智能搬运叉车的硬件设计与调度软件设计,硕士论文

智能搬运叉车的硬件设计与调度软件设计,硕士论文AGV(AutomaticGuidedVehicle)是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车,其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷.作为现代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备,AGV已经得到了越来越广泛的应用,对AGV的研究也具有特别重要的理论意义和现实意义.该项目的研究目的是适应日新月异的时代背景,根据客户实地情况来设计出更实用的产品,使机械自动化提升到一个高度,并带来更简便的工作方式.减少人力成本,提高企业效率.主要工作成果有:1.通过对机器硬件和软件的设计和不断更新,使两者融合为一个整体.机器的外形框架、驱动装置、液压单元、动力输出部分及传感器都做了相应的调整.2.软件设计是对各个模块的数据采集下达指令给机器完成自动运行的任务.硬件与软件配合一致,到达自动搬运,自动行驶的目的.给操控者更具体、更全面的参考数据以便分析、优化工作流程.3.该设计在原有AGV的基础上,做出了一些创新,首先采用Petri网系统对AGV物流系统进行优化调度,然后是软件及仿真平台的开发,以避免AGV之间碰撞.4.基于该种AGV的设计,还进行了多机器人电源系统的开发,进而提高AGV的整体运作效率.5.最后,还开发了基于负荷传感的新型液压转向系统、智能工业车辆转向扭力可调式电子转向系统、自适应比例起升降系统等,使AGV小车的运作效率得到明显提高.本文还结合京东物流亚洲一号库AGV自动搬运项目这一应用案例对AGV的应用方面做了比拟具体且完好的阐述,包括厂家下单、确定设备规格、系统软件应用等一个完好的经过.本文关键词语:自定位导航,Petri网,多AGV电源系统ABSTRACTTheAGV(AutomaticGuidedVehicle)isanunmannedautomaticguidedvehicleequippedwithamicrocontrollerasthecontrolcore,battery-powered,andequippedwithanon-contactguidingdevice.Thebasicfunctionoftheautomaticoperationistoguidethedrivingandtolocatethetarget.Andhandovertheload.Asaneffectivemeansofmodernlogisticsprocessingautomationandakeyequipmentforflexiblemanufacturingsystems,AGVhasbeenwidelyused,andtheresearchonAGVisalsoofgreattheoreticalandpracticalsignificance.Theresearchpurposeoftheprojectistoadapttotheever-changingbackgroundofthetimes,todesignmorepracticalproductsaccordingtothecustomersfieldsituation,topromotetheautomationofmachinerytoahigherlevel,andtobringasimplerwayofworking.Reducelaborcostsandimprovebusinessefficiency.Themainlyeffort:1.Throughthedesignandcontinuousupdatingofthemachinehardwareandsoftware,thetwoareintegratedintoone.Theshapeframe,driveunit,hydraulicunit,poweroutputpartandsensorofthemachinehavebeenadjustedaccordingly.2.Thesoftwaredesignistoperformthetaskofautomaticallyrunningthemachineforthedataacquisitionofeachmodule.Thehardwareandsoftwareareconsistent,achievingthepurposeofautomatichandlingandautomaticdriving.Givethecontrollermoredetailedandcomprehensivereferencedatatoanalyzeandoptimizetheworkflow.3.Inaddition,thedesignhasmadesomeinnovationsonthebasisoftheoriginalAGV.Firstly,thePetrinetsystemisusedtooptimizetheschedulingoftheAGVlogisticssystem,andthenthesoftwareandsimulationplatformaredevelopedtoavoidcollisionbetweenAGVs.4.BasedontheAGV.Thedesignalsocarriedoutthedevelopmentofamulti-robotpowersystemtoimprovetheoveralloperationalefficiencyoftheAGV.5.Finally,anewhydraulicsteeringsystembasedonloadsensing,anintelligentindustrialvehiclesteeringtorqueadjustableelectronicsteeringsystem,andanadaptiveproportionalliftingsystemhavebeendevelopedtosignificantlyimprovetheoperationalefficiencyoftheAGVtrolley.ThispaperalsocombinestheapplicationcaseofAGVautomatichandlingprojectofJingdongLogisticsAsiaNo.1librarytomakeadetailedandcompletedescriptionoftheapplicationofAGV,includingacompleteprocessoforderplacement,equipmentspecificationandsystemsoftwareapplication.Keywords:Self-positioningnavigation,Petrinet,Multi-AGVpowersystem目录内容摘要IABSTRACTⅢ目录Ⅴ幅较长,部分内容省略,具体全文见文末附件第6章结论6.1总结在传统制造业的竞争日益剧烈的环境下,AGV技术的引入带来了宏大大的影响,基于体力劳动的企业首当其冲.自从生产第一台AGV以来,国内AGV需求量不断扩张,并且,功能单一、技术水平低下的的AGV已经知道足不了用户要求及环境要求.本文针对以上因素,设计了适应性更强,运动构造更复杂的双舵轮轮型全方位移动AGV,在同行业的同类产品的竞争中,展现了明显的优势.总结全文,在整个产品的研发经过中,主要解决了下面几个关键性问题:(1)在充分考虑AGV系统的功能需求和控制项目成本的前提下,选择了以低功耗,处理速度更快,外围资源丰富,配以IntelN2600/N2800CPU,4GB高速内存,500GB大容量硬盘.主板面积尺寸小,整体精致小巧,能够方便的集成在隧道巡视机器人的控制机箱中.(2)在程序设计方面,采用基于PLC系统,专为工业生产设计的一种数字运算操作的电子装置,它采用一类可编程的存储器,用于其内部存储程序,执行逻辑运算,顺序控制,定时,计数与算术操作等面向用户的指令,并通过数字或模拟式输入/输出控制各种类型的机械或生产经过.是工业控制的核心部分.(3)算法的选择Petri网控制系统,Petri网作为一种有效的图形化建模与描绘叙述工具,它能够比拟全面地描绘叙述多AGV运输系统的动态特性.进而使得运作效率得到提高.本文研究项目在施行经过中,完成了论文项目的前期调研、设计、开发、测试和应用示范等一系列工作,根据计划完成了合同规定的各项任务,各项功能和指标均符合项目合同的要求.本论文项目成果,已产生了良好的经济和社会效益.随着产品的进一步成熟和进一步的推广,预期能创造更高层次的经济效益,并将在工业和其他牵涉特种环境的事业中发挥宏大作用,同时也将对其他相关产业的发展起到良好的带动和辐射作用.6.2缺乏与瞻望由于时间以及本人所学知识有限,因而本文中的研究对模型和场景的简化,存在一定的缺乏.(1)多AGV途径规划问题是一个非常复杂的多机器人控制问题.论文中只是针对某一种场景进行了仿真,还需要在多种环境中,进一步使用真实的多个AGV,进一步运行,进行多方位比拟来检测算法有效性和系统可靠性.(2)考虑AGV系统及其途径交通状况的集成调度问题方面:本文是在复杂情况下,对实际制造系统调度问题进行初步探寻求索.在本文的基础上,应该对该类系统的形式化建模方式方法,十分是在复杂途径环境下的建模与调度方式方法进行深切进入研究.(3)在将来,AGV系统的性能在智能化、信息化、柔性化、敏捷化、节能化和绿色化等功能要求方面进一步改良完善.本文研究AGV调度系统在将来能够向下面几个方面发展.(1)本文研究AGV调度系统只能于地面二维平面调度,针对将来调度无人机有可能在立体空间层面上进行货物的流通与调度.(2)本文提出多AGV调度系统在智能AGV群中的应用.本文提出AGV调度系统能为智能AGV群提供良好的调度指导,在将来AGV的发展中有良好的研究前景.参考文献[1]张培中.柔性制造系统[M].北京:机械工业出版社,1998.[2]李乐军,施业琼,韦宝秀.关于AGV及其在中国的应用与发展探析[J].科技资讯,2007(34):148-149.[3]白小波,王宏玉,卞瑰石,等.全方位装配型AGV的工程应用[C].2001年中国智能自动化会议论文集(上册).2001:555-559.[4]机器人技术国家工程研究中心,中科院沈阳自动化研究所.AGVS产品及其应用[J].机器人技术与应用:1999(04):3-14.[5]张惠侨,王冰.AGV自动导向技术[J].机电一体化,1996(3):4-6.[6]董平,赵海怜.AGV及AGVS方案研究[J].组合机床与自动化加工技术,2002(2):21-24.[7]SeS,LoweD,LittleJ.Localandgloballocalizationformobilerobotsusingvisuallandmarks[C].IEEE/RSJInternationalConferenceonIntelligentRobotsSystems,2001,1(1):414-420.[8]SeS,LoweD,LittleJ.Globallocalizationusingdistinctivevisualfeatures[C].IEEE/RSJInternationalConferenceonIntelligentRobotsSystems,2002(1):226-231.[9]李君.全局视觉导航AGV控制原理与技术的研究[D].武汉理工大学,2007.[10]JiShouwen,LiKeqiang,MiaoLixin.DesignofanewtypeofAGVbasedoncomputervision[J].ChineseJournalofMechanicalEngineering,2004,17(1):97-101.[11]刘思尧,王东.基于博弈论的AGV系统优化调度模型[J].梧桐学院学报,2008,18(6):54-59.[12]江志斌.Petri网及其在制造系统建模与控制中的应用[M].北京:机械工程出版社,2004.[13]CastilloO,AguilarL,CazarezN,etal.SystematicDesignofStableType-2FuzzyLogicController[J].AppliedSoftComputing,2008,8(3):1274-1279.[14]侯诣卓.智能叉车助力生产力提升[J].当代制造,2020(23):36-37.[15]韩毅,杨天.基于HCS12单片机的智能寻迹模型车的设计与实现[J].计算机工程与设计,2008,29(18):4736-4739.[16]Ran-XuanKE,RenYD,UniversityJ.StudyonOptimizingAGVControlinContainerTerminals[J].JournalofJimeiUniversity,2021.[17]孙浩,程磊,黄卫华,等.基于HCS12的小车智能控制系统设计[J].单片机与嵌入式系统应用,2007,7(3):51-53.[18]崔桂梅,于虹,于丹.基于HCS12的小车智能控制系统设计[J].冶金自动化,2018,33(s2).[19]黄从海,陈红岩.基于HCS12的自寻迹智能小车控制系统设计[J].机电工程技术,2008,37(12):30-32.[20]胡晓芳.基于AVR单片机的智能避障小车设计[J].自动化技术与应用,2020,33(6):95-97.[21]李林,谢拴勤,刘朝红.基于M68HC711E9单片机的柴油车柔性动力控制系统设计与应用[J].微计算机信息,2006(08):12-15.[22]ShethS,AjmeraA,SharmaA,etal.DesignandDevelopmentofIntelligentAGVUsingComputerVisionandArtificialIntelligence[J].2021.[23]汪清平,孙泽昌,魏学哲,等.MC68HC05PV8及其在汽车中的运用[J].上海汽车,2002(4):17-20.[24]曹亚丽,李佳音,牛学芬.基于HCS12单片机的智能车设计[J].智慧工厂,2018(6):80-82.[25]曹金龙.锂电在HC-1新能源清扫车上的应用[J].汽车工业研究,2021(5).[26]WangQH,HuangJJ,Jian-YaoHU.AGVTrackingAlgorithmonUltraWideBandLocation[J].JournalofSignalProcessing,2021.[27]ShaoX,GaoY,SongR,etal.Multi-targetCompoundedAGVSchedulingSystemModelingandApplicationinElectricPowerMeteringCalibration[J].JiangsuElectricalEngineering,2021.[28]萧筝,李刚炎,褚端峰.基于HCS12的客车仪表信息系统设计[J].汽车电器,2018(2):11-14.[29]杜江,戴海峰,魏学哲.基于CAN总线的HCS12汽车ECU在线标定系统设计[C].2007中国汽车工程学会年会,2007.[30]WangT,XuY,AhipasaogluS,etal.Ex-postMax-minFairnessofGeneralizedAGVMechanisms[J].IEEETransactionsonAutomaticControl,2021,PP(99):1-1.[31]赵双,殷小伟,罗洪平,等.M68HC908EY16在汽车LIN总线灯控系统中的应用[J].科技资讯,2007(29):8-9.[32]陈宪,吴定会,陈晨,等.基于HC9S12DG128B的移动小车控制器设计[J].可编程控制器与工厂自动化,2008(8):95-98.[33]高源.东软集团HC汽车电子项目人员绩效考核体系优化设计研究[D].东北大学,2020.[34]MiyamotoT,InoueK.Localandrandomsearchesfordispatchandconflict-freeroutingproblemofcapacitatedAGVsystems[J].ComputersIndustrialEngineering,2021,91:1-9.[35]刘佳耀,袁佳艳,陶卫军,等.一种配备智能机械臂的AGV设计与实现[J].兵工自动化,2021,35(10):38-41.[36]LuS,XuC,ZhongRY.AnActiveRFIDTag-EnabledLocatingApproachWithMultipathEffectEliminationinAGV[J].IEEETransactionsonAutomationScienceEngineering,2021,13(3):1333-1342.[37]赵多兴.基于单片机的智能车底层控制系统设计[J].农机使用与维修,2018(1):28-30.[38]黄文理,叶晨.智能车辆计数器的设计[J].电子世界,2021(13).[39]郭浩.林德叉车:智能驱动精益高效--专访林德(中国)叉车有限公司[J].中国储运,2021(8).[40]郭浩.林德叉车智能系统无缝对接机器人创造新价值[J].中国储运,2021(7):63-65.[41]MousaviM,YapHJ,MusaSN,etal.Multi-objectiveAGVschedulinginanFMSusingahybridofgeneticalgorithmandparticleswarmoptimization:[J].PlosOne,2021,12(3):e0169817.[42]经建峰,楼佩煌.基于智能体的分布式多AGV控制系统设计与实现[J].工业控制计算机,2020,26(9):37-38.[43]王辉,楼佩煌.基于Multi-Agent的多AGV自主控制系统设计与实现[J].工业控制计算机,2018,24(10):29-31.[44]韩以伦,李明波,郭唤唤,等.智能AGV运输车控制系统设计[J].智慧工厂,2021(9):69-71.[45]黄诚杰.智能AGV系统设计及途径规划算法研究[D].福建农林大学,2021.[46]DraganjacI,Mikli?D,Kova?i?Z,etal.DecentralizedControlofMulti-AGVSystemsinAutonomousWarehousingApplications[J].IEEETransactionsonAutomationScienceEngineering,2021,13(4):1433-1447.[47]张智勇.AGV地面系统设计及开发[D].西北工业大学,2002.[48]HuoKG,ZhangYQ