AGV小车设计及应用

1、AGV小车设计及应用AGV小车设计及应用1. AGV小车的发展背景在现代化工业的发展中，提倡咼效，快速，可靠，提倡将人 从简单的工作中解放出来。机器人逐渐替代了人出现在各个工作 岗位上。机器人具有可编程、可协调作业和基于传感器控制等特 点，自动导向小车(Automated Guided Vehicle简称AGV)便是移 动机器人的一种，是现代化工业物流系统中的重要设备，主要为 储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了重要保 证。AGV-J-车路绘东烦Tt1 j盒GV小空宝全至统&GW卜车迄赵屜绞宜GW、弄且吕系畅畑X沐-CJJ1CO1 -=FIDM?AGVb车构成系统图AGV小车有三

2、个关键系统，运行系统、导引系统、控制系 文档仅供参考统，其它还包括有路线系统及安全保护系统等。本文着重介绍AGV小车的三个关键系统。2.AGV小车运行系统AGV小车运行系统是由车轮、减速器、制动器、电机及速度 控制器等部分组成。AGV小车常设计成三种运动方式：只能向前；能向前与向后；能纵向、横向、斜向及回转全方位运动。本 次研究的AGV小车是能够前进、后退及回转全方位运动。AGV小车能够进行回转运动需要有转向装置。转向装置的结构也有三种：1）前轮转向后轮驱动三轮车型。车的转向和驱动分别由两个不同的电动机带动，车体的前部为转向车轮，车体后部为驱动电 机驱动的两个轮。其结构简单、成本低，但定位精度

3、较低。前轮转向后轮驱动三轮车型2）差速转向式四轮车型。车体的中部有两个驱动轮，由两个电机分别驱动。前后部各有一个转向轮（自由轮）。经过控制中部两个轮的速度比可实现车体的转向，并实现前后双向行驶和转向。72020年4月19日这种方式结构简单，定位精度较高驱动轮G差速转向式四轮车型3）全轮转向式四轮车型。车体的前后部各有两个驱动和转向一体化车轮，每个车轮分别由各自的电动机驱动，可实现沿纵 向、横向、斜向和回转方向任意路线行走，控制较复杂。全轮转向式四轮车型从成本及系统应用考虑，本文着重介绍差速转向式四轮车 型。两驱动车轮由两伺服驱动器控制，伺服驱动器经过改变两车 轮的速度大小、方向，实现 AGV小

4、车的前进、后退、加减速及转 向动作。AGV小车经过伺服控制，很容易实现前进、后退及加减速,但如何经过改变两驱动轮的速度差，实现AGV小车的转向及纠偏？下面，我们首先了解一下差速转向式四轮车的运动模型AGV、车运动状态及偏差示意图图中虚线表示的车体为初始位姿，实线表示的车体是在和初始时差为厶t时的位姿。AGV车子的左轮运行速度为 Vr、右轮为Vl, AGV小车沿着A点作圆弧运动，转弯半径为 d。能够得:d2 Vi VrR Vl VrAGV小车运动偏移弧度为,容易得:Vl Vr t2式可得AGV小车运动偏移弧度与左右轮的速度关系式:Vl Vr t RAGV小车在做圆弧运动时，在 X轴上的变化量是厶

5、X,在丫轴上的变化量是厶Y,A X、A 丫与转弯半径d的关系为:X d sinY d (1 cos ) 将 式代入 式，能够得出 XA Y与左右轮运行速度的关系式:RVl Vr .sin2 Vi VrRVl Vr(1 cos2 Vi Vr因此，经过改变 Vr及Vi能够实现AGV小车纠偏，转向等运动控制。驱动轮的变速控制，有多种方法可选择，包括变频器控 制、步进控制、伺服控制等。其中变频器控制及伺服控制除了有高精度的速度控制外，还能提供灵活的转矩控制。在AGV小车的运动模型中，其有干摩擦力矩、惯性转矩、粘性摩擦力矩、重力 力矩、弹性力矩等。因此 AGV小车在运行过程中，驱动器需要提 供不同的力矩

6、，AGV小车才能运行得更稳定。而伺服控制比变频器拥有更高的速度控制精度、更小的安装位置、更高的IP防护等级以及更好的停车制动功能。因此，伺服控制器作为 AGV小车的 运动控制系统使用是更为适合。3.AGV小车导引系统AGV小车能自动运行，需要有导引装置。常见的导引方式分 为两大类：车外预定路径和非预定路径方式。下面对两种方式分 别作介绍。1）车外预定路径导引方式是指在行驶的路径上设置导引用 的信息媒介物，AGV经过检测出它的信息而得到导向的导引方式，如电磁导引、色带导引、磁带导引（又称磁性导引）等。放大器 比源 放大赛色带导引示意图上图为光学导引示意图，这种导引方式是在地面上连续敷设一条带颜色的带子，在车辆的底部中央安装光源以及在两边安装相同的色标传感器（如欧姆龙产品 E3X-DADKN-S）,它们同时检测 色带反射回来的色度值，并将色度值转换成模拟量传送给AGV小车的中央控制系统 -PLG当AGV小车运行在正确的运行轨道上 时，两放大器反馈给 PLC模拟量的值相同，当 AGV小车偏离轨道 时，两放大器反馈给 PLC勺值便有差别，PLC艮据两模拟量的差值 便能判断出AGV小车偏离运行轨道的程度及方向，并经过控制运 动控制器使AGV小车往正确的轨道运行。色带导引灵活