【某AGV车载控制系统总体方案设计2500字】

某AGV车载控制系统总体方案设计目录TOC\o"1-3"\h\u27773某AGV车载控制系统总体方案设计 -1-138481.1AGV车载控制系统概述 -1-275641.2AGV的结构组成 -1-305771.3系统主要器件选型方案论证 -2-254891.3.2循迹模块 -3-292071.3.3避障模块 -4-1.1AGV车载控制系统概述AGV车载控制系统即AGV小车，主要实现AGV的自主循迹、站点识别和定位、状态显示和安全避障等功能。AGV在运行过程中，需要不断地接收上位调度系统发出的指令，从而控制AGV完成相应的装卸货物操作，同时AGV也能通过无线网络实时反馈AGV的状态信息，便于工作人员对AGV的监控。1.2AGV的结构组成本课题设计的AGV主要由主控制器、循迹定位机构、驱动机构、称重机构、操作显示面板、安全机构等部分构成，其结构图如下

图1.2系统结构图主控器负责接收并解析传感设备的信息，控制AGV进行各种动作，完成物料的搬运工作；循迹定位机构是红外循迹模块，它负责完成AGV的导引、定位和路径识别功能；驱动机构主要由驱动控制模块和带编码器的直流减速电机组成，它负责AGV的行走功能；操作显示面板由电源开关、速度调节按钮、起/停按钮、TFT液晶显示屏组成，通过显示屏可以查看当前AGV的状态。了解AGV的行驶速度和物料重量；安全机构是红外传感器、扬声器、指示灯组成，负责保护AGV和工作人员的安全[17]。1.3系统主要器件选型方案论证1.3.1主控制器

AGV的主控模块是AGV车载控制系统相当于电脑的CPU,其主要职责是接收来自上位控制系统的命令、接收并解析传感器发回的信息以及控制AGV进行相应的动作，所以AGV主控模块的控制方式和芯片的选择尤为重要。当前AGV的控制方式一般分为PLC、工控机、单片机控制三种，它们各有优缺点，如表1.1所示表1.1AGV三种主控方式优缺点控制方式优点缺点PLCIO驱动能力强，易于扩展，稳定性好、可靠性高，主要用于逻辑控制处理任务单一，调试不便工控机CPU处理速度快，实现多线程处理各类任务，资源丰富抗干扰能力强，可以用于振动、高湿、电磁辐射等恶劣环境价格昂贵，体积大，能耗高单片机体积小，功耗低，成本低CPU运算速度较慢，且需要花费较多精力设计外部电路以及各种底层运算本次设计的AGV预计是用于仓库货物搬运和生产线物料运送，故从AGV工作环境、成本等多方面考虑，采用单片机作为AGV主控模块的控制方式既能满足设计的需求还能大大降低开发使用成本。从AGV主控芯片的内存、FLASH、IO、串口等资源以及AGV的后续开发的优化升级所需的资源等几个方面考虑，本文采用STM32F103RCT6芯片作为AGV的主控芯片。1.3.2循迹模块循迹传感器的原理是将路面的图像信号转化为数字信号，以便于单片机对信息进行解析，其实质是图像处理技术的实际运用，循迹是实现AGV智能化、自动化寻运行的先决条件，因而，循迹系统的性能决定AGV的性能。近年来，随着世界电子技术飞速发展，基于图像处理的数字化传感器在生产生活中得到了广泛的运用，并仍在飞速发展。目前应用较为广泛的循迹传感器主要是视觉类的传感器和光电式传感器这两种。

方案一：使用视觉类传感器，视觉类传感器的工作原理主要是通过从图片中获取的数千个的像素点，然后构建出想要观察的对象，而图像的清晰度取决于捕获的像素点数量，像素点越多图像越清晰。传感器将捕获到的图像存储在自身内存中，然后通过比对传感器捕获的图像和内存中存储的基准图像，从而判断AGV所处位置。在智能小车此类设计中，通常使用使用CCD摄像头，该类传感器具有安装便捷，分辨率高，获取内容丰富等诸多优点，但是该类传感器的使用对光线的要求高，耗电量较大，同时对处理软件的要求也高，处理速度相对较慢。方案二：使用光电传感器，目前应用较多的光电传感器是红外传感器，它集发射和接收于一体，在实际的运用时，传感器利用路面和导引线对红外线的反射能力的差异进行工作的，路面一般选用白色路面，导引线选黑色，传感器一般正对着导引线两侧路面，当被检测部分有路面转向导引线时，红外线被吸收，导致传感器的输出信号发生跳变，完成光信号到电信号的转变，将路面情况反馈到主控器，从而控制小车运动。红外对管结构简单，对外界环境变化也较敏感，处理速度快。视觉类传感器能够通过摄像头获取的信息来计算得到AGV小车、如小车位置、行驶速度和离目的地之间的距离，但正因需要处理的数据较多，对处理器的要求就很高，处理速度也较慢，实时性差，不适合本设计。而红外传感器结构简单、灵敏度高、性能稳定，并且成本较低，能够满足本次设计需求，故而选择红外传感器作为本次的循迹模块。1.3.3避障模块在AGV的研究中，避障[21]是其需要实现的一个最基本的功能，避障传感器作为获取障碍物信息的器件，能够为AGV的行驶提供安全保证，避免AGV损坏以及其它安全事故。而目前的市面上常用的避障传感器有超声波传感器、红外避障传感器、激光雷达传感器这三种。方案一：选用超声波传感器。超声波测距的灵感来源于蝙蝠，视力极差的的蝙蝠能在黑夜里捕食猎物、躲避障碍物其实就在于对超声波的熟练运用。超声波测距的原理是利用超声波传感器发出超声波和接收物体反射的回波之间所用时间和超声波在空中传播速度来计算物体与传感器之间的距离。超声波避障则是当物体的距离小于超声波传感器的某个设定值时，控制小车停止从而达到避障的目的。方案二：使用红外避障传感器。市面上的红外避障传感器大多为收发一体的红外对管，其中发射管持续发射红外线，在遇到障碍物时红外线被反射回来接着被接收管接收，从而光电回路选通电路，判断有障碍物存在。对于障碍物，除了深色物体，其他的都没有太多的局限性。方案三：使用激光雷达装置。原理与超声波类似，激光传感器通过向某一方向发射一段激光脉，待照射到目标时，目标会反射一个脉冲并被传感器接收，通过计算脉冲从发送到接收的之间所用的时间以及光的传播速度来测量目标距离，可以用激光返回时间和波长的差异来得出物体的行状轮廓。该传感器反应迅速并且测量精度高，通常用于制作高分辨率地图，但是成本价高。目前阶段，红外避障传感器技术发展最为成熟，性能也比较稳定，最重要的是成本低廉。而超声波传感器虽然探测范