功能。室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。底 座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。对应用于AGV的超声波传感器而言，要求其精确度要达到1mm,并且具有较强的超 声波辐射。（3）超声波传感器的主要性能指标： 工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交 流电压的频率和晶片的共振频率相等时， 输出的能量最大，灵敏度也

22、 最高。 工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声 波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不 产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。 灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高； 反之，灵敏度低。5.3光电编码器（1）参考图：（2）工作原理光电编码器，是一种通过光电转换将输出轴上的机械几何位移量转换成脉冲或数字量的传感器。这是目前应用最多的传感器，光电编码器是由光栅盘和光电检测装置组成。 光栅盘是在一定直径的圆板 上等分地开通若干个长方形孔。由于光电码盘与电动机同轴，电动机旋转时，光栅盘与电动机同速旋转，经发光二极管等电子元件组成的 检测装置检测输出若干脉冲信号，