AGV磁条自动导引控制策略研究

AGV磁条自动导引控制策略研究摘要近年来随着人工成本上升,智能制造也是企业追求的目标,柔性系统也被企业广泛应用,尤其物料环节占用了过多的劳动力,智能物流势在必行,AGV配料车也在汽车行业得到大面积推广使用，主要应用在点对点送料，多点配送，完全取代物料员送料，保证信息准确与及时性，磁条自动导引车成为不可或缺的设备。本文磁条导引车采用模块化的思路设计的，根据现在国内外发展使用情况进行了收集,结合现有技术进行了应用研究,尤其在不平地面存在晃动问题,经过分析发现电机选择过小,扭矩不够无法克服地面问题,增大电机功率未发现问题,在磁条破损的地方AGV会出现出轨问题,增加行走过程中的模糊导引,避免出轨问题.采用磁条自动导引，这种导航方式也是现在应用最广最稳定的导航方式，通过安装在车身前方的磁导航传感器读取对于磁条的位置进行纠偏，重叠磁条上的RFID卡控制任务执行与当前位置判断，磁条自动导引控制策略研究具有十分重要的意义。关键词：AGV；磁条自动导引；RFID；双差速论文类型：应用研究目录TOC\o"2-3"\h\z\t"标题1,1"1绪论 11.1本文选题背景 11.2AGV国内外发展现状 11.2.1国外发展历史及现状 21.2.2国内发展历史及现状 21.3本文主要研究内容 31.3.1磁条导引小车关键技术 31.3.2本文主要研究内容 42AGV机械机构及运动学研究 52.1AGV的车体机构性能指标 52.2AGV的组成及结构 62.2.1车体尺寸结构设计 62.2.2驱动机构设计及部件选择 62.3AGV磁条导引对电机与驱动器基本要求 62.3.1电机选择 72.3.2电机驱动器装置 82.4供电电源选择 93AGV主控制系统及行走策略 103.1AGV主控制系统设计 103.1.1AGV对主控制器基本要求 103.1.2AGV磁导航选择 103.1.3AGVRFID读卡器选择 113.2AGV激光避障传感器 123.3AGV机械防撞开关选择 123.4AGV动作类型 123.4.1AGV导引控制策略 133.4.2AGV左右转弯 133.4.3AGV停车 134AGV无线协议对接 144.1无线产品选取及其参数 144.2调度系统对接协议及命令解析 155结论 16致谢 17附录 18攻读学位期间取得的研究成果 21参考文献 22绪论1.1本文选题背景 近年来随着人工成本上升,机器代替人工也企业追求的目标,柔性制造系统被企业应用,物料周转在企业占用了过多的劳动力,智能物流势在必行,AGV智能配料车也在汽车行业得到大面积推广使用，主要应用在点对点送料，多点配送，完全取代人工送料，保证物料信息准确与及时性，AGV也是工业自动化智能制造不可或缺的设备。传统工厂物料与成品周转都依靠人力来完成,随着人力成本的增加与物料周转的及时性不对提高,电磁导引运输车问世,它是在AGV的行驶路径上埋设金属线,并在金属线加载导引频率,通过对导引频率来实现导航，使用的过程中缺点也随之暴露.路径难以更改,对复杂路径无法实现,随着对现场布局柔性的要求,磁导自动导引问世,只需要把带有磁性的磁条铺设在需要行走的路径上即可,灵活性比较好,对于复杂线路可以轻松完成。AGV采用磁条进行导引，通过安装在AGV车身上的磁导航传感器读取对于磁条的位置进行纠偏，通过粘贴在磁条上的RFID卡控制任务执行与当前位置判断，对AGV的控制策略研究具有十分重要的理念意义与实际意义。根据应用研究，对本论文的工作做了整体概括，如下：根据国内外发展现状确定研究磁条导引的意义与方向根据实际推算确定机构框架，选择合适的电机AGV核心元器件选择，编写导引核心算法，保证稳定可靠根据控制要求无线协议确定，硬件选型根据现有基础做后续迭代应用研究1.2国内外研究现状分析AGV是随着叉车技术和柔性自动生成线,机器人技术发展起来的,发展的目的是为了实现货物的自动搬运与货物周转,随着技术的突飞猛进,AGV的功能不断完善,现在应用并推广到汽车,电子,照明,重工等更多的行业.1.2.1国外发展历史及现状由于西方工业化起步早,基础相对要好,AGV是在良好的工业基础下出现的,首次出现在公众视野的AGV原型车于1913来了在美国福特汽车公司下线,研发的该车在福特汽车车间底盘生产线进行了应用测试,主要AGV对接输送机完成自动配送,使该车间配送时间提高了1.5-2倍,提高了生产效率,从此AGV就步入了高速发展的时代.1953年,世界上第一台AGV在美国问世,它是由美国BarrettElectric公司研制生产成功，采用的技术是真空管技术自动跟踪钢丝索完成导引.1954年，通过分析消化第一代技术,英国人去除了地面上的导引轨道，研制出了采用把电磁线埋入地下,通感应磁场的方式跟踪路径的AGV。50年代末期，这种技术相比真空管跟踪钢丝有了很大的改善与灵活性,AGV逐渐开始在欧洲推广并使用。1959年，AGV系统在美国开始应用。因为美国的汽车产业较为成熟,汽车行业物料体积重量都比较大,人工搬运很笨重效率低,随着技术发展,直到70年代初，AGV主要还是采用电磁感应导引。随着AGV的不断发展，应用越来越广泛，特别是在重工业，随着物流系统的越来越越完善，计算机的不断发展,与AGV系统相配合，六十年代初，计算机做为AGV管理调度系统开始问世.1969年，AGV首次在瑞典得到使用，制造业是AGV的主要使用市场。截止到六十年代和七十年代初，Barrett,Webb,Clark公司抢占了很大一部分的AGV销售份额，此时美国的AGV生产商也快速发展,由之前的23家（1983年）增加到76家（1985年）整个美国AGV的数量增加到3900多台投入使用。1990年来自于瑞典的NDC根据市场需求开发出新型的导引技术,他是基于激光引导的AGV控制系统。他是先用可以360度旋转的激光传感器扫描周围环境，即先扫描地图然后在地图中规划行驶路径,至今国内很多AGV厂商都在使用NDC的控制系统。1988年，日本的AGV制造企业达到20多家，日本在上世纪70年代引入欧美的AGV技术,日本对引入的AGV技术进行了本土化改造,使它更适用于日本高端轻工业的产业特性,主要类似于手推车,手拉车形式的,成立于1897年的明电舍,他是一家电力相关的公司,其中物流领域主要关注无人搬运车系统,并大面积推广,它不仅出售AGV整车,并且控制系统会单独销售,客户只需要做个车体结构安装上就可以使用，早期广东沿海AGV厂商导引控制系统核心就是搭载的明电舍的.主要应用在合资的汽车厂,比如大众,日产一开始都是完整生产方案转移到国内,AGV作为生产制造的一个环节也被引入,医药行业是使用量最大的行业，约占全球AGV总销售量80%。目前AGV的发展趋势是研究激光轮廓导航SLAM，自由规划路径。1.2.2国内发展历史及现状国内工业发展相对较晚,由于前期中国基础工业相对发展慢,人工成本相对低廉,对AGV的实际需求很小,随着外资企业的不断进入,带动了国内制造业的大发展,中国作为世界上最大的发展中国家,技术研发势在必行,由于进口AGV成本特别高昂,应用推广受到限制,国内在不断引进外来技术的同时加大技术研发,经过不懈地努力终于取得了一定的成效，首先国内科研单位北京起重运输机械研究所、清华大学、中国邮政科学院邮政科学研究规划院、中国科学院沈阳自动化所都相继研发出AGV,随后国内一些民营企业崛起,磁条导引的厂商主要有,嘉腾,远能,佳顺广东沿海企业,昆船研发的激光导引AGV首先应用于烟草行业.1975年,我国第一台AGV由北京起重运输机械研究所完成，该AGV仍然基于电磁引导方式。进行了小范围测试应用,由于技术问题并没有得到大面积推广,后期不断推出了适用于不同工况场合的AGV,根据货物重量开发出了轻载与重载AGV。1988年，北京邮政科学技术研究所根据自己的行业需求,进行研制了邮政枢纽AGV,用于用在信件中转,代替人工.1991年起，中科院沈阳自动化研究所/新松机器人自动化股份研究公司根据沈阳金杯汽车厂生产求,研发了一批适用于汽车行业物料周转的AGV，并成功在汽车行业应用,也是第一个汽车行业的成功案例，推动了国内AGV的发展并在1996年获国家科学技术进步三等奖1995年，不仅国内得到应用,随着技术的不断完善稳定,AGV技术首次出口到韩国，这也标志着我国自主研发的AGV技术第一次推向了国际市场。2003年开始民营开始进军AGV行业,主要集中在广东沿海,随着不断研发成熟价格成本下降到5万/台,不仅成本降低,也对技术车型进行了改进,衍生出很多车型,潜伏式,牵引式,背负式,逐渐被企业所接受在各个行业得到大面积推广.2014年,随着国内物联网+的崛起,电商越来越普遍,北京快仓科技公司,研发出二维码导航AGV,行驶速度快,定位精确配置完善的调度系统可以大规模应用,主要应用在电商巨头,淘宝,京东,菜鸟物流仓库目前，按照导引方式AGV主要分为磁导引，视觉导引，激光导引，视觉导引与激光导引因为工厂生产环境相对复杂，价格相对高暂时还未大面积推广，生产主要还是应用磁导引方式完成物料的中转与配送,2014之前年汽车行业上汽,大众普遍依赖进口AGV,从2015年随着国内技术的不断成熟,得到大面积推广.截止2019年，全世界投入使用的AGV达到了30万台。我们每年出货量在400台,在国内属于占比很小,主要应用在汽车行业,电子行业与重工行业的需求也在不断增强.11.3AGV的关键技术及本论文的研究内容1.3.1磁条导引小车的关键技术磁条导引主要是怎么保证AGV沿着预先铺设的磁条平稳的到达预设地点,并且完成物料配送,这就涉及到如下问题需要解决，如下AGV如何通过系统获取线路信息并执行命令如何获取当前位置并上报给调度系统如何检测AGV车体相对磁条的位置，保持车体处于磁条中心行走可编程控制器怎么控制驱动器使AGV在预订轨道上行走以上几个问题都决定了AGV能否正常运行的关键因素，AGV是一个综合体它包括涵盖了,力学,结构学,传感技术,可编程控制器系统,纠偏导引技术与电机拖动与运动学技术。1.3.2本论文研究的主要内容（1）经过分析确定AGV整体应用研究方向（2）硬件选型,根据确定的功能选择合适的控制系统,考虑到工业环境的电磁干扰,选择西门子成熟机型S7-1200作为主控单元,各控制模块之间的通讯连接问题(3)程序设计,编程采用梯形图与SCL混合编程,提高运行效率(4)调度系统,分析后确定通讯协议与交互内容,交通管制逻辑判断.2AGV车体机构及运动学研究2.1AGV车体机构性能指标最大牵引:500Kg外形尺寸:2800mm*500mm*450mm行走精度:+-10mm停车精度:+-10mm行走速度:10-50mm/min最小转弯半径:1500mm爬坡能力:2°导引方式:S极磁条导引充电方式：自动/手动操作方式:按钮/触摸屏/调度系统电源:24V100AH磷酸铁锂电池安全装置:激光障碍物传感器/机械防撞开关/保护开关驱动方式:双驱双轮差速2.2AGV车体结构组成及设计AGV主要包括车体结构，驱动结构，西门子1200PLC控制系统，磁导航传感器，障碍物传感器，牵引机构，机械防撞开关，包胶驱动轮，万向支撑轮。2.2.1车体尺寸结构设计AGV车体结构是采用0.4mm钣金焊接组成,为了牢固中间增加加强筋与加强板，两端位主副电控箱，可独立拆卸，为了车体重量均衡，电池仓放置在车体中心，两端头部安装两个SICKTIM31激光障碍物传感器，用金属保护板保护放置撞坏，AGV车架仿照车体框架结构，驱动安装在车架上，车架是AGV的关键结构，车架的焊接水平直接影响AGV的精度与牢固程度，应该满足以下主要条件：根据汽车厂的货架要求，车体强度必须满足小车在额定载重和额定速度下稳定，不抖动。在保证稳定性的前提下，尽量减轻车体重量，保持电池电量耐用，提高有效运行时间。在满足爬坡的能力下，尽量减低车体重心，提高车体的抗倾斜，减小货架高度，提高货架空间利用率车体尽量流线，避免棱角刮擦现场物体或撞人根据以上要求，并能更好的满足现场客户要求，AGV整体尺寸设计为2800*450*450mm.除了AGV车体以外的其他系统的安装直接影响小车尺寸要求，需要尽量压缩。2.2.2驱动机构设计及部件选择AGV驱动机构是运动的核心部件，主要由直流无刷电机，链条，链轮，驱动提升装置，包胶驱动轮，电机的功率需要满足AGV整体牵引力，需要满足速度的要求，电机选用200W差速驱动，为了防止车体在不平的地面行走车体稳定不倾斜，驱动模组需要可以上下浮动，左右倾斜浮动，模组相对车体270旋转，两个模组的安装需要在车体的同一个面上，保持前后对称，在AGV发生故障的时候需要马上移除磁条，就需要对驱动模组进行提升，人工推离磁条轨道，不影响其他车体运行。2.3AGV磁条导引对电机的与驱动器的基本要求AGV磁条导引车，电机输出的力矩满足整体功率要求，速度要求，为了保证在导引的稳定性，在额定转速下，刚性曲线不弯曲。2.3.1AGV驱动电机的选择AGV磁条导引车主要是电力驱动，电机作为整车动力的输出装置，给整车提高动力，目前常用的AGV驱动电机有三种第一种是感应电机交流驱动系统，其具有效率高，体积小，质量小，结构简单，免维护，易于冷却和寿命长等优点，改系统调试范围宽，而且能实现低速恒转矩，高速恒功率运转，但交流电机控制器成本较高，目前，世界上众多著名的电动汽车中，多数采用感应电机交流系统。第二种是直流有刷电机驱动系统，20世纪90年代前得到了广泛的应用尤其汽车行业。直流电机效率过低，体积过大,现在机构都在不断紧凑很难设计安装，换向器和电刷限制了它转速的提高，其最高转速为6000-8000r/min。但出于其缺点目前除了小型电动工具用，电动车很少采用直流有刷电机驱动系统。出于成本与维护的考虑，本车采用24V直流无刷电机，直流无刷电机控制系统简单，近年来得到广泛应用,尤其在电动汽车,我们经常骑得电动自行车,平衡车,主要特点是不需要更换碳刷，免维护，成本低,易于控制等优点。AGV平地时静摩擦系数为0.25，动摩擦系数为0.1小车线速度1m/s驱动轮直径130mm，轮子半径R=0.065m电池电压:24V双驱：左右电机差速驱动AGV有爬坡，坡度为3-5度推算选型过程如下：小车平地启动时:需要克服的静摩擦力𝑓1=1300×9.8×0.25=3185𝑁.(2-1)每个轮子分摊的牵引力F1=f1/2=3185/2=1593N(2-2)减速机端输出扭力Tr1=F1*R=1593*0.065=103.5N.m(2-3)小车动起来后:在平地的动摩擦力f2=1300*9.8*0.1=1274N(2-4)每个轮子分摊的牵引力F2=f2/2=1274/2=637N(2-5)减速机端输出扭力Tr2=F2*R=637*0.065=41.4N.m(2-6)小车爬坡时：需要克服的静摩擦力f3=1300*9.8*（1+sin5）*0.1=1386N(2-7)每个轮子分摊的牵引力F3=f3/2=1386/2=693N(2-8)减速机端输出扭力Tr3=F3*R=693*0.065=45N.m(2-9)经过计算，而且考虑到小车在实际的运行中是随机的,包括空载,满载,爬坡,转弯等工况路径，选择48V，600W直流无刷电机600W直流无刷电机的额定转速为2300r/min,额定力矩为2.5N.m结合以上，应选用的减速机速比为2300/147=15.6，可选16启动时，电机端输出扭矩T1=Tr1/速比=103.5/16=6.5N.m(2-10)动起来后，电机端输出扭矩T2=Tr2/速比=41.4/16=2.5N.m(2-11)爬坡时，电机端输出扭矩T3=Tr3/速比=45/16=2.8N.m(2-12)结合厂家给出的资料与查阅技术参数,直流无刷电机有5-10倍的过载能力，故选用48V,600W电机可以满足实际工况中的需求2.3.2电机驱动器装置电机稳定灵活运行除了电机本身的性能参数外,驱动器作为控制电机的重要器件，主要控制电机的转速，保证电机速度稳定，可编程控制器通过模拟量端口可以对电机调速，市场上大部分驱动器加减速时间都在0.5秒以上，无法满足AGV的正常使用，所以我们选择专门针对AGV的驱动器，兴颂BLD-2L是一个驱动可以带2台电机，集成度高，节省空间，易于布线，驱动器端口包括驱动器使能，A与B电机方向可以单独控制，A与B电机速度输入均为（0-5V）对应0-2300转，所有电机控制参数均可以通过软件配置。驱动输入控制时序图（图2-1）图2-1输出电路特性（图2-2）图2-22.4供电电源选择目前市场上AGV大多使用镍镉蓄电池,铅酸蓄电池和锂电池,具体使用根据现场要求进行,对AGV应用效率不是特别高,像一些民营企业每天只开一个班,下班前就可以对AGV集中充电,铅酸电池就是不错的选择,价格便宜,如果24小时不间断运行,货物比较重,就需要考虑自动充电,只能选择锂电池,进行简单比较：（1）镍镉蓄电池镍镉蓄电池可快速充电，循环使用寿命较长,是铅酸电池的2倍多，但价格为铅酸电池的5-6倍,重金属镉污染比较大,操作简单方便放电电压依据其放电电流多少有些差异，大体上是1.2V左右镍镉蓄电池的放电终止电压为1.0V/cell,实际稳定范围在-20℃-60℃，在电池的充放电范围内，可重复2000次以上的充放电。（2）铅酸蓄电池铅酸电池是使用最广泛的电池，汽车,电动车应用最广泛,二氧化铅作为正极，它以海绵状的铅作为负极，我们把这二种物质称为活性物质，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学反应。铅酸蓄电池具有良好的可逆性，电压特性平稳，使用寿命长，适合范围广，原材料丰富（且可再生使用）及低价等优点，（3）锂电池拥有高储存能量密度，是铅酸电池的约6-7倍，。高电压，平均使用电压为3.6V，使用电压平坦并且高容量，广泛的使用温度-20℃-60℃，使用寿命长，经过3000次充放电后其容量至少还有70%，锂电池自放电率很低,这是该电池最突出的优越性之一,以上由于锂电池具备了高储能，工作稳定根据现在生产环境大都24小时不间断运行,这就需要自动充电，所以选择锂电池，容量大，体积小。3AGV控制系统及行走策略3.1AGV主控制系统设计3.1.1AGV对主控制器的基本要求AGV的控制系统硬件的稳定性直接决定了AGV本身的稳定性,AGV大都在汽车总装车间使用与焊接冲压车间使用,对稳定性要就很高,并且现场有大功率电机与点焊接,会产生辐射干扰波,所以控制系统硬件直接选择西门子1200系列PLC,西门子PLC可靠性高,抗干扰能力强,功能完善,AGV需要的资源如下(1)输入端口39个模拟量输入端口2个(2)输出端口38个模拟量输出端口4个(3)网口2个串口2个根据以上要求西门子具体选型（表3-1）序号名称型号品牌数量1可编程控制器6ES7215-1AG40-0AB0西门子12IO扩展模块6ES7223-1PL32-0XB0西门子23模拟量输入输出模块6ES7234-4HD32-0XB0西门子14RS232通讯模块6ES7241-1AH32-0XB0西门子25存储卡6ES7954-8LC02-0AA0西门子1表3-13.1.2AGV对磁导航选择AGV磁导航是磁条导引的重要检测器件，通过磁导航传感器垂直检测磁条磁性获取当前偏离信息，磁条是铁氧体磁性材料系列中的一种，由粘结铁氧体材料粉与合成橡胶复合，经压延成型等工艺制成的，具有柔软性，弹性及可扭曲的条状磁体，改型磁条可弯曲折叠，不损害磁性，可塑性强，可随意裁剪成需要的长度通过表胶来区分S极或N极，磁导航传感器性能指标如下：电源电压:10-30VDC损耗电流:小于50ma电路保护:带极性接反保护输出方式:8位NPN输出轨道磁条:宽30mm,厚1mm,表面磁场100gauss工作温度:-10℃-+50摄氏度防护等级:IP-54工作湿度:10-90%RH外壳材质：铝合金3.1.3AGVRFID读卡器的选择RFID是读取提前预埋的卡获取卡片信息，通过预设置在控制系统的信息执行功能命令，比如牵引棒上升下降，左右转弯，停止方式，切换行进方向等功能任务。射频识别(RFID)是RadioFrequencyIdentification的缩写，原理为阅读器与标签之间进行非接触式的数据通信，达到识别目标的目的，RFID的应用非常广泛，典型应用有动物，汽车，门禁管制，停车场，生产线自动化，物料管理。RFID识别技术具有如下特性(1).适用性：RFID是应用电磁波技术完成的，检测过程中并不需要双方有物理接触，这使得它对工作环境要求不高,不需要特殊注意，直接完成通讯，但是电磁波对金属屏蔽层很敏感,需要避开钢板与铁板,我们发现在钢结构厂房内,尤其地面有钢板会发生漏读卡的现象发生的.(2).高效性:RFID系统的读写速度也是很快的，理论读卡速度为5米/秒稳定读卡AGV普遍最大行驶速度都在1-1.5米范围内.(3).简易性:RFID标签结构简单，现场应用不需要浪费很多时间,只需要放置在磁条上用胶带覆盖即可,识别速率高，所需读取设备简单。.根据以上RFID的特性，我们根据市场调查,所以选择低频RFID125KHZ，CK-G06是一款基于射频识别技术的低频RFID标签传感器专用读卡设备，它易于安装,读卡范围合适,传感器工作频率为125KHZ，同时支持对EMID，FDX-B两种格式标签的读取。传感器内部集成了射频部分通信协议，对于系统开发节省时间,只需通过RS232接收读卡器发过来的数据即可,当读到地标卡传感器会自动上传,放置接收出差传感器会发送两次数据，解析出来即是地标卡号,而无需理解复杂的射频通信协议。传感器自带自动调谐电路与防止过电压保护,这样就能保证在不同环境中工作时能自动调节电路参数，使外部环境对读卡距离的影响降到最小，进一步增强了传感器自身的抗干扰能力,稳定可靠性更强。性能指标：工作电压：10-30V；功耗：2W;电路保护：带极性接反保护；工作频率：125KHZ；读卡距离：15cm(跟标签类型与应用环境有关)；支持标签类型：FDX-B、EMID；通信接口：RS232；工作湿度：10－90%RH；工作温度：-25℃－+85℃；防护等级：IP-67;外壳材质：ABS工程塑料3.2AGV激光避障传感器选择AGV在运行环境较复杂，运行路径中会出现人员走动，临时货物放置，为了保证安全需要选择一款合适的传感器，因为红外传感器不能正确识别黑色物体，在现场很难避免出现穿黑色衣服的员工会发生安全问题，经过调查我们选用德国西克研发的TIM310传感器，本传感器是激光传感器不受物体的颜色影响，检测稳定。TIM310传感器可以预先设置16个区域，检测距离最大4米，检测角度270度，可以通过PLC输出信号调用16个区域，这样就可以通过不同的路径使用不同的区域，灵活性很好，完全满足现场需要3.3机械防撞开关AGV为了安全虽然已经配备激光障碍物传感器，正常使用是没什么问题，因为AGV在车间高速行驶，是不允许出现任何问题的，为了防止障碍物故障或检测失效或被其他移动物体碰撞，需要双保险，再增加一个防护装置，机械防撞开关又称为防撞开关，普遍用在旋转门上面，由橡胶做成条状，在橡胶中间放置一个开关，当防撞条受到外力挤压，势必会挤压到开关，开关信号引导PLC的输入端，当采集到闭合信号后，AGV就会停止并报警，对AGV起到很好的防护作用。3.4动作类型AGV动作类型主要分为，直线行走，左转弯与右转弯，停止。3.4.1AGV导引控制策略AGV磁条导引主要是靠磁导航传感器返回的型号状态，通过状态判断位置，并调整差速电机的转速达到纠偏的，第一步首先需要找到传感器中心位置，磁导航正常行走会返回2-3个连续信号，先判断从最左侧信号状态，再判断最右侧信号状态，从左到右传感器信号排列顺序1-8.最右侧检测的型号肯定大于或等于最左侧的型号，这样就可以用最右侧信号-去最左侧信号/2，得到的结果就是磁条位于磁导航的位置。第二步偏离位置已经计算好，把得到的值进行分布处理得出处理结果，然后运动控制常采用PID控制器，将AGV的偏离位置，速度作为控制器的输入，在实际系统中，位置发生偏离，需要判断电机速度，与实际设置的中心值比对得出调速值,调速是偏向那一侧,那一侧电机加速,另一侧减速完成导引,让AGV行驶在磁条中心位置，实际道路的改变，转动惯量，重心位置变化，由于AGV运行环境的复杂性和不确定性，很难对其建立精确的模型，而模糊控制的优点就是不需要建立被控制对象的精确的数学模型，因此，模糊控制很适合于AGV的控制，3.4.2左右转弯在AGV导引在直线行走的过程中两轮是对等关系，补偿相对容易计算，但是在AGV需要左右转弯的过程中就有别与直线行走，首先AGV读取到转弯命令，AGV准备转弯状态，当处于有分岔磁条的时候即开始执行转弯命令，转弯判断是磁导航检测输入点大于4个时，判定AGV处于分岔位置，左转弯主要依靠左侧信号导引，右转弯已到右侧信号导引，导引控制器内预先设置了左右转弯延时时间，一般根据车体来设置，本车设置16秒，防止路线需要，采用地标卡设置取消转弯命令。4AGV无线协议对接AGV在行走的过程中需要与生产线对接自动完成物料周转，交通管制，单台AGV就基本无法完成了，需要借助调度系统完成导引，AGV都是分布在车间各个位置，就需要通过无线连接调度系统，接收系统发送的导引指令图4-14.1无线产品选取及其参数AGV在与调度系统通讯的过程中需要使用无线设备,现在现场主要用三种通讯方式,zigbee,wifi.在对实时性要求不高的场合，考虑成本会考虑使用zigbee,在生产节拍比较快，对时间要求高的场合会使用WiFi。为了满足现场需要我们都是选择台湾moxa的AWK-1131A工业级无线模块AP/client支持IEEE802.11n技术，数据传输率高达300Mbps,为了满足不断增长的快速数据传输要求，AWK-1131A符合各项工业认证，包括工作稳定，电源输入电压，浪涌保护，ESD保护和抗震性。1131A应用特点如下：机械特性：IP30防护等级，金属外壳工作温度：-40℃-85℃电源输入:12-48VDC，冗余双电源输入安装天线:2dBi,RP-SMA(female)网络接口:RJ45AP协议支持:ARP.BOOTP.DHCP4.2调度系统对接协议及命令解析网络硬件建立好以后就需要考虑对接协议，为了提高通讯效率与数据量我们自己制定了一套通讯协议，首先AGV会每隔1S把AGV当前状态信息上报给调度系统，调度系统收到AGV信息后根据预先设置的功能，下达控制任务。具体协议定义如下起始帧头:3aAGV地址编号:01发送接收信息:03代表发送信息AGV运行状态:00停止中01启动警示02运行中AGV地标编号:实际RFID读到的地标卡信息AGV报警信息:00正常01防撞开关报警02急停报警03出轨报警04电量低报警05超载报警AGV速度报警:可根据现场应用在10-50范围内任意设置,分4挡AGV电量信息:0%-100%AGV任务号:0000-9999由调度系统下发CRC校验:通过计算得到AGV收到调度信息，根据协议内容进行解析，控制车体导引完成下发命令5结论与展望本文中的AGV磁条导引策略研究主要从AGV小车控制系统部分的设计进行了系统的论述，结合机械结构部分的设计，完成了一个完整的AGV小车。AGV小车的总体结构设计及其选型选择了稳定的西门子PLC1200做为控制硬件，编写设计了AGV整套控制程序主要使用了梯形图，SCL语言结合直流无刷电机的应用通过PLC进行了很好的控制，相应灵敏，稳定性好把导引控制系统与机械结构的相结合匹配，设计了一套完整的AGV小车致谢经过紧张忙碌的工作学习,毕业论文也接近尾声了,由于层次偏低,经验匮乏,查阅的资料不够,对细节把控不够到位,考虑很多不够周全的地方,如果没有程远导师不厌其烦的耐心指导下,可以想象这个论文是很难完成的.在此向帮助我的程老师致以诚挚的谢意,我在论文的编写过程中,从开题报告,查阅资料到设计开发,从论文的不足到修改整个过程中都悉心指导,程老师不仅知识丰富,治学严谨,工作一丝不苟,让我在毕业设计过程中学到了很多工作中学不到的知识.同时感谢对我指导帮助的班主任老师和同学,由于工作经常出差繁忙,整个过程老师都在督促我们每个阶段的学习内容与写作内容,由于学历低,工作中也遇到了很多困难,感谢西安交通大学给了我再次学习的机会,让我不断成长.最后,感谢老师们在百忙之中抽时间对本文进行审阅,评议和参加论文答辩的老师表示感谢!附录附录1磁条自动导引源代码附录2发送消息序列源代码//帧头#帧头低位:=BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[0]);#帧头低位:=SHL(IN:=#帧头低位,N:=8);#帧头:=#帧头低位+BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[1]);//序列号#指令序列号高字节:=BYTE_TO_DWORD(#RCV_Buffer[2]);#指令序列号中高字节:=BYTE_TO_DWORD(#RCV_Buffer[3]);#指令序列号中:=BYTE_TO_DWORD(#RCV_Buffer[4]);#指令序列号高字节:=SHL(IN:=#指令序列号高字节,N:=24);#指令序列号中高字节:=SHL(IN:=#指令序列号中高字节,N:=16);#指令序列号中:=SHL(IN:=#指令序列号中,N:=8);#序列号:=#指令序列号高字节+#指令序列号中高字节+#指令序列号中+BYTE_TO_DWORD(#RCV_Buffer[5]);//标识符#标识符高字节:=BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[6]);#标识符高字节:=SHL(IN:=#标识符高字节,N:=8);#标识符:=#标识符高字节+BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[7]);//数据位#数据位长度:=#Length-12;MOVE_BLK(IN:=#RCV_Buffer[8],COUNT:=#数据位长度,OUT=>#数据位[0]);//校验位#校验码高字节:=BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[#数据位长度+8]);#校验码高字节:=SHL(IN:=#校验码高字节,N:=8);#校验码:=#校验码高字节+BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[#数据位长度+9]);//帧尾#帧尾低位:=BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[#数据位长度+10]);#帧尾低位:=SHL(IN:=#帧尾低位,N:=8);#帧尾:=#帧尾低位+BYTE_TO_WORD(#RCV_Buffer[#数据位长度+11]);#DataLength:=#数据位长度;附录3AGV主控制界面图3-1主控制界面附录4AGV功能命令设置画面图4-1功能命令设置画面附录5AGV程序树型结构图5-1AGV程序树型结构攻读学位期间取得的研究成果攻读期间未发表相关的学术论文及文献期间为公司开发了基于磁条自动导引AGV，成功应用于客户现场参考文献[1]吴建平,曹思榕,李坤垣.红外反射式传感器在自主式寻迹小车导航中的应用.成都理工大学学报,2001.9,67—70[2]李磊,叶涛,谭民等,移动机器人技术研究现状与未来[