循环自动小车设计.docx

摘要AGV全称自动导引小车(AUtonIatedGuidedVehiCIe,简称AGV),通隅也称为AGV小车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，伺服控制，具有安全保护以及各种移栽功能的运输车，J1.业应用中不需驾驶协的搬运车，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，城利用IU-轨道(e1.ectromagneticpath-fo1.1.owingSyStem)来设立其行进路线，电磁凯道黏贴于地板上，无人搬运车则依靠电磁凯道所带来的讯息进行移动与动作。目前AGV小车广泛应用在制造业，物流仓储业，汽车，造纸等行业。随着技术的发展，设计更为简便，操作更加合理的AGV小车，来适应更多的领域，是AGV未来发展的方向。关键词：AGV电磁工业应用第一章绪论1.1 AGV研究的背景及意义AGV(AutonaticGuidedVehiC1.e),自动导向车.自动导向车不仅可以用于物料运输,还具仃装载货物的功能“它也可以自动移动到另一个地方，自行卸载装载的货物。自动小车通常使用电池作为动力来源，但现在一些制造商使用非接触式能量传输系统作为八GV汽车的动力来源。AGV的运动特性与其他车辆相同.与其他不以车轮运动(爬行或行走机器人)为特征的车辆相比，AGV在速度、效率和结构上具有突出的优势，其控制和操作相对简单，安全性特别可靠。AGV车也有一个很好的优势，如果在其路径上有其他运输设备，这些设备不需要铺设额外的轨道或其他设备，并且车辆到现场的宽度，道路和空间的使用相对较低。因此，住一些企业自动化物流系统中，自动导向车的性能非常好，显示了其无人J作的高度自动化。AGV的一些自动操作是命令,它在工作过程中的路径由计算机控制.有些汽车使用电磁轨道作为行般路径。在目前的自动化运输物流过程系统中，装卸是一个关键的环节，因为装卸在物流运输过程中使用次数最多，同时也占物流成本的较大比例.正是因为AGV小车的自动化程度比较高，不仅可以充电，而且外观精致简洁，所以可以成为企业。该行业的形象已经提升到另一个层次。总之，AGV是一种可以在各种场合使用的工具。它的发展势头非常好，因此AGV的发展速度非常快。1.2 AGV小车的种类AGV小车的类型：有轨型和无轨型两种。在地面上或在一定空间内中具有机械导向轨道称为有轨型自动导向小车。有轨自动导向车结构相对可推，承载能力较大，成本不高。目前来说有轨技术相对成熟可靠，定位精度高。它常用于直线或环线的双向物流系统中经常用到。自动沿计算机预先设置好的路径工作的小车称为无轨自动小车。1.3 国内AGV发展历史AGV小车导引车起源于美国，然后在欧洲发展，然后在日本，最后来到中国。1913年，公司首次在美国使用福特导引车进行跟踪，这是AGV小车的早期发展。继福特汽车公司在美国上市后，AGV汽车在英国得到J'迅速的改进。电磁导引AGV小车最早是在英国开发的。原AGV车需要铺轨，电磁导引的使用使AGV车克服了这些缺点，使AGV的使用变得更加简单。20世纪60年代初.随着欧洲经济的发展,AGV得到了更好的推广应用。20世纪80年代，日本对此进行了进一步的研究。为此，介绍了采用磁导航技术的自动导向器，大大提高了自动导向器的稳定性，并在汽车导线中得到了广泛的应用。领域，并且随若中日企业的深入交流，许多国内企业也觉得自动导向车不仅可以为企业节省人力，而且节省不必要的成本，提高工作效率有着很好的效果，所以近年来，自动导向车也得到/发展。PED在中国迅速发展。从AGV的各个技术方面来看，AGV最关键和最重要的技术是AGV。磁感应制导已得到广泛应用。目前一些企业主要采川激光制寻，而视觉制寻也引起了很大的关注.目前，惯性制导、超声制导和磁螺陀螺制导也引起了人们的极大兴趣和关注。1.4 AGV小车的结构AGV小车的原理是通过计算机预先对小车的路径进行编程。当小车运行时，当磁条传感器的位苴和预先编程的轨迹的位宜检测到偏差时，控制潞根据检测到的偏差信号调整电机的速度，然后对偏差进行修正，使AGV小车可以根据预先设置的路径进行运动。因此，在小车行驶过程中，需要时磁条传感器进行连续检测，以调整电机的转速，避免出现偏差以便对整个系统很好地控制。自动小车通过在小车中间的两个可旋转一定角度的驱动轮使其能够运动。前后各有两个万向轮。它不仅具有转向功能，而且还具有支撵和平衡功能。这是六轮结构的形式。自动导向车主要包括车体、车架、车轮、载荷传递装置机械手眄等。驱动装置和动力系统是六个主要部分。以下是各部分的介绍：车体整个车身由底盘、车架、壳体、控制室及相应的机电结构组成，是AGV的基本组成部分。结构特点与某些电动汽车相似，无需驾驶汽车即可自动运行。铜构件通常用于框架焊接，但如果汽车的重心相对较低，则汽车的抗帧卸能力相对较高.车架hup'"fanyi.haidu.conJtfhitpsWt"'e'zh(iavascriNvoid(0):乍架是整个自动导向车的支架。车架上安装了车轮、光传惑蝠、伺服电机和减速器-框架设计的基本要求是其强度和硬度相对较大，因此棍架材料通常为铸铝合金，被认为是高质量和良好的焊接性能。车轮实心橡胶轮胎通常用作自动导向车的车轮。载荷传递装置AGV小车的负载转移装置为平板结构，可将箱形物运输到指定位置，也可运输物料等。驱动装苴驱动装置是自动导向车的驱动系统，可以控制汽车的速度和制动。驱动装置包括驱动电机、减速器、电机、控制装置和驱动耦。一般为闭环和开环模式，以交流伺服电机为主要闭环模式，步进电机为主要开环模式。动力系统目前，电池是汽车动力系统的驱动能量来源。电池能量转化为机械能，按照预定的轨迹驱动汽车及其附属设备。根据不同类型的车辆，以及不同型号的操作和负载，将有不同的动力电池组件，一般交流电压为12V、24V、48V和72V。机械手臂由伺服电机控制机械手转的动作，光电元件返回手臂的位置及动作状态，从而完成系统设定的工作任务。15AGV的技术参数(I)AGV乍额定载荷：车体总重量。(2)AGV小车自重：指AGV小车与其蓄电池组合的重量。(3)AGV尺寸：指车辆的长度、宽度和外部高度。该尺寸应与放置在AGV车辆上的物品的尺寸和车辆通过的道路宽度相匹配。(4)停车精度：指AGV车的停车位用与预设位置的差.(5)AGV车最小转弯半径：空载时以最低稳定速度转向，即瞬时转弯中心至车辆纵向中心线的距离。最小转弯半径由车辆曲线确定。半径越小，机动性越好。(6)行驶速度：汽车在额定载荷下行驶时所能达到的最高速度为行驶速度。AGV的工作循环和效率由运行速度决定,种(7)工作时间：指完成GV小车工作循环所需的时间。(8)运输类别：指自动导向车运输的物料类型。(9)装载方式：是指自动导向车与其他装置一起进行行走和转向功能的一种运动形式。(10)架动形式：指小车带有其他装置提供驾驶和转向。1.6小结AGV小车是一种智能汽车技术。作为一种重要的自动化设备，它已广泛应用于行前企业物流系统的各个方面。本设计主要从AGV的机械部分设计入手，得出总体设计的一些指标，然后对其驱动系统进行分析,得出驱动方式和车轮选择，以及驱动系统部件的选择和校准。第二章AGV总体设计2.1机械部分上一章介绍AGV的主要组成部分，即负载转移装置、车架、车体、驱动装置、动力系统和车轮。AGV的基本部件是车架和相应的机电部件，即车身部件。框架设计的基本要求是其强度和硬度应较大。一般情况3用1亳米3亮米的铜板焊接钢板或铝合金板可以减轻小车的重量，而防侧翻则取决于小车的重心。AGV小车通常使用12V、24V、48V和72V电池作为动力来袭动。电池应能工作至少8小时。由于不同的工作条件和不同的工作条件的影响，应满足基本要求。自动小车的驱动指令由计算机发出，驾咬速度和方向由计算机控制。在工作过程中，可以使用不同的方法来调整速度。AGV汽车在不同的工作条件下需要不同的行驶速度。直线0.3ms,靠近车站0.1.11s.一般由地面控制器发出的控制指令系统通过通信系统返向地面控制器.连续模式和分散模式是通信系统中的两种主要模式。连续模式通信系统可以在任何位芭使用,使自动引导车辆可以随时使用相对于地面控制器的射频方法，或在通信电缆的引导路径上发送和接收信息，如红外激光通信方法。分散式通信是指与地面控制器进行系统的传输，在地面控制器规划有AGv车时，一般通过感应灯或光学方法，当AGV车与地面控制站不能连接时，表明它们之间存在通信故障。如今许多汽车被使用的原因是分散模式比连续模式便宜。AGV自动化。就导引车的安全性而言，共安全性首先关系到AGV车本身的一些基本保护。最重要的是，不会有人身危险，一些地面设备和物品的保护到位。AGV的导向方式可分为两类：一类是在导向装置上设置一条通向车辆的路径，将导向传感器置于车辆运行的路径上，这是一种电磁导向方式：另一类是在无固定方式的自由路径上引导车辆，通过计算机控制，AGV车辆自动启动。调整它的方向，然后独立决定。设苴路线。机械手臂是自动取料小车的戊要组成，可以向XYZ泠方向自由移动，每一个轴由一个伺服电机驱动，到达预设判断位置,CCD拍照判断工位状态，从而驱动夹爪抓料或放料.当完成任务后，手皆回到原点，继续前进执行下一次任务。22AGV电控部分电气控制设计是自动化设计的重点内容，需要根据不同的需求选择不同的电气元件0电气控制主要有骄动元件，感应元件，执行元件，如感应元件有感应障碍物的障碍物传感器，检测温度的温度传感器，检测液位的液位传感器，检测颜色的颜色传感器，检测电压电流的等。还有需要读取信息的有RFIDE驱动元件可以选择各种型号的单片机或P1.C执行元件一般为交流或直流伺服电机。2.2.1 AGV控制部分AGV小车控制过程分析：传感器接收到反射信号后，立即传送到P1.e.由P1.C判断是否有反射信号并进行处理。同时，超声波传感器也将信号传送给P1.C。感应时间经P1.C分析后处理,，根据输出控制信号路径的综合分析，控制信号经控制电路放大，输入电机后，调节AGV车的动作。整个控制过程不需要光电编码器。在无反馈电机状态下，整个信息通过传感器输入。这个过程属于开环控制。电子控制系统原理图如图2-5所示。n流电机驱动器向服限动本次设计使用的P1.C是FP-XHGOtD,DC输入32点，输出28点，最大可扩展452点，根据需要可接通讯数字做模块，最多有6通道高速脉冲输出,最多可控制6台伺服电机。各通道的最高速度为100kHZ.可根据要求编写各种程序。AGV的总体设计思想是：以磁条传感器为导航，P1.C为控制器，控制前后四轮实现转向,根据预设路线，实现AGV导航定位策略的途径，向服电机为执行元件，采用最简单的设宜和最少的设备部件。所需部件如卜表2T所示：名称数量名称数量名称数量光电开关20槽形传感涔15P1.C1推杆电机2电源2Tro1.1.eybus触摸屏1地标传感器1磁条传感器1断路器4电机2DC-DC降压模块1交流接触器4驱动卡2AGV控制器1维电器20触摸屏1铝电池1伺服电机（绝对式）4急停开关1机械手1CCD1伺服卡4平衡轮4手操器1减速机4地标20锂电池22.2.2 AGV的执行1.部分在已知车轮行驶速度的前提下，通过小车行驶速度和车轮角速度运动的机理分析了车轮机构的运动。通过自动导向车的底盘结构形式，可以保证小车的导向和驱动系统不能单独工作。本次自动小车采用的底盘是六轮底盘.底盘中间的两个驱动轮通过差速驱动汽车并引导小车。在这一过程中，通过控制两个直流电机的电压来控制车轮的速度，直流电机用来驱动两个驱动轮，即车中的两个车轮，通过两个车轮的不同速度来实现转向。如果车辆否要停车，只需按下车辆操作面板上的紧急制动按钮开关即可制动车轮。利用磁制导技术实现了汽车的转向系统。下面是对AGV转向运动的分析图2-7是AGV小车在转弯时的情况分析：假设AGV小车质量分布是均匀的，并且以速度V匀速进行转弯；距离是D是AGv小车两个主动轮的间距；AGV小车转弯半径R为转弯圆心与两主动轮中心的距离；车轮半径为r:NI、N2为两轮的转速：G是车重：”为小车与行驶路面的摩擦系数。可有：R>V2()211rN2=(2R+D)V2R211rN1=(2R-D)V2R取V=0.3ms.汽车质量G约200kg.取摩擦系数0.0196,R=1200mm(选自后面章节)Ni图27小车转弯分析图以下是AGV小车在行驶过程中的作用：(1)直线行驶时直线路径一般是小车在一条比较长的直线上快速行咬，直线行走可以节省时间，当检测到弯道时就会结束。(2)特殊路径行程例如，住小车行走过程中，由于导航礴条的弯曲,前端传感器失去白线，汽车减速。中间传感器检测到磁条后，可根据时间长度确定车辆转向哪个中间传感器检测到磁条，直到两个前面传感器回到磁条。传感器检测到的白线将结束该过程。共特点是当两个前置传感器同时在线和离线时，汽车自动转回到直线上。(3)左转时用于向左的转向，当小车在进行过程中需要向左转向时，此时小车左侧的中间位置传感器检测到磁条，会使小车向左转向，直到两个前位宜传感器返回磁条上，前置传感器检测到磁条将结束整个过程，(4)向右的转向当小车在进行过程中需要右转向时，此时小车右边的中位置传感器检测到磁条，会使小车向右转向，直到两个前位芭传感器回到磁条上，前位置传感端检测到白线将结束整个过程。(5)停车时间用于停车，最后完成。2. 3本章小结本章是自动导向车的总体设计。主要对共机构和控制部分进行了详细的描述。分别对传感济、控制部分和执行部分进行了讨论和分析。阐述了红外传感器和超声波传感器的选择及具体规格的确定。分析了传感器的布局参数。第三章机械部分的设计2.1 AGV机械结构设计在机械设计的总体规划中，根据不同的应用场合，自动导向车的外观显得尤为重要。如果车的外形完美大气，会给忙碌的人一个很好的亲和力和一定的工作场所安全感，缓解人们紧张的心理状态可能会有所帮助。因此，在小车的机械结构设计中，应注意其外观。AGV的整体框架是装配零件的主要支撑架，也是汽车运行过程中的重要装置。主要分为两部分：第部分是主框架结构，是各种控制和通信设备的垂直安装框架，即三维框架结构。第二部分是副车架结构、驱动电机和各种传感器，并将汽车车轮安装在副车架上。为了使T维护和拆卸，主框架结构和副框架结构之间的连接可拆卸。AGV框架车的主体部分对整车的精度有很大的影响，因此在设计过程中应保iiEAGV车：(D整车的强度和刚度应满足加速度和载荷的要求。(2)在保证车辆强度和刚度的前提下,减轻车身重员，以增加车辆的承载能力。(3)为避免侧翻或危险侧翻，尽量减小车辆重心。(4)防止与其他物体碰撞，尽量不要出现车外轮.廓的突出部位。因此，为了更好地满足实际任务的需要，对AGV的设计参数和性能指标设计如下：尺寸：608所11*114(10nm"50OmnI行走速度：鼓大速度设置为0.5ms小车的正常工作速度设包为0.2ns).4ms机械传动方式：三轮排列结构、四轮排列结构，六轮排列结构(本设计采用六轮排列结构)充电方式：外部充电器轮径：D=250m11在AGV车身外安装其他辅助系统，会在一定程度上影响汽车的驾驶和转向。为了避免翻车或危险翻车，应尽可能降低车辆重心。图3T显示了车身的外观“图372.2 AGV小车的机械结构与建模AGV小车的机械结构尤为垂要，其核心部件是轮系结构。其齿轮系结构直接影响若汽车在导向路径上的最大行驶速度、最小转弯半径和行驶精度。主动轮、主动轮和转向机构是无凯电车系统结构的主要组成部分。根据不同的应用场合和AGV小车的性能要求，目前普通的AGV小车结构有三轮布置结构和四轮布置结构。汽车转向和前轮驱动轮的轮对结构为三轮布置结构。汽车两轮驱动、差速转向或前两轮转向的轮对给构是四轮布置结构。3. 2.1四轮配置AGV小车的结构与建模目前，许多AGV的轮系结构为四轮布置结构，通常以从动轮为方向盘，以驱动轮为方向盘或以方向盘为架动轮。打开So1.idwOrkS软件,单击文件新建零件实体零件实体确定,然后选择“前”作为草图参考平面。然后选择合适的参考平面，通过拉伸特征、镜像特征、旋转特征、【打描】-【扩展项】特征构建四轮排列结构的汽车。第一种：从动轮为方向盘，驱动轮为方向盘，如图3-2所示。驱动轮万向轮图3-2四轮布置结构图后轮是方向盘，驱动轮是方向盘。四轮列车的结构是当今最流行的结构之一。图3-3显示了这种轮系结构的效果。在图中，我们可以看到汽车的前两轮是通用轮，在这里用作方向盘。在这里，小车的转向力是由步进电机精确控制的。它的转向传动可以通过传动带或连杆来控制，汽车的后两轮作为两个方向轮，作为驱动轮。这两个方向轮可以分别由两个电机驱动，也可以由安装在一个电机上的差速器驱动。使川两台电机的优点是，在车辆运行过程中，当其中一个驱动轮空转而不接地时，另一台电机提供的驱动力可以使车辆维续正常工作。图3-3四轮布置效果图由于小车的后两轮是驶动轮，所以两个前轮的转向角不应太大，但当小车的转向角不高时，可采用连杆传动机构进行转向。这种四轮布置结构的无轨电车运行控制简单，机械结构不太竟杂。但一般用于单向运行，后端作为驱动轮，所以四轮布置结构的AGV小车最小转弯半径较大。第二种:转向轮为驱动轮,如图3-4所示固定轮万向轮、驱动轮图3-4转向轮为驱动轮以方向盘为驱动轮的叉车结构相似，因此这种以方向盘为驱动轮的叉车在市场上相当普遍。共四轮布局效果如图3-5所示。从图中可以看出，这种轮系结构的AGV小车的两个前骅动轮的转向角由交流步进电机控制，两个驱动电机分别安装在两个驱动轮中。这两个驱动电机用来驱动车轮来胆动小车。为了确保两个车轮的转向角在同一方向和同一角度，可以使用联动驱动机构进行转向。当AGv车转弯半径不太大时，转向电机可以驱动同步带驱动转向。,G1.1.1.UUIII图3-5四轮布置效果图由于采用这种车轮结构的AGv小车的前轮不仅是驱动轮,而且是方向盘，因此其后轮部分的机械结构比前轮要简堆得多。为了提高汽车的稳定性，在小车后面安装了减震器结构。与车身框架连接的是一个活动臂。活动臂与汽车减震弹簧连接。当汽车在不平坦的地方行走时，可通过活动臂和减震弹簧的联合作用，降低汽车的振动，避免货物在上面滑动。此外，为了减小小车的转涔半径，使两个后轮即从动轮不能同轴旋转。这个问题可以通过内外轮的速度差来解决。因此，该车的四轮列车结构在驾驶和转向控制方面一般比较舒适，较小的转弯半径都可适应。与第一个四轮布局结构相比，第二个四轮布局结构不可避免地增加了汽车机械部分的豆杂性，因此具有这种结构的汽车的重量和成本相对较高。3. 2.2四轮配置AGV小车的结构与建模转向轮为驱动轮，两端为万象轮，如图3-6所示驱动轮万向轮图3-6六轮结构驱动轮在中间的设置。其六轮布局效果如图3-7所示。从图中可以看出，这种轮系结构的AGV小车的两个驱动轮的转向角由直流步进电机控制，两个驱动电机分别安装在两个驱动轮中。这两个驶动电机用来驱动车轮来驱动小车。为了确保两个车轮的转向角在同一方向和同一角度，可以使用联六轮效栗图八）图3-7六轮效果图（2）图3-7六轮效果图（3）由于采用这种车轮结构的AGV小车的中间轮不仅是驱动轮，而且是方向盘，其前后轮部分的机械结构比中间要简单得多.为了提高汽车的稳定性，在小车驱动轮安装了减震器结构“小车前行时，前端的电机转动使机械结构松井,两个前轮作为万向轮，后端电机转动，机械结构夹紧，使后端两个轮子成为固定轮。小车后退时，小车不需要整个车体换向，后端的电机转动使机械结构松开，两个后轮作为万向轮，后面变前面。前端的电机转动使机械结构夹紧，使前端两个轮子成为固定轮，前面变后面。通过控制两个驱动轮的转速差，可控制小车向右或向左转弯。因此，该车的四轮列车结构在运动和转向控制方面一般比较舒适，较小的转弯半径都可适应，换向方便，适用于狭窄的通道。与第一个第二个四轮布局结构相比，第三个六轮布局结构不可避免地增加了小车机械部分的匆杂性，因此具有这种结构的小车的重症:和成本相对较高。3. 3本章小结本章介绍了三种不同AGV小车的车身结构设计和造哒。根据不同的场景,设计出适合的车型是设计人员的联贵。第四章电控设计4.1电机及其参数的选择AGV的电气控控制线路相当于人体的神经网络，它接收反馈的信息并发出相应的动作指令，因此，电气控制设计是整个设计工作的重要环节。AGV的动力源是电池，由蓄电池为电机提供能量来驱动小车运行。小车的驱动力由伺服驱动电机控制的，为小车提供动力。因此，电机的选择与小车的运动状态有很大的关系，即小车的速度，以及产生的扭矩和驶动力。直流电机控制系统比较简单，速度调节比较方便，不需要逆变器，因为自动小车在工作时所需的功率不是特别大，所以本设计采用直流无刷电机。AGV在水平路面上行咬时的主要阻力是空气阻力(FW)和滚动阻力(用Ff表示)；agv在坡道上运行时会遇到坡度阻力，坡度阻力用Fi表示：agv在加速时所受的阻力为加速度阻力，加速度阻力用Fj表示.因此，AGV小车在整个行驶过程中的总R1.力如下:ZF=FW+Ff+Fi+日(4-1)(1)小车滚动阻力Fw=gu(4-2)Ii是滚动阻力系数，滚动阻力系数是指AGV小车车轮在一定条件卜滚动时所需要的推力与负荷的比值，AGV在匚厂运行.路面比较平整，u=00180020.取值u=0019.设计总质量为M=2()0kg.代入公式(4-2)得滚动阻力为：FW-XM>9.8*<MW724N(2)空气阻力空气阻力FW是AGV小车在前进方向上受到的空气分力，FW=CdAU221.15(4-3)式中Cd一是空气阻力系数，MZCd=1.5A一一迎风面积V一一在无风条件下AGV的速度设AGv承我货物后高度为80Omm.宽度60Omm则A=0.6*0.8=0.48M2.最高时速设计为05ms.则此时的空气阻力Fw=CdAu221.15=1.5*0.48*0.5221.I5=O.OOS5N(4-4)由上得知空气阻力非常小，可以忽略不计.(3)加速阻力AGV小车所受到的加速阻力可指在其行驶过程中需要克服小车质成加速运动的惯性力,-旋转质量换算系数，(取值范围1.1-1.5)m-AGV小车质量(kg)(4-5)¾一行驶n速度设AGV小车从原地启动达到最裔速度时，位移S=0.5M,时间T=05s,车速达到V=O.5ms,则dWd1.=(V22-v12)2S=O.25ms2把数据代入(4-4)得到加速阻力为：Fj=111.udt=1.*2=*O.25=5ON(4-6)(4)坡度阻力AGV小车的坡度阻力Fi是指在上坡行驶的时候自身的更量沿坡道方向的分力，由于AGV的工作环境坡度小，因此设坡度=4。，则坡度阻力为：Fi=mgsina=136.7N(4-7)根据上面的计算，AGV在行驶过程中受到的总阻力为：ZF=Fw+11+Fi+Fj=37.24+0+50+136.7=223.94N(5)驱动力矩aAGV在匀速前进的时候，其加速阻力为0.此时所受到的阻力为ZF>Ff+Fi=37.24+1.36.7=174N所需的驱动力矩为：M=ZF-R=I74*0.1=17.4N.MbAGV在加速前进的时候，其加速吼力不为0.此时所受到的阻力为ZF=Fw+Ff+Fi+Fj=223.94N所需的不动力矩为：M=ZF*R=223.9*0.1=22.39N.M(6)电机选择本设计的AGV小车重见为200Kg,正常运行速度设定为O.2ms-O.3ms,最高速度为0.5nVso车轮直径200mm,业动电机的选取过程：a选择电机容必：电动机需要的功率Pd=PWmakw式(1)Pw=FvZI(XX)kw(2)因此Pd=FvZ100Onakw电动机到AGV小乍轮轴总效率：na=nI4*n22*n32n4取n1=0.98.n2=0.97.n3=0.99.n4=0.96则na=O.82所以Pd=FV1000na=223.9*0.5/(1000*0.82)¾0.15kwb电机转速车轮I：作转速为N=60100011D=47.77rmin电机功率预选020kw.挑选厂一款白带减速机的直流电机,参数为图4-1JOOW减速电机减速箱减速比舆¢1矩/Gearboxs1.owdownthantorque-hingA1.mi“.a.tfi&I/4<U！tt极联InIR5.SOKa外形8i/Ou也ne“山”嬴,“，WUGHT.液速的iEI)1.KR1.OOKS、2.1Kg三Motor6IK200A-A(CY)F减速械/Reducer6GN-K减速械/Reducer6GU-K接线圈/Wiringdiagram键宛键槽/Keyandkeyway根据表中参数,选择减速比为ia=25的电机，运行时设计转速Nd=nia=47.77*251.200rmin远小于电机设计转速1800Hmin,符合要求。综上所述，本AGV小车的设计选用额定功率0.2KW的BUX:电机作为驱动电机。所用无刷电机品牌为OpG.型号：6IK2OOA-A(CY)F,减速机RedUCer6GNK,具有转矩高、桎定性好、噪音低、振动小、精度高、外形精美、安装方便等特点。下图是6IK2OOA-A(CY)F电机的物理图.(7)驱动方式AGV驱动方式大致可分为两种：种称为差速式，即两个电机分别置于左右两侧，通过两个电机的耶动和两个车轮的差速来实现汽车的行驶：另一种称为方向盘式，由躯动轮作为方向盘卵动，躯动轮作为定向轮，其方式类似于普通车辆，羌速型和陀轮型的控制过程是不I司的.茏动式控制转向如上图所示。从图中可以看出，传感器用于接收信号.当传感器根据地面轨迹接收信号时，通过控制系统判断是否转向。当判断小车不需要转向时，在图中为“是”。汽车将维续原附J驶向前，当判断特向需求时，图中为“否”。小车使用两个独立的电机以差速驱动转向，直到传感器接收到线性路径轨迹，32mm图4-24. 2换向电机小车换向所需的动力不是很大，转向电机的选择动力相对较小。因此，直接选用TJeC2-T3-P-P作为转向电机（图4-3为转向电机的物理图）。TJcC2-T3P-PW电动机调速范困广，噪音低，效率高，运行平稳。高性能铉一硼磁铁的设计提供超过三倍的峰值扭矩。图4-3下面为TJGC2-T3F-P电机参数【品牌】铁甲虫(IImbeet1.e)【电压】DC12V.24V.36V.48V电流】3A-5A额定功率】36W-6OW【环境温度】-25+75C,平板燥度6MM【推杆材质】铝合金t合金【推杆电机】有刷直流电机限位开关】内置前后各一个昉护等级】IP54轻微防水防尘伸出最少停止10秒【使用频率20%例如何断使用缩回最少停止io秒4. 3传感器传感器的反馈信息是AGV能做出正确动作的依据，根据不同的需求使用不同的传感器，如判断障碍物可以使用红外传感器，激光传感器，超声波传感器，导航可以使用磁传感器，视觉传感器，激光传感器等，在本设计使用的有磁传感器，红外传感器，R11D.光电开关。1 .导航传感器的选择(1)红外传感器的导程原理如下：因为地面的颜色不同于色带的颜色，所以将地面的颜色与色带的颜色进行比较。黑丝带在明亮的地面上，白丝带在黑暗的地面上。自动驾驶汽车配备了一个光源来照亮色带。由下图4-5可以看出，车内光源经反射后被光传感器接收，传感器到达检测电路进行检测,当检测到车辆跖径行偏差时，在操作电路中计算偏差。最后，对驱动电路的偏差进行控制，并对车辆运行路径的偏差进行修正。回到原来的位置。因此，AGV小车总是可以沿着设定的带状轨道运行。固态红外发光二极管和固态光敏二极管（或光电晶体管）都属于红外光电传感器。路现反光带图4-5光学导引原理据价格低廉、易于实现、可雅性好的三个原则，提高了AGV小车的桧定性。当低电平发生时，红外收发器遇到黑带或高电平。程序控制的AGV小车方向为中断查ifU方式。一种不同的传感器将有不同的应用，它们的检测范围是从皂米到米。通过合理的选择，采用磁感传感器，由于与其他传感器相比，该传感器安装相对简单，而且为了满足垂直距离IOCm-5的检测目的，2 2）.超声波传感器a避免超声波传感器碰撞的原则当超声波发射后遇到障碍物时，障碍物的声波会被反射回来。通过测量发射波和接收反射波的总时间I,可以得到距离ct2=s,即超声波测量的距离（其中C是超声波的速度）。我们知道,由于温度的变化会影响超声波的波速c.当超声波的波速基本不变时，温度变化的范围相对较小。否则，必须纠正。通常，温度补偿用于校正温度。下图46是超声波测距仪的原理框图。图4-6超声波测距仪原理b超声波模块功能介绍D选择跳线1J:根据三种不同的测距模式短距离：IOCm-80cm;中距离：80cm700cm;可调距离：其范围由可谓参数选择。前两种模式由被测物体表面的材料选择。2)单模块和多模块的使用：单模块使用：用于测量障碍物与障碍物距离的实验。它是一个单一的传感器。多模块的使用：根据模块上提供的接口65JJ,多个模块串联形成阵列传感器组，即阵列传感器.3)使用方便：它可用于小范围的距离测量、机器人检测和障碍物检测。还可用于脍证车辆倒车雷达的应用方案和家庭安全系统腌证。(3)规格参数超声传感器共振频率：IOkHz模块传感器工作电压：45V-9V模块接口电压：4.5V-5.5V3.磁导制导路径法小车采用16点的磁条传感器，在地面铺设磁条轨道，QW1cwVIGee图4-7磁传感器一种磁导航AGV的路径跟踪方法，其特征在于，该磁导航AGV采用型T字形布局的横向检测传感器和纵向传感器，并通过综合横向传感器以及纵向传感器的信号输出位判断该磁导航AGV的姿态，在不同姿态下用不同的控制策略使AGv进入平衡状态：该路径跟踪方法包括以下步骤：步骤1,判断横向检测传感器中间两个点以及纵向传感器的所Tf点是否布信号输出：步骤2,基于步骤1,若否，则判断是否横向检测传感器的中间两个点以及纵向检测传感器的第个点有信号输出且纵向检测传感器存在无信号输出的点：若是直接跳入到步骤7;步骤3,基于步骤2,若否，则判断横向传感器的哪几位方信号输出：步骤4,基于步骤3,同时判断纵向信号输出点是否有笫一个点，若是由接跳入到步骤7;步骤5,基于步骤4,若结论为否，则计算出此时车体的距离偏差和角度偏差，同时”算出车体的纠偏半径和电机转速增量；步骤6,经计算出来的控制量输出给两个控制电机执行纠偏过程，并判断是否进入到接近姿态；步骤7,若满足接近姿态的条件，则车体两个弱动轮的其中一个轮转速保持不变且另一个轮以原来的转速反转，直到纵向检测传感器所布的点都仃信号输出为止，两个驱动轮的转速恢攵为设定的车体前进的速度.如下图4-7所示，显示了AGV导航系统传感器的安装位置。设计使用两个传感器。来跟踪磁条的位置.通过传感器返回的信息判断小车的姿态，调整驱动轮的速度，保证AGV小车沿石轨道直线前进。根据现场的环境，本设计采用磁传感器导航。4.4通讯当多辆AGV小车同时运行时，小车需要进行通讯协调任务，因此本设计加了一个中门服务器USR-WM232加2通过路由器与上位机通讯，进行数据的发送与接受，上位机通过串口服务器返回的信息判断AGV所在的位置避免碰撞以及任务对的发送。图4-8所示射频识别（RFID）是RadioFrequencyIdentification的缩写。其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。RF1.D的应用非常广泛，目前典型应用布"动物晶片、汽车晶片防盗器、门禁管制、停车场管制、生产线自动化、物料管理.图4-8RF1.D卡本设计所选的RF1.D卡为圈形，放置在AGV前进的方向，通过读卡器读取卡中预写的数据,返回给上位机，从而准确的判断AGV所在的位置。4.6HMI人机界面HM1.是HUmanMachineIme雨Ce的缩写，“人机接口”，也叫人机界面。是系统和用户之间进行交互和信息交换的媒介，它实现信息的内部形式与人类可以接受形式之间的转换。凡参与人机信息交流的领域都存在着人机界面。本设计采用的SamkoonSK系列触摸屏，SamkoonHMIiS面的设计在专门的软件里面完成，通过HMI,可以方便的完成各种操作。4. 7电源选择现在市场上的电源主要有银镉电池、保敦电池、锂电池和铅酸电池。1镇镉电池保镉电池的内阻相对较小。与其他类型的蓄电池相比，放电时电压变化相对较小，过充或过放电对其影晌不大，操作相对简单。然而，放电电压随银镉电池的放电电流数目而变化，一般来说，I.2V锲锦电池的放电端电压为1.oV/Ce1.,在60()C-200C的温度范围内可以连续充电和放电，2镶氢电池锲经电池比锲镯电池有更多的能S1.它有一个特殊的充电器，可以在一小时内快速充电.银城电池的放电特性优于镣锚电池。此外，银池电池寿命更长,可连续充放电500次以上3锂电池悝电池的密度远高于银镉电池。锂电池的平均工作电压为6.3V.是前两个电池的三倍.锂电池I：作温度范用为600C-200C-。充放电寿命相对较长.经过反笈充放电后,锂电池的容量至少为70%,锂电池的工作状态非常稳定.4铅酸蓄电池铅酸蓄电池通常使用负铅、正二轨化铅和电解液作为硫酸水溶液.充电过程是化学能转化为电能，放电过程是电能转化为化学能：因此，铅骏制电池具有良好的可逆性，使用寿命长，工作条件稔定，价格优势也很好.更明显.因此，铅酸蓄电池广泛应用于生活的各个领域.通过对几种蓄电池的简要介绍.本次设计选用八组3.OV锂电池作为巾联电源。锂电池安装在AGV小车车身上.输出电压为24v-28.5V.第五章控制设计5.1制系统设计前面分析了AGv小车的车体结构，控制单元，驱动结构等硬件结构，还需要指令驱动电机执行动作，本设计由P1.C发出R?O1.OY15IY1.Oa1II1IUJ常闭所有接触器所有伺服使通电幺匕月匕T1.Y15TIf接触器动延所有接触器时通电Y1.OY3O8-