反向工程AGV小车计划书

1、反向工程AGV小车键入公司名称反向工程AGV小车计划书负责人：栗培梁联系电话此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。在此处键入文档的摘要。摘要通常是对文档内容的简短总结。目录第一章 AGV小车背景与应用4 1.1 AGV小车的背景及介是41.2 AGV小车的应用 4第二章 AGV小车小组成员 52.1主要成员 5第三章 机械结构部分 53.1 底座 5 3.1.1底座直观图及转向原理 53.1.2主动轮 7 3.1.3 万向轮 7 3.1.4 连接关系 83.2 3D绘图工具介绍 9第四章 电路部分114.1 电机114.2 电机驱动124.3 单片机12

2、4.4 电池16 4.4.1 电池参数16 4.4.2 稳压源电路17 4.4.3 ADJ电路 18第五章 传感器部分195.1 GPS 195.2 超声波传感器 215.3 光电编码器 225.4 陀螺仪23第六章 经费预算 25 6.1 经费预算 25第七章 进度安排25 7.1 进度安排 25第一章 AGV小车背景与应用1.1 AGV小车的背景及介绍（1）AGV小车定义：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，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，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，或利用电磁轨道(ele

3、ctromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。（2） AGV小车优点： 自动化程度高，由计算机，电控设备，磁气感应SENSOR,激光反射板等控制。 美观，提高观赏度，从而提高企业的形象。 方便，减少占地面积；生产车间的AGV小车可以在各个车间穿梭往复。（3）AGV小车引导方式.电磁感应引导式AGV、激光引导式AGV、  视觉引导式AGV、铁磁陀螺惯性引导式AGV、光学引导式AGV等。1.2 AGV小车的应用 近年来，作为CIMS的基础搬运工具，AGV的应用深入到机械加工

4、、家电生产、微电子制造、卷烟等多个行业，生产加工领域成为AGV应用最广泛的领域。此外AGV小车还广泛应用于仓储业、烟草、医药、食品、化工危险场所和特种行业等。第二章 AGV小组成员2.1 AGV小车小组主要成员及分工 栗培梁组长黄宏睿刘国庆张强第三章 机械结构部分3.1 小车底座3.1.1底座直观图及转向原理底座由两个主动轮和两个万向轮支撑，通过两个主动轮的差速来控制车体的转弯，可以实现 360 度原地转向。底座3D直观图：底座材料：双层铝合金主板，橡胶轮胎底座俯视图：转向原理：下图为车体行走过程中的坐标图：根据我们设计的小车行走结构，可知，小车在任何时刻的运动为绕其瞬心的圆周运动，如图所示，

5、XOZ 为笛卡尔坐标系，在t时刻小车的转弯半径为：=R×vl(t)+vr(t)/vl(t)-vr(t)R 为底座半径，vl(t),vr (t) 分别为左右主动轮轴心相对于地面的线速度 (假定车轮与地面之间没有相对滑动)。移动机器人在 t 时刻绕瞬心 A 转动的角速度 为： =vl(t) + vr(t)/2当 vl(t)=vr (t) 时， 为无穷大， 为零，移动机器人沿原方向前进。t 时间内，机器人转过的角度 为 = × t把 代入得到： =vl(t) + vr(t)× t/2=vl(t) - vr(t)/2R×t可知，机器人在 t 时间内转过的角度与两

6、主动轮的速度差成正比，所以通过控制车轮的速度差来控制车体转向。3.1.2主动轮主动轮爆炸图：3.1.3从动轮万向轮3D直观图：3.1.4 连接关系主动轮与车体连接关系图：万向轮与车体连接图3.2 3D绘图工具介绍本次机械部分绘图（3D直观图）使用了经典绘图工具solidworks2013软件。Solidworks软件功能强大，组件繁多。 Solidworks有功能强大、易学易用和技术创新三大特点，这使得SolidWorks 成为领先的、主流的三维CAD解决方案。SolidWorks 能够提供不同的设计方案、减少设计过程中的错误以及提高产品质量。SolidWorks 不仅提供如此强大的功能，而且

7、对每个工程师和设计者来说，操作简单方便、易学易用。对于熟悉微软的Windows系统的用户，基本上就可以用SolidWorks 来搞设计了。SolidWorks独有的拖拽功能使用户在比较短的时间内完成大型装配设计。SolidWorks资源管理器是同Windows资源管理器一样的CAD文件管理器，用它可以方便地管理CAD文件。使用SolidWorks ，用户能在比较短的时间内完成更多的工作，能够更快地将高质量的产品投放市场。在强大的设计功能和易学易用的操作（包括Windows风格的拖/放、点/击、剪切/粘贴）协同下，使用SolidWorks ，整个产品设计是可百分之百可编辑的，零件设计、装配设计和

8、工程图之间的是全相关的。在SolidWorks 中，当生成新零件时，可以直接参考其他零件并保持这种参考关系。在装配的环境里，可以方便地设计和修改零部件。对于超过一万个零部件的大型装配体，SolidWorks 的性能得到极大的提高。SolidWorks 可以动态地查看装配体的所有运动，并且可以对运动的零部件进行动态的干涉检查和间隙检测。用智能零件技术自动完成重复设计。智能零件技术是一种崭新的技术，用来完成诸如将一个标准的螺栓装入螺孔中，而同时按照正确的顺序完成垫片和螺母的装配。镜像部件是SolidWorks 技术的巨大突破。镜像部件能产生基于已有零部件（包括具有派生关系或与其他零件具有关联关系的

9、零件）的新的零部件。SolidWorks 用捕捉配合的智能化装配技术，来加快装配体的总体装配。智能化装配技术能够自动地捕捉并定义装配关系。SolidWorks 提供了生成完整的、车间认可的详细工程图的工具。工程图是全相关的，当你修改图纸时，三维模型、各个视图、装配体都会自动更新。从三维模型中自动产生工程图，包括视图、尺寸和标注。增强了的详图操作和剖视图，包括生成剖中剖视图、部件的图层支持、熟悉的二维草图功能、以及详图中的属性管理员。使用RapidDraft技术，可以将工程图与三维零件和装配体脱离，进行单独操作，以加快工程图的操作，但保持与三维零件和装配体的全相关。用交替位置显示视图能够方便地显

10、示零部件的不同的位置，以便了解运动的顺序。交替位置显示视图是专门为具有运动关系的装配体而设计的独特的工程图功能。第四章 电路部分4.1 电机：（1）电机实物图：（2）电机作用：直流控制电机起到为小车提供能量作用，讲点能转化成小车前进的机械能，同时还可以道控制速度的作用。（3）具体参数：型号：25GA280-150E的直流减速电机电压：12V重量：262g扭矩：21kg/cm空载转速：100rmp减速比：1/60（4）直流减速电机主要组成部分：减速机部分：主要有齿轮，轴承，蜗轮，蜗杆等。电机部分：定子：1、主磁极，2、换向极，3、机座，4、电刷装置转子：1、电枢铁心，2、电枢绕组，3、换向器，4

11、、转轴4.2 电机驱动（1）参考图：（2）主要作用：.输出电流的范围控制输出电压.要提高电路的效率.防止有高电压大电流进入主控电路，对其输入端应有良好的信号隔离.提高电路的可靠性4.3 单片机（1）STM32F103功能及结构简介 STM32F103属于中低端的32位ARM微控制器。该系列芯片是意法半导体（ST）公司出品。  内核：ARM 32位的Cortex-M3 CPU  最高72MHz工作频率，在存储器的0等待周期访问时可达1.25DMips/MHz(Dhrystone 2.1)  单周期乘法和硬件

12、除法  存储器  从64K或128K字节的闪存程序存储器  高达20K字节的SRAM  时钟、复位和电源管理  2.03.6伏供电和I/O引脚  上电/断电复位(POR/PDR)、可编程电压监测器(PVD)  416MHz晶体振荡器  内嵌经出厂调校的8MHz的RC振荡器  内嵌带校准的40kHz的RC振荡器  产生CPU时钟的PLL  带校准功能的32kHz RTC

13、振荡器  低功耗  睡眠、停机和待机模式  VBAT为RTC和后备寄存器供电  2个12位模数转换器，1s转换时间(多达16个输入通道)  转换范围：0至3.6V  双采样和保持功能  温度传感器  DMA：  7通道DMA控制器  支持的外设：定时器、ADC、SPI、I2C和USART  多达80个快速I/O端口  26/37/51/80个I/O口，所有I

14、/O口可以映像到16个外部中断；几乎所有端口均可容忍5V信号调试模式  串行单线调试(SWD)和JTAG接口  多达7个定时器  3个16位定时器，每个定时器有多达4个用于输入捕获/输出比较/PWM或脉冲计数的通道和增量编码器输入  1个16位带死区控制和紧急刹车，用于电机控制的PWM高级控制定时器  2个看门狗定时器(独立的和窗口型的)  系统时间定时器：24位自减型计数器  多达9个通信接口  多达2个I2C接口(支持SMBus/P

15、MBus)  多达3个USART接口(支持ISO7816接口，LIN，IrDA接口和调制解调控制)  多达2个SPI接口(18M位/秒)  CAN接口(2.0B 主动)  USB 2.0全速接口  CRC计算单元，96位的芯片唯一代码 参考图：STM32F103xx增强型模块框图：（2）STM32F103时钟供电模块：说明： 󰂋 BT为电池供电接口，板上有丝印标明正负极。 󰂋 D3、D4的作用是

16、使板上供电和电池供电两种供电方式相互独立。（3）STM32F103RS232通信模块：4.4 电池 4.4.1 电池参数（1）技术参数 型号 DC 12-120 尺寸 116*66*39mm 重量 580g(单电池）710g（整套） 输入电压 12.6V 输入电流 350MA（标配）/1000MA 输出电压 12.6V-10.8V 输出电流 2-3A（需更大电流可按需定制） 产品容量 12000MA 充电器输入 110-220V 充电器输出 12.6V 350MA(标配）/1000MA（2）参考图： 12V锂电池4.4.2 稳压源电路我们选择 LM2596 降压型电源管理单片集成电路芯片获得所

17、需电压。LM2596 能够输出 3A 的驱动电流，同时具有很好的线性和负载调节特性。固定输出版本有 3.3V、5V、12V，可调版本可以输出小于 37V 的各种电压。LM2596在特定的输入电压和输出负载的条件下，输出电压的误差可以保证在 ±4% 的范围内，振荡频率误差在 ±15% 的范围内；可以用仅 80A 的待机电流，实现外部断电；具有自我保护电路（一个两级降频限流保护和一个在异常情况下断电的过温完全保护电路）。 5V 固定输出下图为芯片 datasheet 上提供的固定输出 5V 电路：原理图：4.4.3 ADJ电路可调节（ADJ）输出电路：下图为芯片 datashe

18、et 上提供的可调节输出电路：输出电压计算式为V OUT = V REF * (1 + fracR2R1)R2 = R1 * (fracV OUT V REF - 1)其中 VREF=1.23V 给定，R1= 1K(为确保输出稳定选取精度为 1%)，CIN = 470µF /50VCOUT = 220µF /35VD1= 5A/40V IN 5825L1= 68µHCFF= 视获得输出电压查表而定。原理图为：其中参数具体而定。第五章 传感器部分5.1 GPS（1）参考图（转下页）（2）工作原理GPS的工作原理:GPS接收机接收到卫星发出的伪距信号然后进行解码,通过

19、计算得出在地球上的绝对位置. GPS接收机收到的定位信号是在GPS-84坐标系下的.在移动机器人定位中,需要把坐标系统转化为空间直角坐标系统.转换关系式：设 : L、B、H分别表示目标点的经度、纬度和大地高度; X、Y、Z分别表示目标点在空间直角坐标系下的位置坐标.X = (N + H) cos B cos LY = (N + H) cos B sin LZ = N (1 e*e) + H sin B其中 : N 表 示 目 标 点 的 卯 酉 圈 曲 率 半 径, a表示椭球的长半轴 , a = 6 378 137 m, f表示椭球扁率 , f = 0. 003 352 8106 647 4

20、7,e表示第一偏心率。在短距离、道路平坦的前提下 ,GPS能够满足移动小车粗定位的需要.5.2超声波传感器（1）参考图（2）工作原理：超声波传感器是利用超声波的特性研制而成的传感器。超声波是一种振动频 率高于声波的机械波，由换能晶片在电压的激励下发生振动产生的，它具有频率高、波长短、绕射现象小，特别是方向性好、能够 成为射线而定向传播等特点。超声波对液体、固体的穿透本领很大，尤其是在阳光不透明的固体中，它可穿透几十米的深度。超声波碰到杂质或分界面会产生显著反 射形成反射成回波，碰到活动物体能产生多普勒效应。超声波传感器利用实物反射回来的超声波判断障碍物的方位和距离从而达到避障的功能。

21、室外用途的超声波传感器必须具有良好的密封性，以便防止露水、雨水和灰尘的侵入。压电陶瓷被固定在金属盒体的顶部内侧。底座固定在盒体的开口端，并且使用树脂进行覆盖。对应用于AGV的超声波传感器而言，要求其精确度要达到1mm，并且具有较强的超声波辐射。（3）超声波传感器的主要性能指标：工作频率。工作频率就是压电晶片的共振频率。当加到它两端的交流电压的频率和晶片的共振频率相等时，输出的能量最大，灵敏度也最高。工作温度。由于压电材料的居里点一般比较高，特别时诊断用超声波探头使用功率较小，所以工作温度比较低，可以长时间地工作而不产生失效。医疗用的超声探头的温度比较高，需要单独的制冷设备。灵敏度。主要取决于制造晶片本身。机电耦合系数大，灵敏度高；反之，灵敏度低。5.3 光电