基于全向輪的AGV的移動底盤結(jié)構(gòu)設計【說明書+CAD+三維】

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[2]?白瑛.?基于GSM網(wǎng)絡的GPS導航系統(tǒng)研究[D].中國科學院研究生院（電子學研究所）,2006. [3]?張家梁,?宋立博,?李蓓智.?磁制導AGV實驗裝置的研制[J].?實驗室研究與探索,2005(03):26-27+34. [4] 李洪.《機械加工工藝手冊》[M].北京出版社，1990 [[5] 黃大緒等.使用微電機手冊[M].遼寧：遼寧科學技術出版社,2000. [6] 漆漢宏等 PLC電氣控制技術 機械工業(yè)出版社2015.12 [7] 蔣新松等.機器人學學論[M].遼寧：科學技術出版社,1993. [8] 蔡自興.機器人學[M].北京：清華大學出版社，2000. [9] Murphy R R.人工智能機器人學導論[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004. [10] 蘆書榮，張翠華 機械設計課程設計，西南交通大學出版社 ，2014.2 [11]魏芳，董再勵等.用于移動機器人的視覺全局定位系統(tǒng)研究[J].機器人，2001,23（5）：400-403. [12]張毅，羅元等.移動機器人技術及其應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007. [13]于金霞、王璐、蔡自興等.位置環(huán)境中移動機器人自定位技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011. [14]熊有倫.移動機器人導航控制研究的重要進展[J].控制理論與應用，2009,26（7）：819. [15]徐德，鄒偉.室內(nèi)移動式服務機器人的感知、定位與控制[M].北京：科學出版社，2008. [16]丹尼斯克拉克，邁克爾歐文斯.機器人設計與控制[M].北京：科學出版社，2004. [17]王志文、郭戈.移動機器人導航技術現(xiàn)狀與展望[J].機器人，2003,25（5）：193-197. [18]王炎、周大威.移動服務機器人的展望現(xiàn)狀及我們的研究[J].電氣傳動，2000，（4）：3-7. [19]Craig J J.機器人學導論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. [20] Elfes A.Using Occupancy grids for mobile robot perception and navigation[J].Computer,1989,22(6):46-57. [21]Thrun S.Learning metric-topological maps for indoor mobile robot navigation[J].Artificial Intelligence,1998,99(1)：21-31. [22]Fox D.Markov localization:a probabilistic framework for mobile robot localization and navigation[D] 4． 進度計劃(以周為單位)： 第1周 查閱相關文獻，收集資料，完成英文翻譯； 第2周 撰寫開題報告； 第3周 確定總體設計方案； 第4周 主要參數(shù)的選擇與設計計算； 第5、6周 各部分零件結(jié)構(gòu)設計計算、強度計算； 第7周 繪制部分零件零件圖； 第8周 完成總裝配圖； 第9~11周 撰寫畢業(yè)設計說明書初稿、查重； 第12周 修改畢業(yè)設計說明書、定稿； 第13周 準備答辯。 教研室審查意見： 室主任簽名： 年 月 日 學院審查意見： 教學院長簽名： 年 月 日  課題 名稱 課題來源 課題類型 選題的背景及意義 AGV屬于輪式移動機器人(WMR――Wheeled Mobile Robot)的范疇，而機器人的應用越來越廣泛，幾乎滲透所有領域。進入九十年代以來，人們廣泛開展了對服務機器人的研制和開發(fā)。各國尤其是西方發(fā)達國家正致力于研究、開發(fā)和廣泛應用服務機器人。移動機器人是自動化控制技術和人工智能技術發(fā)展應用的典型體現(xiàn)，代表著機器人技術發(fā)展的新水平AGV是指具有電磁、光學、圖像識別等自動導引裝置，具有可編程、安全避障、移載等功能，能夠沿規(guī)定的路徑自。自動駕駛的運輸車，是移動機器人技術在相關領域的具體應用。 移動機器人目前主要包括軍事和民用服務兩大應用領域。在民用服務領域，美國和日本處于遙遙領先的地位，機器人被廣泛應用于車站清掃、大面積割草、商場導游導購、導盲和保安巡邏等各個方面。在我國的移動服務機器人的研究和應用還處于起步階段，上海大學、哈爾濱工業(yè)大學曾先后研制成功導購機器人、導游機器人和清掃機器人。隨著我國經(jīng)濟建設的不斷開展和人民生活水平的提高，廣泛應用服務機器人必將成為趨勢。 上述移動服務機器人的應用場合決定了要求具有能在狹窄、擁擠的場合靈活快捷地自由運動的性能，這也成為了機器人研究和設計的難點問題。能在工作環(huán)境內(nèi)移動和執(zhí)行功能是移動服務機器人的兩大特點。因此，移動機構(gòu)是組成移動機器人的重要部分，它是保證機器人實現(xiàn)功能要求的關鍵，其設計的成功與否將直接影響機器人系統(tǒng)的性能。目前，移動機構(gòu)開發(fā)的種類已相當繁多，僅就平面移動而言，移動機構(gòu)就有車輪式、履帶式、腿足式等形式。各種移動機構(gòu)可謂各有千秋，適應了各種工作環(huán)境的不同要求。但車輪式移動機構(gòu)顯得尤其突出，與步行式移動機構(gòu)相比，它的優(yōu)點很多:能高速穩(wěn)定地移動、能源利用率高，機構(gòu)簡單、控制方便、能借鑒至今已很成熟的汽車技術和經(jīng)驗等等，它的缺點是移動場所限于平面。 但是，目前機器人工作的場所幾乎都是人工建造的平地，并且即使有臺階，只要以車輪式移動機構(gòu)為基礎再附加幾個自由度便不難解決。因而，輪式移動機構(gòu)在機器人技術中得到廣泛應用，目前已成為移動機器人運動機構(gòu)的最主要形式。 本課題將對基于全向輪AGV的移動底盤設計進行分析和研究。 研究內(nèi)容擬解決的主要問題 1.設計全向輪AGV的控制系統(tǒng)，全向AGV的控制系統(tǒng)承擔著信息處理和運動控制任務，其質(zhì)量直接影響設備的性能，同時還要考慮該平臺上所搭載六自由度調(diào)整系統(tǒng)的聯(lián)動、圖像處理等功能 2. 移動服務機器人的應用場合決定了要求具有能在狹窄、擁擠的場合靈活快捷地自由運動的性能，在設計過程中要兼顧到機器人底盤的功能特點和運動性能，使得移動機器人底盤運動靈活，便于控制，內(nèi)部結(jié)構(gòu)安排合理，整體設計緊湊牢靠，便于拆卸，這也成為了機器人研究和設計的難點問題。 3.利用三維建模軟件對全向移動機器人底盤的主要受力零件進行有限元分析，校核零件的強度和位移形變，使得其在工作中滿足強度的要求。 研究方法技術路線 一，研究方法與步驟 方法 本項目的研究主要采用文獻研究，行動研究，實驗研究和評價研究等方法。 首先是對各種文獻的熟悉和運用，站在前人的肩上看的更遠， 然后對較大規(guī)模的運動設計與運動模式的實驗研究則使用行動研究， 在之后對于個別小范圍自主創(chuàng)新的地方，則通過科學假設并使用實驗研究 關于最后運行的效果和評價則使用評價研究 研究步驟： 首先確定AGV基于全向輪的移動底盤總體的設計方案，之后選擇電動機，設計傳動機構(gòu)，選取零件（聯(lián)軸器，軸承等），對設計出的底盤進行數(shù)字化造型的UG運動仿真，最后利用數(shù)學近似的方法對真實物理系統(tǒng)（幾何和載荷工況）進行模擬并改進設計。 二，技術路線 論文通過對文獻的研究，分析并選取合適的零部件完成底盤的基本設計，熟練掌握CAD等繪圖工具并繪制出基本圖形，然后通過UG、Solid Works等軟件零件的三維建模和運動仿真在理論上證明設計的可行性。經(jīng)過分析調(diào)試并最終繪制出可行的設計的零件圖裝配圖等，最后得出總結(jié)（研究結(jié)論與改進方向等） 研究的總體安排和進度計劃 第1周 查閱相關文獻，收集資料，完成英文翻譯； 第2周 撰寫開題報告； 第3周 確定總體設計方案； 第4周 主要參數(shù)的選擇與設計計算； 第5、6周 各部分零件結(jié)構(gòu)設計計算、強度計算； 第7周 繪制部分零件零件圖； 第8周 完成總裝配圖； 第9~11周 撰寫畢業(yè)設計說明書初稿、查重； 第12周 修改畢業(yè)設計說明書、定稿； 第13周 準備答辯。 主要參考 文獻 [1] 葉菁. 磁導式AGV控制系統(tǒng)設計與研究[D].武漢理工大學,2006. [2] 張家梁,宋立博,李蓓智.磁制導AGV實驗裝置的研制[J].實驗室研究與探索,2005(03):26-27+34. [3] 李洪.《機械加工工藝手冊》[M].北京出版社，1990 [4] 黃大緒等.使用微電機手冊[M].遼寧：遼寧科學技術出版社,2000. [5] 白井良明.機器人工程[M].北京:科學出版社，2001. [6] 漆漢宏等 PLC電氣控制技術 機械工業(yè)出版社2015.12 [7] 蔣新松等.機器人學學論[M].遼寧：科學技術出版社,1993. [8] 石維亮，王新松，賈茜 基于Mecanum輪的全向移動機器人的研制。 東南大學學報. [9] Murphy R R.人工智能機器人學導論[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004. [10] 蘆書榮，張翠華 機械設計課程設計，西南交通大學出版社 ，2014.2 [11] 魏芳，董再勵等.用于移動機器人的視覺全局定位系統(tǒng)研究[J].機器人，2001,23（5）：400-403. [12] 張毅，羅元等.移動機器人技術及其應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007. [13] 于金霞、王璐、蔡自興等.位置環(huán)境中移動機器人自定位技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011. [14] 熊有倫.移動機器人導航控制研究的重要進展[J].控制理論與應用，2009,26（7）：819. [15] 徐德，鄒偉.室內(nèi)移動式服務機器人的感知、定位與控制[M].北京：科學出版社，2008. [16] 丹尼斯克拉克，邁克爾歐文斯.機器人設計與控制[M].北京：科學出版社，2004. [17] 王志文、郭戈.移動機器人導航技術現(xiàn)狀與展望[J].機器人，2003,25（5）：193-197. [18] 王炎、周大威.移動服務機器人的展望現(xiàn)狀及我們的研究[J].電氣傳動，2000，（4）：3-7. [19] Craig J J.機器人學導論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. [20] 王知性，劉廷榮，機械原理. 北京，高等教育出版社，2003 [21] 黃茂林，馬正綱，孫寧.機械原理.重慶：重慶大學出版社，2002 [22] 濮良貴，紀名剛主編.機械設計（第八版）.北京：高等教育出版社，2006.5. [23] Thrun S.Learning metric-topological maps for indoor mobile robot navigation[J].Artificial Intelligence,1998,99(1)：21-31. [24] Fox D.Markov localization:a probabilistic framework for mobile robot localization and navigation[D].Bonn,Germany:University of Bonn,1998. 指導教師 意 見 指導教師簽名： 年 月 日 教研室意見 學院意見 教研室主任簽名： 年 月 日 教學院長簽名： 年 月 日   Structure design of AGV based mobile chassis based on mnidirectional wheel基于全向輪的AGV的移動底盤結(jié)構(gòu)設計選題背景與意義AGV簡介研究內(nèi)容與方法研究成果與應用論文總結(jié)與致謝目 錄選題背景與意義Background and significance of topic selection背景：現(xiàn)在加工業(yè)的發(fā)展是更加的智能化，現(xiàn)代化生產(chǎn)里面，因為全向AGV是被當做移動機器人來使用的，對于柔性加工還有現(xiàn)代化物流來說，它是非常重要的，將來在很多地方都會使用意義：使工廠，工業(yè)，物流的產(chǎn)品運輸更加方便快捷，更加智能。AGV簡介常見的AGV分類什么是AGV通常也稱為AGV小車指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車，工業(yè)應用中不需駕駛員的搬運車，以可充電之蓄電池為其動力來源。一般可通過電腦來控制其行進路線以及行為，或利用電磁軌道來設立其行進路線，電磁軌道黏貼於地板上，無人搬運車則依靠電磁軌道所帶來的訊息進行移動與動作。雙向潛伏式AGV小車超低雙向潛伏式AGV小型潛伏式AGV超低型潛伏式AGV潛伏式后牽引AGV1.潛伏式AGV系列2.牽引式AGV系列3.全向橫移AGV4.重型舉升AGV導航方式010203電磁導航就是最傳統(tǒng)的導航方式，將金屬導線埋在工作的地方，并且在金屬線上加載導引頻率形成一個磁場，再通過對導引頻率去識別并實現(xiàn)AGV導航。電磁導航通過視覺識別系統(tǒng)對二維碼進行識別，因為有慣性，它的地圖就跟一個比較大的圍棋棋盤是很像的，自動牽引車可以到達指定的地方。二維碼導航分為有反光板和無反光板，5月10日，2018蘇州國際智博會展出最新無反光板激光導航AGV叉車激光導航內(nèi)容.1.電機選擇根據(jù)搬運重物的最大重量和最大牽引線速度，算出最合適的額定功率，從而選取電機2.選驅(qū)動電機減速器，電機本身有減速裝置，但行走電機和鏈傳動之間需要加入齒輪減速器3.小車主副框架尺寸設計4.牽引裝置5.激光導航粗介紹前后可轉(zhuǎn)動萬向輪結(jié)構(gòu)點擊此處添加標題電機計算關鍵詞關鍵詞單擊此處可編輯內(nèi)容，根據(jù)您的需要自由拉伸文本框大小單擊此處可編輯內(nèi)容，根據(jù)您的需要自由拉伸文本框大小N=V/D，N=35*1000/（*150）74.27r/min，確定地面動摩擦因數(shù)和搬運重量，得出固定摩擦力f=0.2*700*10=1400N，單輪700NM=9550*Pw/n，可算出額定功率單擊此處可編輯內(nèi)容，根據(jù)您的需要自由拉伸文本框大小研究成果與應用Lorem ipsum dolor sit amet,consectetur adipiscing elit.Integer mollis vehicula ligula ut faucibus ger mor,Cura bitur vestib ulum consequat urna et vehicula.激光導航運用小車三維圖截圖謝謝謝謝 摘要 現(xiàn)在加工行業(yè)的發(fā)展更加智能化，對于現(xiàn)代智能加工系統(tǒng)里面，物流實現(xiàn)自動化就在于自動引導小車的出現(xiàn)。在現(xiàn)代化加工里面，自動引導小車被當做是一種可以移動的機器來，用途比較特別，對于柔性加工還有現(xiàn)代化物流來說，是比較重要的，現(xiàn)在跟它有關的學科學術一直都是在發(fā)展的，所以控制技術的發(fā)展也是非?？斓?，現(xiàn)在在很多地方用。 這篇論文設計了全向輪自動引導小車的移動底盤結(jié)構(gòu)，主要進行的工作是對全向AGV的控制系統(tǒng)進行研究，確定電動機，確定傳動部分，將激光導航定位系統(tǒng)的原理還有特征都進行了詳細的說明。將它里面主要零件進行設計，將數(shù)據(jù)算出來。確定電動機還有減速器的標準零件。 關鍵詞 全向輪；AGV；移動底盤；設計；激光導航 II Abstract Along with the development of modern manufacturing industry toward intelligent, automatic guided car (AGV) is one of the important automated logistics equipment in modern intelligent manufacturing system. In the modern manufacturing activities, the omnidirectional AGV is the special application of the mobile robot. It is an important part of the flexible manufacturing and modern logistics system. With the continuous progress of science and technology in the related fields, its motion control technology has also been developed rapidly, and will be applied to more and more occasions. This article mainly carries on the structural design for the AGV of the omni directional wheel. Its main design contents are as follows: studying the control system of omnidirectional AGV. The motor and transmission mechanism are selected, and the principle and characteristics of the laser navigation and positioning system are introduced. Design and calculate the main parts of the mechanism. Selection and determination of standard parts such as motors and speed reducer. Keywords omnidirectional wheel AGV mobile chassis design laser navigation 目 錄 摘要 I Abstract II 1 緒論 1 1.1 本課題研究的背景 1 1.2 國內(nèi)外自動導引車的發(fā)展現(xiàn)狀 2 1.3 本課題研究意義及目的 2 2 自動導引車（AGV）簡介 3 2.1 AGV工作原理的概述 3 2.2 AGV的分類及概述 3 3 自動導引車的硬件設計 8 3.1 自動導引車的設計要求 8 3.2 自動導引車的設計 8 3.3 驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設計 8 3.3.1驅(qū)動電機的選型 9 3.3.2驅(qū)動電機減速機的選型 11 3.4 升降牽引機構(gòu)的設計 13 3.6.1AGV小車的車體尺寸的設計 16 3.6.2主框架的設計 17 3.6.3副框架的設計 18 4 激光導航的原理、特點及控制 21 4.1 激光導航的原理及特點 21 4.1.1激光導航的原理 21 4.1.2激光導航AVG的特點 22 4.2 激光導航AGV控制系統(tǒng)簡介 22 結(jié)論 23 致謝 24 參考文獻 25 2 1 緒論 1.1 本課題研究的背景 現(xiàn)在加工業(yè)的發(fā)展是更加的智能化，對于現(xiàn)在只能加工行業(yè)來說，物流自動化輸送的一個機器就是自動引導小車，現(xiàn)在在加工行業(yè)用的是很多的。心在加工行業(yè)的規(guī)模，效率，智能化水平都提高了很多，研發(fā)更加靈活，更加穩(wěn)定，執(zhí)行效率更高的只能AGV，所以說意義還是非常巨大的?，F(xiàn)代化生產(chǎn)里面，因為全向AGV是被當做移動機器人來使用的，對于柔性加工還有現(xiàn)代化物流來說，它是非常重要的。（1）現(xiàn)在很多學術都一直在發(fā)展，所以它的運動控制技術發(fā)展也很快，將來在很多地方都會使用。 我們國家一直在進行改革開發(fā)，不管是經(jīng)濟上，還是技術上都有了不小的進步，自動牽引車用的地方也是更多了，從原來只是單一的進行加工，現(xiàn)在已經(jīng)在很多行業(yè)使用了，甚至說在一些非常危險的排爆行業(yè)上也會進行工作。（18）現(xiàn)在在國外，他們開始對自動牽引車的系統(tǒng)進行設計，進行研究，不過怎么讓自動牽引車對貨物進行拿取，是設計的一個關鍵。 圖1-1自動導引小車(AGV) 現(xiàn)在自動牽引車行業(yè)一直在發(fā)展，叉車形式的自動牽引車的結(jié)構(gòu)，還有用起來都太復雜了，并且用的時候需要的地方很大，所以用的不是很多?，F(xiàn)在市面上自動牽引車主要是叉車式的，這些叉車自動牽引的移動部分沒有那么復雜，在平坦的地方上進行行駛，非常穩(wěn)定，一樣的有很多不好的地方存在，不過問題最大的就是叉車式自動牽引車對于路面的要求是很高的，要是路面不平順的話，車子行走就會出現(xiàn)打滑的情況；并且在進行移動，進行轉(zhuǎn)向的時候，整個叉車牽引本體都要進行轉(zhuǎn)動，轉(zhuǎn)動的地方太大了，占據(jù)的空間也是很大的。對于自動牽引車來說，最重要的一個零部件就是驅(qū)動部分，所以設計整體的時候，應該要注意驅(qū)動裝置的適應性，穩(wěn)定性，還有可靠性。 1.2 國內(nèi)外自動導引車的發(fā)展現(xiàn)狀 世界上歐美地區(qū)自動牽引車的技術是最先進的，他們都有專門對自動牽引車技術研究的部門，并且一直在很多行業(yè)里面嘗試使用自動牽引車。(2)現(xiàn)在美國生產(chǎn)的自動牽引車取得了很大的發(fā)展，他們讓自動牽引車在一些非常危險的地方進行工作，另外在打戰(zhàn)的時候，也會用到自動牽引車。 iRobot公司在美國自動牽引車行業(yè)里面一直都是非常厲害的，他們研究的單兵便攜式遙控地面武器平臺在美國軍隊使用。Packbot是一輛自動牽引車，長是0.87m，寬0.51m，高0.18m，自身的重量18kg，運行最快速度是14km/h，只需要充電一次就可以行走10km，控制移動用的是無線遙控，它可以自己進行移動，主要用來對地形進行偵查，實施站數(shù)，比方說反地道，近距離干擾等等。Packbot裝了輔助轉(zhuǎn)臂，它對障礙的翻爬能力是很強的，不過有多顛婆都是可以回到正常狀態(tài)，輔助轉(zhuǎn)臂是可以拆下來的，攜帶起來比較容易。Packbot平臺構(gòu)造是非常穩(wěn)定的，對沖擊的抵抗能力是很好的，400G以內(nèi)的沖擊都可以承受，兩米高摔下去也是沒事的，從窗戶或者是飛的不高的直升機上可以直接扔出去。 現(xiàn)在我們國家對移動自動牽引車的研究才剛剛開始，對于移動自動牽引車定位傳感器，控制，導航還有主體結(jié)構(gòu)的設計等等跟別的國家比差了很多。不過，現(xiàn)在我們國家已經(jīng)開始對他重視起來了，加大力度對他進行研究。因為移動自動牽引車不管是機動性，還有跨越障礙的辦法跟別的自動牽引車都是不一樣的，所以我們研究的日子還很長。 1.3 本課題研究意義及目的 從全世界的需求格局來觀察，歐美地區(qū)的移動自動牽引車是主要的市場，功能非常多，并且構(gòu)造簡單，質(zhì)量不錯，性能還很穩(wěn)定；在中東，非洲這些地方，移動自動牽引車都是款式比較舊的，價錢不高的；另外在俄羅斯這些地方，寒冷的時間非常長，所以使用的移動自動牽引車結(jié)構(gòu)更加能夠適合當?shù)氐囊?；日韓這些地方使用的自動牽引車，對于它的質(zhì)量和安全是更加注重的；現(xiàn)在我們國家使用的移動自動牽引車還是不錯的，原來的移動功能只有一個，外表也不好看，現(xiàn)在已經(jīng)變得非常漂亮，它的發(fā)展方向是用起來便利，質(zhì)量好，安全性好等。為了對各行的要求進行滿足，現(xiàn)在市面上開始有移動服務自動牽引車。 2 自動導引車（AGV）簡介 2.1 AGV工作原理的概述 現(xiàn)在市面上見得比較多的自動牽引車都是叉車式的，它在進行工作的時候因為電動機的作用，輪子就跟著轉(zhuǎn)動，通過輪子將動力傳動到整個叉車式自動牽引車上，主要就是讓它可以自由的形式。叉車式自動牽引車有下面幾個不好的地方：對于路面的要求是很高的，要是在坡道上或者是不平的路面上走，那么就會出現(xiàn)打滑的情況；并且在進行轉(zhuǎn)變方向的時候，整個自動牽引車都會進行轉(zhuǎn)動，拐彎的半徑是很大的，占據(jù)的空間也很大；論文里面寫的自動牽引車，工作的時候要按照它設計的路線，按照行走路線對它編寫程序，檢測用數(shù)字編碼器，看電壓的型號是不是跟事先編號的程序軌跡有不一樣的地方。（9）控制器將所處地點的差異檢測出來，調(diào)整電動機轉(zhuǎn)動的速度，這樣偏差也就調(diào)整過來了，這樣一來，自動導引車就順著事先設定好的路線進行行走。對于自動引導車來說，動力是從電池來。 這兩種自動牽引車在進行工作的時候，原理是不一樣的，構(gòu)造也不一樣，用的時候辦法也不一樣。這次的說明書里面，自動牽引車使用的是比較好的機械傳動，這個車子的動力來源是電動機，通過比較穩(wěn)定的減速器，還有鏈傳動，那么電動機的動力就傳送到整個車子了，這樣車子就可以自由行駛了。整個車子在行駛的時候是非常穩(wěn)定的。對現(xiàn)有的自動牽引車進行改造，改造它的運動辦法和機械結(jié)構(gòu)，對材料進行選用，對結(jié)構(gòu)進行優(yōu)化，那么用的人就感覺這個車子更加穩(wěn)定。 2.2 AGV的分類及概述 1、潛伏式AGV系列 其分類及概述見表2-1潛伏式AGV系列。 表2-1潛伏式AGV系列 雙向潛伏式 AGV小車 它的驅(qū)動是四輪的，可以兩個方向進行動作，可以在貨車下面進行潛伏，在跟貨車連接的時候用升降牽引裝置來進行，選地點停下來，那么AGV可以在兩個以上的站點停下來，這樣就可以來回進行工作。 超低雙向潛伏式 AGV 它的非常低的，高度只有168mm，并且可以進行雙向牽引，潛到車子的地下，對貨物進行牽引的時候用提升桿，地址塊有好多，那么來回搬運的時候就比較便利了，這種車在很多生產(chǎn)車間里面使用。 小型潛伏式 AGV 體型不大，構(gòu)造很緊，運輸起來靈活?？梢栽诹宪嚨南旅孢M行潛伏，升降桿可以跟料斗連接起來，那么自動就可以自動進行掛扣還有脫扣，可以對料車進行牽引。這種車在生產(chǎn)車間還有比較大的倉庫里面用。 超低型潛伏式 AGV 車身高168mm，跟之前的嵌入式牽引車對比，是更矮的，可以對各種料車進行牽引，這個車操作起來非常便利，行走很穩(wěn)，現(xiàn)在在很多車間里面用。 潛伏式后牽引 AGV 它的功能有潛伏，后牽引?？梢宰约鹤叩敦浧返南旅妫ㄟ^升降桿對貨物進行牽引，這個車子厚牽引桿可以對貨物進行牽引，將貨車代到需要的地方，之后自己跟他分下來，后來鉆到空貨車的下面，將它拖走?，F(xiàn)在在很多搬運的地方用的比較多。 2、牽引式AGV系列 其分類及概述見表2-2牽引式AGV系列。 表2-2牽引式AGV系列 牽引 AGV 這個車子占據(jù)的空間不大，拐彎的半徑也不大。在車頂?shù)臓恳b置把臺車跟小車連接起來，整個車子的動力來自于驅(qū)動電機，它的速度是很快的，定位也非常精準。 牽引潛伏兩用 AGV 這個車的功能很多，不僅可以直接對物流臺車進行牽引，還可以潛到臺車的下面，對它進行牽引運輸。在車頂?shù)臓恳b置把臺車跟小車連接起來，整個車子的動力來自于驅(qū)動電機，它的速度是很快的，定位也非常精準。。 潛伏式后牽引 AGV 它的功能有潛伏，還有后牽引。這種車可以在貨車下面潛伏，通過電動升降桿對貨車進行牽引，通過牽引鉤對貨車進行牽引，把車子帶到指定的地方之后，引導車跟貨車就分下來了，之后鉆到空的貨車下面，把它拖走了。這個車子在很多材料搬運的時候用。 3、全向橫移AGV（2） 其分類及概述見表2-3全向橫移AGV系列。 表2-3全向橫移AGV系列 萬向橫移舉升 AGV 這個車子的功能很多，不管在什么方向都可以牽引舉升臺車。牽引裝置把臺車還有小車都連起來，用驅(qū)動電機將整個車帶著行走，它的速度還是很快的，定位精度是很高的。 萬向型 AGV 主要在醫(yī)學，教育，還有主題飯館使用，這種車子很靈活，工作空間不大，可以轉(zhuǎn)動九十度或者一百八十度，這種車體積很小。 4、重型舉升AGV 其分類及概述見表2-4重型舉升AGV。 表2-4重型舉升AGV 雙向帶橫移 自動升降機AGV 在機器很多面都有防撞機制，這樣四個方位行駛的時候安全性更好，機器的使用率是非常高的，現(xiàn)在在紡織廠用的比較多。 2.3AGV的導航方式 1、電磁導航 導向方式最傳統(tǒng)的辦法就是電磁導航，按照工作要求，將金屬導線埋在工作的地方，它的電流頻率低，電壓也低，行程一個磁場，AGV就順著這個路行駛，它里面的感應圈對磁場進行識別，那么AGV就可以進行導引了。（1） 圖2-1 電磁導航 好處是將導線隱蔽起來，不會有污染和破壞，引導的原理非常簡單，也很可靠，可以對通訊進行控制，不會對聲光進行干擾，花的錢比激光導航還要少。 不好的地方，要想對路徑進行擴大還是非常麻煩的，鋪設引導線的時候有難度。 2、磁帶導航 它的技術跟電磁導航是一樣的，不一樣的在于用磁帶在路上，沒有將磁帶嵌到地下，用磁帶傳感應信號，這樣就可以進行指導了。 好處是：用磁帶導航，定位就更加準確，對行走路線進行擴大，或者是鋪設的時候，跟電磁導向進行對比簡單一些，并且它花的錢比較少。（19） 不好的地方是：磁帶容易斷下來，需要頻繁的維護磁帶，對路徑進行更改的時候，需要對磁帶再一次進行鋪設，AGV只會順著磁帶走，不能實時避免，沒有辦法通過控制系統(tǒng)對任務進行更改。 3、二維碼導航 這個技術已經(jīng)研發(fā)出來了，通過視覺識別系統(tǒng)對二維碼進行識別，因為有慣性，它的地圖就跟一個比較大的圍棋棋盤是很像的，自動牽引車可以到達指定的地方。在倉庫里面，這種AGV好處是很大的，不過因為貨架自身很重，在開啟還有結(jié)束的時候，對于速度控制要求是比較高的。圖2-2 圖2-2 二維碼導航 好處：AGV進行定位是很準確的，導航的時候非常靈活，對路徑進行鋪設，擴大的時候也比較簡單，可以對通信進行控制，對聲光不會有影響。 不好的地方：按時間對路徑進行維護，要是現(xiàn)場非常復雜，那么就要對二維碼進行取代，對于陀螺儀來說，它的準確性要求是很高的，使用時間需要長一些，還有工作的路面要非常平順，花的錢也是比較多。 4、激光導航 第一種導航用的是反光板，在AGV工作的地方裝一些精準的激光反射板，從AGV將激光發(fā)射出來，同一時間對這些激光束進行收集，將AGV這個時候在的地方還有方向進行確定，用不間斷的三角形操作，這樣AGV就可以進行導航了。還有一種導航是用激光對距離進行測試跟SLAM的算法結(jié)合在一起，建立一個自動引導車行走的路線，沒有必要使用輔助材料，靈活性是很高的，可以從全面進布局，這也是導航的發(fā)展方向，現(xiàn)在大家都在對它就進行研究，從靈活性來看，比別的導航好很多。圖2-3 圖2-3 激光導航 好處：AGV定位是非常準確的，不需要安排別的定位裝置在地面上，行走的時候不管什么地方都可以，現(xiàn)在國內(nèi)還有國外都用的是它。 不好：花的錢多，對于周邊環(huán)境的要求是很高的。 通過上面對幾種導航方法的概述，本次設計決定采用激光導航。 2.3 關于AGV的麥克納姆輪的概述 我國對Mecanum輪的研究工作開始于上世紀八十年代，主要集中于Mecanum輪的結(jié)構(gòu)與機理的分析上做研究，包括國防科技大學，中科院，清華大學，浙江大學等國家科研機構(gòu)和國家高等院校都在做此科研開發(fā)工作。 在各高校研究下，我國全向輪工藝也有了長足發(fā)展，江南大學，高春能和紀志成研發(fā)了一種定制使用單排萬向輪的新全向移動機器人，見圖2-4. 付宜利和王樹國等則對全向機器人平臺進行了研究，提出了一種新型全向輪式機器人結(jié)構(gòu)，見2-5 而浙大和哈工大的研究人員也研發(fā)出一種新式萬向行走輪，即雙排萬向行走輪。 圖2-4 圖2-5 2.3.1應用現(xiàn)狀 全向移動機器人可以實現(xiàn)前后左右，順時針逆時針，左前左后，右前右后的平穩(wěn)運動（8）等優(yōu)點，在各種生活中，物流，比賽和工業(yè)運輸中都有很普遍的應用。 比如在足球機器人的比賽中，全向移動機器人已經(jīng)有相當?shù)难芯窟\用，以日本的Keio大學Eigen隊，德國Freie大學FU-fighter隊 實力較強，當然，國內(nèi)也有所發(fā)展，如國防科技大學的獵豹隊。早在2001年就開始參加此類比賽。 而生活領域，則有將全向輪用在輪椅上，方便了人們生活。 物流領域，Mecanum輪叉車提高了叉車運行效率，提高了倉庫的空間利用率，圖2-6 工業(yè)領域則應用更加廣泛，有Mecanum輪的小車幫助工廠產(chǎn)生巨大的經(jīng)濟效益。 圖2-6 2.3.2 車輪結(jié)構(gòu) 本設計主要Mecanum四輪小車結(jié)構(gòu)的設計布局，如圖2-7所示，根據(jù)小車機械的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)，分為全向輪標準件，底盤，緩沖裝置，分別有四個電機獨立控制四個全向輪，輪子必須正反正反安裝，各車輪通過轉(zhuǎn)速和旋向配合實現(xiàn)全向移動。 圖2-7 28 3 自動導引車的硬件設計 3.1 自動導引車的設計要求 1、論文里面自動引導車是用在生產(chǎn)單位，或者是物流單位。 2、進行設計之前，要知道自動引導車要有下面的好處：生產(chǎn)產(chǎn)品的時候花的錢不多，質(zhì)量好，安全性好，使用時間長，結(jié)構(gòu)非常牢靠，用起來便利，搬運起來非常便利； 3、論文設計了車子的框架，主要包含的東西有主框架，副框架，升降牽引部分，運動部分，還有驅(qū)動部分，對他們進行設計還有計算。 3.2 自動導引車的設計 論文設計的自動導引車，它的主要結(jié)構(gòu)是車體的框架，車體的主框架用的是厚度5mm的鋼板，在機器人焊接工作站來進行焊接，確保它的定位精度，還有結(jié)構(gòu)的強度，裝了萬向輪還有驅(qū)動部分在副框架上，對于自動牽引車來說，它們都是運動部分，對于小車運動的定位精度影響很大。裝了控制運動的板塊在車子的里面，裝了控制面案在車子的前面。 3.3 驅(qū)動結(jié)構(gòu)的設計 論文里面的驅(qū)動結(jié)構(gòu)在下面圖紙里面有展示，主要的組成有驅(qū)動固定外殼、直線軸承模塊、預緊螺母、支撐直桿、減震彈簧、車體框架連接板、車體框架固定板、行走輪固定軸、行走輪限位擋板、行走輪、驅(qū)動機構(gòu)電動機、驅(qū)動機構(gòu)基座固定板、驅(qū)動機構(gòu)基座、自動導航傳感器、激光導航傳感器安裝板等。 圖3-1 驅(qū)動機構(gòu)裝配圖 在這個裝置里面，驅(qū)動部分的外殼是45號鋼板，厚度是2mm,對它進行折彎加工，連接的時候用焊接的辦法來進行，在固定外殼的左邊還有右邊將兩個驅(qū)動級的電動機裝在那，驅(qū)動裝置的機座跟兩個電動機的另外一邊進行連接還有固定，在驅(qū)動裝置機座的上面裝驅(qū)動裝置的機座固定板，一樣的道理在驅(qū)動裝置機座的軸承安裝孔里面直線軸承模塊也是裝在這，并且在直線軸承模板里面將整個驅(qū)動裝置的支承立桿裝在里面，確保安裝的時候上面跟下面都是同心。 驅(qū)動結(jié)構(gòu)里面避震裝置有預緊螺母，支承立軸，車體框架連接板，固定板還有減振彈簧，直線軸承板塊；在這個里面，支承立軸是裝在直線軸承的中間，確保它的同心度，將預緊螺母裝在支承立軸的上面，這樣可以進行避震，下面一頭跟驅(qū)動裝置的機座連接起來進行固定，支承立軸用一根圓柱銷軸跟驅(qū)動裝置機座連接起來，進行固定，在車子的框架連接板跟固定板中間將減震彈簧壓縮在這，這樣一來整個驅(qū)動部分都可以實現(xiàn)避震。 這個驅(qū)動裝置整體結(jié)構(gòu)都非常簡單，避震效果很好，并且行走輪不是很高，確保自行牽引車行駛時候穩(wěn)定。 3.3.1驅(qū)動電機的選型 在這搬運的重是500kg,對驅(qū)動電機進行設計，確定型號，論文里面搬運車牽引線速度最大是35m/min。 按照式子 N=V/πD 式（3-3-1） 設計驅(qū)動輪的直徑是150mm，可以算出來驅(qū)動電機從減速箱經(jīng)過之后，轉(zhuǎn)動的速度： N=35*1000/（π*150）≈74.27r/min 式（3-3-2） 確定驅(qū)動部分的驅(qū)動輪跟路面的滾動摩擦系數(shù)是0.2，查看三維圖紙就可以算出來整個小車的重量是200KG，算的時候搬運貨物的重量是500kG，就有： 在這個過程里面，進行運輸?shù)臅r候跟路面的固定摩擦力 f=0.2*700*10=1400N 式（3-3-3） 按照軌跡，搬運小車運輸?shù)臅r候速度是勻稱的，那么一個驅(qū)動輪的牽引力就是F=1/2*f=700N 式（3-3-4） 算出來： 通過減速箱之后驅(qū)動電機輸出的扭矩是 M=F*R=700×75/1000=52.5N.M 式（3-3-5） 用式子M=9550×/n 可以算出來： 理論上電動機主軸的功率是=52.5*74.27/9550=0.4083KW≈0.4KW 將電動機需要的功率算出來： 式（3-3-6） =0.95 算出來 因為論文設計的這個系統(tǒng)電壓是直流，電機用的是直流伺服的。（10）論文里面用的是直流無刷伺服電機，用的系統(tǒng)是上海步科的低壓伺服的。 驅(qū)動電機的數(shù)據(jù)：小慣量DC48V，電動機功率的額定值0.75KW，轉(zhuǎn)動速度的額定值3000r/min，轉(zhuǎn)矩的額定值2.39N.m，伺服電機型號SMC80S-0075-30AAK-3DKH，查看伺服電機的有關資料，就可以知道標準馬達的資料，在表格3-1展示： 表3-1 SMC系列伺服電機技術參數(shù) 伺服電機型號 SMC60S- 0020-30 AoK-3DKH SMC60S- 0040-30 AoK-3DKH SMC80S- 0040-30 AoK-3DKH SMC80S -0075-30 AoK-3DKH 適配驅(qū)動 FD123-LA-000 FD123-CA-000 FD123-CC-000 FD123-EA-000 FD133-LA-000 FD133-CA-000 FD133-CC-000 FD133-EA-000 直流母線電壓UDC 48 48 48 48 連續(xù) 特性 額定功率Pn(W) 200 400 400 750 額定轉(zhuǎn)矩Tn(Nm) 0.64 1.27 1.27 2.39 額定轉(zhuǎn)速(rpm) 3000 3000 3000 3000 額定電流In(A) 4.6 10 9.6 21.5 瞬時最大轉(zhuǎn)矩Tm(Nm) 1.92 3.81 3.81 7.17 瞬時最大電流Im(A) 13.8 25 24 64.5 連續(xù)靜態(tài)轉(zhuǎn)矩Ts(Nm) 0.7 1.4 1.4 2.63 連續(xù)靜態(tài)電流Is(A) 5.06 11 10.6 23.7 線-線電阻RL（Ω） 1.1 0.42 0.22 0.1 線-線電感LL(mH) 2.4 0.79 1 0.46 機械時間常數(shù)（ms） 3.22 1.84 1.65 1.79 反電勢常數(shù)Ke（V/krpm） 9 8 8 6.7 位置反饋裝置 2500ppr光電式編碼器（增量式） 冷卻方式 全封閉，自冷卻 圖3-2 SMC80S-0075-30AAK-3DKH電機外形圖 3.3.2驅(qū)動電機減速機的選型 已經(jīng)知道驅(qū)動電機的轉(zhuǎn)動速度額定值n1=3000r/min，電機從減速箱經(jīng)過之后，轉(zhuǎn)動速度n2=74.27r/min，將傳動比算出來： 式（3-3-7） i=3000/74.27=40.39≈40 已經(jīng)知道驅(qū)動電機的型號是SMC80S-0075-30AAK-3DKH，在進行工作的時候功率額定值是0.75W，轉(zhuǎn)速額定值是n=3000r/min，還有轉(zhuǎn)動輪轉(zhuǎn)動的速度是74.27r/min，要是減慢速度用減速器，那么它的傳動比總數(shù)是40。 要是減速用減速器，傳動比i=40，要減速很多級才可以，因為設計自動牽引車的需要：構(gòu)造，安裝都比較容易，自身質(zhì)量不高，所以減速器的體積要小一點，論文里面用的電機是帶有減速器的，可以對電機自身輸出的轉(zhuǎn)動速度進行降低。 在行走電機跟鏈傳動的中間，有一個獨立的閉式傳動就是齒輪減速器，可以將轉(zhuǎn)動速度變慢，讓轉(zhuǎn)矩變大，這樣對于實際工況的要求就可以滿足。減速器有很多種，論文里面齒輪減速器的減速比是1，一般來說，齒輪減速器是一級的，它的傳動比要小于八，并且它的效率很高，可靠性也是很好的，工作時間長，維護起來比較容易，論文里面履帶轉(zhuǎn)動的時候工作轉(zhuǎn)矩是很大的，所以論文的齒輪減速器用的是螺旋傘齒輪。 設計的時候確保齒輪傳動中心距沒有改變，將齒數(shù)變多，這樣齒輪齒合的重合度就變大，確保傳動非常穩(wěn)定，并且可以讓齒輪的模數(shù)變小，將齒高變低，讓生產(chǎn)的切削量變小。要想將傳動的穩(wěn)定性變得更好，傳動時候震動變小，這樣磨損就變小了。 按照齒輪副的工作地點不一樣，選用的齒輪齒數(shù)都是不一樣的，齒輪傳動是閉式的，正常轉(zhuǎn)動速度都是很快的，要想讓傳動時候更加穩(wěn)定，沖擊還有振動變小，那么一般選用的齒輪是齒數(shù)比較多的，小齒輪的齒數(shù)確定是Z1=20~40，對于開式，或者還是半開式的齒輪傳動，因為齒輪有損耗，有失效，所以小齒輪的齒數(shù)一般用的都不是很多，正常小齒輪的齒數(shù)在Z1=17—20，為了避免齒輪在齒合的時候有根切出現(xiàn)，那么Z1≥17。在論文里面，齒輪副工作的地方是封閉起來的減速箱，并且齒輪進行傳動的時候，轉(zhuǎn)動的速度是很快的，所以確定小齒輪的齒數(shù)Z1=20。 論文中使用的減速器是湖北行星公司生產(chǎn)的，精密行星減速機，因為在驅(qū)動的時候，輸出用的是L，在這里確定用的是精密行星減速機，是ZJPX系列的。 這個減速器的作用有： 1、傳動用的是直齒圓柱齒輪，輸出來的力矩要比直傘齒輪高百分之三十，噪聲很小； 2、轉(zhuǎn)動體通過平衡校正，這樣運行就更加的穩(wěn)定了； 3、不管用什么伺服電機都可以，組合起來輸出板塊，輸入板塊，連接設計的是比較特別的，組裝起來非常便利，很可靠； 4、維護起來非常容易，使用區(qū)間里面不需要對潤滑油脂進行更換。 表3-2 ZJPX行星減速機技術參數(shù) 產(chǎn)品 型號 ZJPX65 ZJPX85 ZJPX115 ZJPX142 減速比 級數(shù) 額定 輸出 扭矩 13.5 39 98 308 3 1級 29 80 205 600 4 24 65 137 425 5 15 37 86 272 8 15 42 110 335 12 2級 34 90 230 675 16 34 90 230 675 20 29 71 155 460 25 34 90 230 675 32 29 71 155 400 40 17 42 95 305 64 22 52 122 395 512 故障 停止 轉(zhuǎn)矩 2倍額定輸出轉(zhuǎn)矩 表3-3 ZJPX行星減速機技術參數(shù) 產(chǎn)品 型號 ZJPX65 ZJPX85 ZJPX115 ZJPX142 單位 級數(shù) 最大 徑向力 1550 3055 4330 9480 N 最大 軸向力 1220 2330 3300 6800 N 滿載 效率 95 % 1級 93 2級 90 3級 平均 壽命 20000 h 查看減速器的資料，知道驅(qū)動電機從減速箱這邊經(jīng)過之后，輸出扭矩的大小是90N.M 確定減速器用的是二級的，減速比是40的，型號是ZJPX115。 3.4 升降牽引機構(gòu)的設計 現(xiàn)在自動牽引車上進行牽引的辦法比較多，用的最多的是背馱的，叉車的，還有潛伏的。論文里面的牽引辦法用的是潛伏式的，占據(jù)的空間很小，它在進行工作的時候，自動牽引車通過上位程序進行編制，將運動進行設計，在指定車輛的下面，將車子底部的二維碼信息進行確認，那么這個車就是沒有問題，把牽引部分升起來，這個時候車子跟牽引車就成為一個整體，這樣按照事前制定好的動作路線，那么臺車就可以運動到需要的地方。 在車子的車體框架的中心地區(qū)安裝升降牽引裝置，這個部分主要零件就是可以進行升降的直桿，在對牽引車有需要的時候，直桿就升起來，這個時候直桿就將臺車勾住了，牽引車跟臺車就一起進行動作。在要讓臺車跟牽引車分下來的時候，直桿就降下來，這個時候直桿跟臺車就分下來了，牽引小車這個時候自己走刀下一個工位，準備下一個工作。 圖3-3 升降機構(gòu) 論文里面升降牽引裝置的零部件有升降機構(gòu)固定外殼、升降驅(qū)動電機、直桿、直桿連接板、直線軸承模塊、凸輪組件、壓縮彈簧、彈簧導向軸、直桿連接板導向柱和升降機構(gòu)總固定板。升降牽引裝置在升降裝置總固定板還有車體框架上進行連接，并且固定住，將升降驅(qū)動電機在升降裝置固定外殼的左邊外邊進行固定，一樣的，埋一根彈簧導向軸在升降裝置固定外殼的下面，在裝置總固定板的反邊將直線軸承模塊固定在這，并且要確保直線軸承板塊跟彈簧的導向軸是同心的，在直線軸承模塊的孔里面安裝直桿，在直線軸承板塊的下面安裝直桿連接板，跟直桿固定在一起，直桿是一個空心的，下面可以把壓縮彈簧放進去，并且壓縮彈簧套在彈簧導向軸里面，彈簧下面跟固定外殼的下面進行焊接，并且固定住，彈簧的上面連接直桿，并且固定起來，將凸輪裝在升降驅(qū)動電機的輸出軸上，這個凸輪的外邊在直桿連接板上面的面壓著，裝了兩個極限開關在固定升降驅(qū)動電機的一邊，在升降驅(qū)動電機的上面裝上極限開關，在升降電動機的下邊安裝下極限位置開關，因為升降驅(qū)動電機進行轉(zhuǎn)動，凸輪也就跟著轉(zhuǎn)動，在進行轉(zhuǎn)動的時候，上極限位置開關還有下極限位置開關就都被打開了，在這個裝置的外面右邊還裝了直桿連接導向柱，確保直桿連接板不管是上升還是下降都非常順利。 設計升降牽引部分的有關數(shù)據(jù)： 升降桿直徑：35mm； 電機參數(shù)：DC24V直流永磁電機功率30W轉(zhuǎn)動速度最大值2500r/min 工作電壓：9-30V； 邏輯電平：高電平3.3-30V，低電平0V； 牽引力：5000N； 升降范圍：0-50mm； 升降保護：升降限位開關保護，避免電機被弄壞了 升降速度：速度25mm/s； 工作濕度：10－90%RH； 工作溫度：-25℃－+85℃； 防護等級：IP-67； 外殼材質(zhì)：普通碳鋼 對于這個裝置來說主要零件就是直桿，可以進行自由升降，所以要對它進行有限元分析，按照前面算的，物流臺車上使用的這個直桿，作用力大小是1000N。 經(jīng)過分析，作用在直桿上的應力最大的地方就是跟直線軸承模塊碰到的最下面，因為直桿的彈性變化會有碰撞，還有沖擊，那么直桿的下面最邊緣的地方應力就非常集中，這樣一來直桿就失效了，多以對這個直桿的受力進行分析，防止應力都集中在一起，這樣直桿的使用時間就變得更長了。直桿的原材料用的是Q235A，查看機械書本，在一般的情況下， Q235A的屈服強度[σ]=235MPa。 3.5 自動導引車運動參數(shù)的確定 牽引方式：潛伏牽引式 導引方式：激光導航 行走方向：前進行走 驅(qū)動方式：雙電機驅(qū)動 前進速度：最大速度35m/min 負載能力：1000KG 最小轉(zhuǎn)彎半徑：700mm 直線導引精度：±10mm 停止精度：±10mm 驅(qū)動電機型號：DC無刷電機功率200W 蓄電池：DC24V，75AH（2組） 1、AGV小車載重量的額定值 自動引導車可以牽引的最大的貨物，現(xiàn)在很多自動導引車的載重都是在五十千克到一千千克，在這個里面比較多的就是中小型的，論文設計的這個自動導引車，是在物流行業(yè)里面用的，對貨物進行運輸，所以裝在的貨物都是比較重的，論文設計額定載重一千千克。 2、劃分物流貨車 物流貨車有三種，有網(wǎng)絡狀的，有雙面型的，還有鋼板型的。在這個里面，最輕的就是網(wǎng)絡狀的物流貨車，它的機動性也非常好，所以在物流行業(yè)里面用的很多。市面上網(wǎng)絡狀物流貨車的大小是1700×900×750（mm），承載的最大的重量是五百千克。裝了兩個定向輪，萬向輪在車的下面，并且兩個萬向輪都是有腳剎的，這樣貨車就可以進行定位了。四個底腳輪用的都是聚氨酯橡膠輪，是六寸的，跟地面之間相距195mm。要想讓自動導引車對物流貨車進行自動牽引，設計貨車的時候，首先把機架增高100mm，那么就可以知道貨車的機架跟地面之間相距295mm。 圖紙3-4里面展示的是自動導引車的裝配圖： 圖3-4 自動導引車的裝配圖 3.6 自動導引車車體框架的設計 3.6.1AGV小車的車體尺寸的設計 1、設計自動導引車的高 貨車的機架到地面的高最少是295mm，升降牽引裝置里面，升降桿在進行升降的時候，高在0~50mm，并且升降桿升起來之后跟物流車的門是連著的，并且貨車機架最低的面是超過去的，所以這個車的總高最高只能是345mm。論文設計的自動導引車的高是327mm。 2、設計自動導引車的寬 貨車的機架寬已經(jīng)知道是900mm，因為貨車的機架下面裝了四個地腳輪，大小是留存的，它的直徑是25.4×6=150mm。貨車在運輸?shù)臅r候，四個地腳輪有的時候是直行的，有的時候是拐彎的，一個地腳輪活動的區(qū)間是150mm，（21）貨車下面前后左右都要裝地腳輪，因為貨車的下面真正的空間只有600mm，一定要確保自動導引車可以在車子下面自由的進出，所以確定自動導引車的寬是520mm。 3、設計自動導引車的長 貨車機架的長已經(jīng)知道是900mm，按照自動引車的設計，要裝一個防護裝置在車子的前面，也就是防障礙傳感器，并且在車子的后面裝兩塊蓄電池，這就是自動導引車的電源。將人機界面，啟動按鍵，急停按鍵等等都是裝在車子的正前方，所以對于牽引車的長要進行考慮，比機架長9000mm,在這還要注意PLC控制板塊（6），驅(qū)動板塊在裝的時候需要空間，設計自動導引車總長就是1235mm。 按照之前的分析，還有算的數(shù)據(jù)，就知道這個自動牽引車對于生產(chǎn)車間，還有比較大的倉庫運輸臺車來說，是符合要求的，那么這個自動牽引車的外表大小是L1235×W520×H327（mm）(長×寬×高)。 3.6.2主框架的設計 說明書里面設計的車子的主體框架組成零部件有車身自己，電箱固定板、驅(qū)動單元固定板、電池倉、后腳輪安裝板、前腳輪安裝板、防撞觸邊安裝板、前焊接板、后焊接板，所有這些零部件都是在焊接工作站上面的焊接夾具作用下，焊接在一起，焊接夾具對于車體框架結(jié)構(gòu)的精度，還有強度都是可以確保的，并且零件的原材料都是45號鋼，厚度是5mm，這樣的焊接結(jié)構(gòu)確保自動牽引車的結(jié)構(gòu)強度滿足要求。 圖3-5 主框架圖 在車身的中間開一個小洞，是圓形的，這個小孔可以將升降牽引裝置裝上去，在自動牽引車里面，喇叭都是在電箱固定板里面的圓孔里面進行安裝的，型號是艾智威AWS-24AF，控制電箱是放在電箱固定板的左邊，在車子中下地方的驅(qū)動部分固定板上裝這個牽引車的驅(qū)動部分， DC24V有兩個，75AH蓄電池在電池里面進行安裝固定，裝兩個萬向輪在前腳輪安裝板上，一樣的再裝兩個定向輪在后腳輪安裝板上面，將控制面板等板塊都裝在整個車框架的前面，將自動感應撞擊防撞條裝在下面。 圖3-6 主框架尺寸外形圖 3.6.3副框架的設計 副框架的組成有驅(qū)動部分，萬向輪，電池，還有PBS防撞傳感器。 （1）設計萬向輪 材質(zhì)：輪面聚氨脂 輪子直徑：75MM 輪寬：38MM 安裝高度：111MM 底板尺寸：101*82MM 板厚：5MM厚度 中心孔距：76*56MM 安裝孔徑：最大可穿M10螺絲 （2）確定蓄電池的型號 電池的型號是DC24V75AH，牌子是霍克，電池外表的大小是L329×W172×H221（mm）(長×寬×高)， DC24V*2，75AH電池在電池倉里面進行安裝固定。 （3）設計障礙物傳感器，并且確定型號 用的防撞傳感器是PBS，型號是PBS-03JN-CE，使用專門的軟件把數(shù)據(jù)導進到電腦里面，這些數(shù)值就確定了防撞傳感器的檢測區(qū)間。 表3-4 PBS-03JN-CE 供電電壓 24VDC（18-30VDC） 供電電流 <250mA，除I/O端子電流和沖流 激光光源 紅外線LED 監(jiān)測對象和范圍 300×300mm白紙； 0.2to3m×2m，掃描角度180° 2種掃描模式 每個區(qū)域可單獨設置輸出 輸出 光電耦合/NPN開集電極輸出；1，2，3：OFF=探測到物體； 故障輸出：ON=正常工作 輸入（1-4） 光電耦合輸入（共陽極，每個輸入電流>4mA），可用于設置監(jiān)測區(qū)域 監(jiān)測區(qū)域設置 監(jiān)測區(qū)域轉(zhuǎn)換：：通過[輸入1，2，3，4]來設定區(qū)域； 發(fā)射停止： [輸入1，2，3，4]同時為ON； 輸出響應時間 <180msec(掃描速度1rev./100msec)； 輸入響應時間 周期：1個掃描時間（100msec） 指示燈 電源（綠）：故障時閃爍；輸出1，2，3（黃）：燈亮表示監(jiān)測到物體 連接線長 1m 環(huán)境照明 鹵素/汞燈：<10，000lx，日光燈：<6，000lx 環(huán)境溫濕度 -10to+50degreesC，<85%RH（無凝露） 振動 雙振幅1.5mm10to55Hz，每軸2個小時 沖擊 490m/s2，10次，X，Y，Z方向 防護等級 IP64(IEC標準) 壽命 5years（電動機壽命） 材料 前面：Polycarbonate，后面：ABS 重量 約500g 3.7 車體框架結(jié)構(gòu)的焊接工藝 論文里面，自動引導車的框架通過焊接工作站進行焊接，用工裝夾具對車體框架的每一個零件進行定位，工件夾具是自動焊接的，控制用的是氣動的，有的地方比較特別的，用的是手動的夾鉗，整體進行裝夾的時候，拆卸的時候都非常便利，氣動夾緊跟手動夾緊進行配合，這樣裝夾零件花費的時間比焊接的時間還要短。在焊接工作臺上裝焊接工裝夾具，夾具的定位基準跟設計基準是一樣的，確保焊接零件圖紙的需要，設計夾具底板的時候是板塊化的；在整個底板上面對工裝夾具進行安裝，按照設計要求，用反變形等辦法將焊接產(chǎn)生的形狀改變都消除掉，這樣焊接產(chǎn)品才能符合圖紙的需要，還有工作臺跟夾具零件的剛度，強度都可以滿足要求，在夾具里面，焊接零件要進行時效處理，這樣可以將內(nèi)應力消除掉。 在工作站的焊接臺上，將焊接夾具固定上去，固定用螺栓來進行。夾具的主要框架通過焊接支撐塊，定位銷，基板，方管來形成。框架用的原材料是槽鋼，型面的原材料是45號鋼，零件的支撐塊用的是金屬支撐塊，對45號鋼進行熱處理，硬度可以達到HRC38-42°，定位銷采用T8或40Cr硬度HRC58-62，鋼套原材料45#，夾具精度要小于0.5mm。 在固定板上將夾具裝上去，在變位機上將固定板裝上去，固定板在變位機上進行動作那么整個夾具就跟著動作，每一個焊縫都是可以進行焊接的，確保強度還有精度，焊接縫成型比較好，外表看上去漂亮，不會有氣孔，裂紋這些缺陷出現(xiàn)。 下面圖紙里面就是工作站的格局： 圖3-7 工作站布局圖 4 激光導航的原理、特點及控制 4.1 激光導航的原理及特點 4.1.1激光導航的原理 在九十年代的時候，導航用的是激光，除了GPS意外，不需要在地面進行處理的導航辦法，激光導航AGV可以用激光掃描器，事先在它行走的地方布局好反光板，這樣激光定位需要的基礎環(huán)境就存在了。激光導航里面，車子的導航系統(tǒng)所處地點是靜態(tài)的，算出來運動狀況下對運動地點，下面對它進行詳細的介紹： 1、AGV小車靜態(tài)位置計算模式 第一次，小車進到系統(tǒng)里面AGV小車現(xiàn)在的地點不是很清楚，要算一開始的地點，對比已經(jīng)知道的反光板的地點，那么通過控制器里面的導航板塊，就可以將小車所處的地點算出來。 （1）對靜態(tài)所處地點初始化的時候的要求：小車是停下來的，激光掃描器能夠掃描到最少三塊反光板，反光板所處地點已經(jīng)知道。 （2）算一開始靜態(tài)地點的原則還有辦法： 1）最后知曉的地點優(yōu)先 比方說激光掃描器轉(zhuǎn)動一圈，可以知道小車所處的地點，還有最后希望的地方在哪，跟它進行匹配，那么這個地點就當做是現(xiàn)在的位置，要是對最后所處的地點沒有進行保存，或者是匹配不對，那么用下面的辦法進行定位。 2）用激光定位的辦法算 激光掃描器轉(zhuǎn)動一周，選出三個分布比較好的地方，算了之后就可以在坐標里面將小車的地點定下來，要是地點對了，那么剩下來的基本上跟已經(jīng)知道的反光板是匹配的。 在操作的地區(qū)合適的地方擺放反光板，這個反光板要按照AGV的路線來擺放，基本上是三角形排列的。 2、AGV小車在運動狀態(tài)下持續(xù)動態(tài)位置計算模式 算一開始的地點好了之后，車子開始動作，在運動的時候，小車要一直對所處地點進行算。下面分析用位置估算矯正法來進行，這樣的辦法基礎是按照位置估算來進行的，通過小車現(xiàn)在行駛的速度，轉(zhuǎn)動多少度，間隔多長時間來估算，算出來之前在什么地方。 在小車算出來一開始的地點之后，那么導航就自己切換到另外一個模式，持續(xù)算所處地點，在小車用這個模式的時候，激光導航板塊將按照事先假設的地點跟真正小車所在的地點到放光板的地點結(jié)合起來，那么小車所處的地點就確定了。 通過從小車控制模塊傳來的當前小車的速度、轉(zhuǎn)向和測量的小車到放光板的方位，就可以計算小車的位置。作為首要條件，小車的最初X，Y位置必須知道，然后每50ms進行一次位置計算。 4.1.2激光導航AVG的特點 現(xiàn)在AGV系統(tǒng)里面，用的最多的引導辦法就是激光導航，按照引導的原理，AGV小車在引導范圍里面，可以自由的進行行駛，并且定位是準確的；在導航的范圍里面，小車行走的路途按照實際要求隨時可以變化，這樣AGV的柔性就完全發(fā)揮出來，生產(chǎn)效率就變高了。很多系統(tǒng)有必要在場地條件下實施，那么激光導航AGV系統(tǒng)這個時候就很合適。 4.2 激光導航AGV控制系統(tǒng)簡介 AGV進行控制的系統(tǒng)有兩個部分，一個是地面控制，一個是車載控制。 1、地面控制系統(tǒng) 也就是地面進行固定的裝置，主要是分配任務，調(diào)度車輛，管理交通等等。 2、車載控制系統(tǒng) 也就是車載移動部分，收到上位系統(tǒng)的命令，那么AGV進行引導，選擇路徑，小車行駛，進行裝卸等等。 AGV車載控制系統(tǒng)采用是最新研發(fā)出來的，車載控制系統(tǒng)可以對AGV單車的運動進行控制，用無線網(wǎng)還有AGV管理監(jiān)控計算機對型芯進行互通，讓AGV管理監(jiān)控將調(diào)度的命令發(fā)出來，反饋AGV車子的狀態(tài)。AGV車載控制系統(tǒng)的核心部件采用Danaher Motion公司最新的NDC8 2.0版控制部件，所有零件都是從瑞典買回來的。 （1）AGV車載控制器VMC500 AGV車載控制VMC500系統(tǒng)主要對它進行引導，確定路徑，小車行駛等。 最新的NDC8 2.0車載控制器VMC500，按照國際上工業(yè)控制標準IEC61131，對小車的數(shù)據(jù)傳送還有數(shù)據(jù)處理的時候，功能非常的強大。 在這個里面，對于車載控制系統(tǒng)核心來說車載控制器是它的關鍵，要完成下面幾點： 有命令從車載操作面板上發(fā)出來的時候，確定AGV的路徑； 處理導航的信息，處理導引的信息； 使用者定義的這些可以進行編制程序的邏輯控制，比方說處理模擬信號，處理數(shù)字信號，操作裝卸貨等等； 車載或遠程的設備通過通訊進行AGV的狀態(tài)和有關事件的監(jiān)控和報告； （2）激光導航掃描器Laser Scanner 激光掃描器主要是用來對激光的光束進行發(fā)射還有接收的，將AGV小車到反射板的地區(qū)算出來。要是檢測到了方位之后，把這個信息發(fā)送到車載控制器里面。還有，掃描器還要對自身的狀態(tài)進行檢測，所有檢測到的不對的，都傳送給車載控制器。 工作的原理是，在掃描器工作的時候，激光通過旋轉(zhuǎn)鏡面向外面進行發(fā)射，在對反光板掃描了之后，數(shù)據(jù)采集程序就開始了，對旋轉(zhuǎn)機構(gòu)的編碼器的數(shù)據(jù)進行讀取。 結(jié)論 論文到這里基本上就是快寫好了，剛剛開始準備寫論文的時候，我簡單的認為寫論文只是做一個簡單的總結(jié)，然后再加上進行一些計算就好了。不過，真的把論文都寫好之后，我才覺得哪有這么簡單的事情，寫論文是一個非常系統(tǒng)，非常復雜的工作，不光要對我自己學的知識進行運用，還要到課外去查找資料，之后將理論跟實踐結(jié)合起來。 當然在設計和計算的時候也碰到了難點，通過對問題的探索研究，最后也圓滿解決了，我深知設計各個階段的重要性和嚴謹性，達到了此次畢業(yè)設計的目的。 經(jīng)濟飛速發(fā)展，尤其是物流、汽車交通、機械電子等等這些行業(yè)，本次設計的課題將會運用得更加廣泛。相信這次設計獲得的經(jīng)驗和處理問題的能力將會對日后的學習和工作都會有幫助。 致謝 在寫論文的這段時間里面，老師和同學們都幫了我很多，我尤其要謝謝我的論文指導老師，每一個禮拜，老師都會抽空來檢查我們的論文進展，這個時候有什么問題向老師提出來，老師都會及時的幫我們解決，并且還會將我們論文中設計不合理的地方指出來，這樣論文也就寫出來了。感謝老師對我的幫助，也感謝我的同學對我的幫助。馬上就要分別，祝大家工作順利。 參考文獻 [1] 葉菁. 磁導式AGV控制系統(tǒng)設計與研究[D].武漢理工大學,2006. [2] 張家梁,宋立博,李蓓智.磁制導AGV實驗裝置的研制[J].實驗室研究與探索,2005(03):26-27+34. [3] 李洪.《機械加工工藝手冊》[M].北京出版社，1990 [4] 黃大緒等.使用微電機手冊[M].遼寧：遼寧科學技術出版社,2000. [5] 白井良明.機器人工程[M].北京:科學出版社，2001. [6] 漆漢宏等 PLC電氣控制技術 機械工業(yè)出版社2015.12 [7] 蔣新松等.機器人學學論[M].遼寧：科學技術出版社,1993. [8] 石維亮，王新松，賈茜 基于Mecanum輪的全向移動機器人的研制。 東南大學學報. [9] Murphy R R.人工智能機器人學導論[M].北京：電子工業(yè)出版社，2004. [10] 蘆書榮，張翠華 機械設計課程設計，西南交通大學出版社 ，2014.2 [11] 魏芳，董再勵等.用于移動機器人的視覺全局定位系統(tǒng)研究[J].機器人，2001,23（5）：400-403. [12] 張毅，羅元等.移動機器人技術及其應用[M].北京：電子工業(yè)出版社，2007. [13] 于金霞、王璐、蔡自興等.位置環(huán)境中移動機器人自定位技術[M].北京：電子工業(yè)出版社，2011. [14] 熊有倫.移動機器人導航控制研究的重要進展[J].控制理論與應用，2009,26（7）：819. [15] 徐德，鄒偉.室內(nèi)移動式服務機器人的感知、定位與控制[M].北京：科學出版社，2008. [16] 丹尼斯克拉克，邁克爾歐文斯.機器人設計與控制[M].北京：科學出版社，2004. [17] 王志文、郭戈.移動機器人導航技術現(xiàn)狀與展望[J].機器人，2003,25（5）：193-197. [18] 王炎、周大威.移動服務機器人的展望現(xiàn)狀及我們的研究[J].電氣傳動，2000，（4）：3-7. [19] Craig J J.機器人學導論[M].北京：機械工業(yè)出版社，2006. [20] 王知性，劉廷榮，機械原理. 北京，高等教育出版社，2003 [21]