AGV小车设计方案改

1、机电一体化课程设计自动刘涛汽车(AGV)设计小组成员：楚亚鹏科根孙登强老师：西海2014.6.19目录一、简介-4-1.1 AGV概述-4-1.2国内外研究现状-6-1.3 AGV服务范围：-9-1.4分析AGV的发展趋势：-11-1.5 AGV的市场前景分析：-12-二、总体方案设计-14-2.1设计概述：-14-2.2传感器部分初步设计：-14-2.3机械结构和驱动部分初步设计：-14-2.4控制部分初步设计：-14-三、传感器部分设计-18-四、机械结构和驱动部分设计-20-4.1车身设计：-20-4.2选择车轮和转向装置：-20-选择4.3电动机：-20-4.4驱动器部分检查计算：-2

2、4-4.5电池选项：-25-4.6整体机械结构设计和建模：- 27-五、控制部分设计-30-5.1电源模块：-30-5.2驱动程序模块-30-5.3跟踪模块-32-5.4避障模块-33-5.5主控制模块-34-六、项目摘要和认识-37-七、参考文献-39-八、附录-40-8.1车身结构ANSYS模拟报告：- 40-Project- 40-Contents- 41-Units- 41-Model (C4)- 41-Geometry- 41-Coordinate Systems- 53-Connections- 53-Mesh- 67-静态结构(C5)-68-解决方案(C6)-71-Materia

3、l Data- 73-Structural Steel- 73-8.2单片机控制程序：- 75-一、简介1.1 AGV概述(1)AGV简介：据美国物流协会透露，自动导向设备(AGV)是指装有电磁或光学指南、可以按照规定的指示驾驶、具有汽车运行和停车装置、安全保护装置以及多种移动功能的运输车。(2)AGV的特性：无人驾驶：AGV配备了自动驾驶系统，没有手动飞行员，可以沿着预定的路线自动行使，从起点向目的地自动运送货物或材料。灵活性：自动化程度高，智能度高，AGV的活动路线可以根据仓库货位要求、生产工艺等的变化灵活变化，路径变更成本比传统传送带或刚性输送带低得多。AGV通常具备装卸设备，可以自动与

4、其他物流设备接口，自动处理和处理货物或物料的整个过程。通过车辆障碍物检测系统，具备在遇到障碍物之前自动停止、排队或在特定地区交叉运行时避免碰撞的自动控制功能的各种声光报警系统。因此，AGVS比其他移动系统更安全。AGV依靠自己的电池具有清洁生产的特点。运行中无噪音、无污染可适用于需要工作环境清洁的很多场所。初期投资比其他材料交付方式大，但特别是产品类型或工作地点多的情况下，运营费用可以大幅降低(3)AGV分类：无人驾驶卡车：主要用于完成搬运任务，使用人力或自动移动装置将货物装载到车上，移动到指定地点，然后在人力或自动移动装置上卸下货物完成搬运任务。有自动装载装置的轿车在控制系统的指挥下自动取货

5、，放置，水平运行全过程，没有移动装置的轿车只能水平自动运行，货物的收集工作必须依靠人力或其他装卸设备完成。无人驾驶牵引汽车：主要功能是自动牵引装载货物的平车，只提供牵引动力。牵引车开着货车到达目的地后，会自动与货车分离。无人驾驶叉车：基本功能类似于机械叉车，不同之处在于所有动作都由控制系统自动控制，自动执行各种搬运任务。国内外1.2 AGV研究现状(1)海外发展现状近年来，AGV和AGVS在日本、美国、德国、比利时和瑞典等国家/地区快速增长，一些工厂实现了自动化从物料管理到成品生产整个过程的汽车系统。特别是日本AGV的台湾总数以每年20%的速度增长。世界上第一个AGV是20世纪50年代初由美国

6、巴雷特电子公司开发的，是一个与其他物流系统轻松自动连接、大大提高劳动生产率、大大提高处理自动化水平的牵引汽车系统。1954年英国首次开发了电磁刘涛AGVS，由于其突出的特性，迅速应用和普及。1960年，欧洲安装了使用了1300多台AGV的多种形式的多套AGVS 220。20世纪70年代中期，微处理器和计算机技术的普及促进了伺服驱动器技术的完善，促进了复杂控制器的改进，实现了更灵活的AGV设计。1973年瑞典沃尔沃在卡尔马尔伊势丹装配线上大量采用AGV进行计算机控制组装工作，扩大了AGV的使用范围。20世纪70年代末，欧洲安装了约520个AGV系统，拥有4800辆轿车，1985年增长到了约100

7、00辆。汽车行业(57%)和灵活的制造系统FMS(8%)，以及灵活的装配系统FAS(44%)。20世纪80年代末，海外AGV进入开发成熟阶段时，美国的AGV生产企业从1983年的23家猛增到1985年的74家。1984年，美国通用汽车完成了第一个灵活组件系统(FAS)，从此成为AGV的最大订户。1986年，牵引车、叉车、处理车等达1407辆，1987年新增了1662辆。以欧洲技术为基础发展AGV的美国企业采用了更先进的计算机控制系统、更大的运输容量、更短的行程时间、更高的可靠性、更高的汽车和控制器等。1966年，日本首次成立AGV工厂，是在与美国Webb的合资下于1963年开始的。1976年以

8、后，日本非常关注AGV的发展，每年都有数十个AGV系统、神钢电机、日武田电机、住友重型机械等27家主要生产企业生产数十个徐璐其他AGV。1981年，日本的AGV总产值为60亿日元，1985年增加到200亿日元，平均20%。1986年，日本安装了累计2312个AGVS，拥有5032个AGV，截至1990年，日本拥有约1万个AGV。到1988年，日本AGV制造商已达到47家，包括汽车制造、机械、电子、钢铁、化学、医学、印刷、储存、运输和商业等。目前，全球AGVS拥有量超过16000套，AGV超过10万套。(2)国内发展现状我国的AGV开发过程很短，但增加了在这方面的投资，改变了我国AGV长期依赖进

9、口的格局。经过不断努力，终于取得了一定的成果，北京起重运输机械研究所、清华大学、中国邮政科学院邮政科学研究规划院、中国科学院沈阳自动化所、大连联合机床研究所、国防科技大学、华东理工大学都在进行多种类型的AGV开发和小规模部署。1976年，北京起重机研究所开发了第一套AGV，完成了一套AGVS球加工演示系统，开发了一套AGV，负载500公斤，双向运行500公斤，1000公斤，2000公斤，比较简单的AGV应用系统。1988年，原邮局北京邮政科学技术研究所开发了邮政枢纽AGV。从1991年开始，中国科学院沈阳自动研究所/新松机器人自动股份研究公司为沈阳金杯汽车厂在汽车装配线上开发了6辆轿车AGV。

10、以在汽车行业比较成功使用的例子，1996年获得了国家科学技术进步三等奖。1992年天津理工大学开发了原专用光学刘涛AGV。1995年我国的AGV技术出口到韩国，这是我国自主开发的机器人技术首次进入国际市场的信号。1999年3月27日，昆明船舶设备集团有限公司开发的激光刘涛无人汽车系统投入红海烟草厂试运行，是我国首次使用的激光刘涛无人汽车系统。目前国内AGV拥有量约为1000台，国内AGV制造商约为60%，海外生产企业必须提供40%。国内AGV技术来源有两种模式。一是引进技术。一种是拥有自己知识产权的技术。两种型号都涵盖了当前AGV的所有技术，技术水平没有太大差别。据悉，技术引进主要是瑞典NDC

11、的AGV控制系统技术，目前国内有3个合作伙伴。1.3 AGV涵盖范围：AGV具有广泛的应用领域，涉及多种技术领域，是通用的机电一体化多学科集成系统。随着电子和控制技术的发展，AGV的技术也在不断发展，向更好的性能、更低的成本、更高的自由度、非常大的规模和小型化迈进。其应用领域也在稳步扩大，取得了良好的效果。一般来说，AGV的主要适用范围如下：(1)物料处理当现代移动操作中使用的人员和处理工具的总成本与无人驾驶车辆(AGV)的使用成本接近时，AGV的市场接受是自然形成的。欧洲、美国、日本等发达国家的劳动力成本高，因此AGV的使用很普遍，在所有行业都广泛使用。目前，全球约有2万台不同的AGV在21

12、00个大大小小的仓库中运行。海尔集团2000年启动的开发区三维仓库中，9个AGV组成了灵活的仓库内自动处理系统，每天成功完成了23400吨的发货和零部件搬运工作。玉溪红塔集团、红岗卷烟厂应用激光诱导的AGV，完成货物运输工作。其他产业，如化学原料和成品；仪表行业组件；印刷出版业的纸张。电子工业芯片、计算机；罐头食品工业、饮料；纺织工业棉纱，布；服装行业内衬、织物、服装；汽车产业的零部件；冶金工业中的钢锭、带材、板材；金融系统纸币、硬币、黄金；药品制造原料、药品；国防处理，如武器、弹药、军需物资等。(2)柔性装配线、加工生产线传统生产线通常由短数米、长数公里、汽车装配线、气缸切割线等连续刚性传输

13、设备组成。问题是：各个工序的节拍必须统一。否则，任何工序的暂停都可能影响整个生产线的流程(例如缺少、缺少、废物或意外问题)。工厂建设要大、长、高(更大、更重的要靠开车抬)，土木费用高。连续生产线堵塞了通道，供应线长，人和车在过去会造成不便。连续生产线需要很多设备，投资费用高。刚性生产线可能同步，也可能交叉的部分工作会失去机会。出现AGV时，不仅可以作为自动搬运车辆，还可以作为自由独立运行的可移动装配站、加工站，还可以准确有序地装配啮合，形成没有物理隔板的动态调节功能和非常灵活的生产线。汽车装配线、发动机装配线、试运行线、机器切削线、家电生产线等。1974年，瑞典沃尔沃卡尔马尔汽车组装厂为了提高

14、运输系统的灵活性，采用了由多辆可装载轿车车身AGVS组成的基于AGVS的自动组装线，组装时间为20%，组装故障为39%，投资回收时间减少57%，劳动减少5%。目前，AGV广泛用于GM、Toyota、克莱斯勒、大众等世界主要汽车工厂的制造和装配线。(3)特别活动AGV自动驾驶功能解决了特殊的环境问题，因为制作或工作不方便。核材料、危险品(杀虫剂、有毒材料、腐蚀性材料、生物材料、易燃易爆材料)。在钢铁厂，AGV用于运输填充物，降低了工人的劳动强度。在利用核电站和核辐射的保存保管场所，AGV用于货物运输，避免危险的辐射。在胶片和胶片仓库里，AGV能在黑暗的环境下准确可靠地运送材料和半成品。国内使用A

15、GV较多的行业主要是烟草行业和汽车行业，已有20多个采用AGV。烟草产业是利润高，AGV使用最多的领域，约占AGV销售总额的一半。AGV应用于汽车产业，但是我国的汽车企业规模小，利润比较薄，所以数量不多；其他行业也有对AGV应用程序的需求，但是总体来说，国内AGV的应用范围还很小，技术和要求还不成熟，需要AGV的生产企业可以进一步指导，开发适合各种行业的AGV系统，提高该行业的生产自动化水平和生产率。1.4 AGV发展趋势分析：(1) AGV的技术水平将越来越高现代AGV技术最重要的特征是智能。车载计算机的硬软件技术日益强大，AGV在调度中心或客户的指示下，从网络、无线或红外信号接受设备接收，通过自动刘涛、自动驾驶、路径优化、自动任务、运营管理、车辆调度、安全避碰、自动充电、自动诊断等功能，实现AGV的智能化、信息化、数字化、网络现代AGV是一款24小时不倦的智能车辆，工作间隔随机短时间充电，沿着最安全、最快的路线，以主动、任意的节拍进行工作。(2)AGV的动态性能将更强AGV设计的难点之一是电源设备的设计。动力源的功率大小直接影响AGV的功能，动力源的体积大小直接影响车辆的体积和外观外观。现有AGV使用铅酸电池，能源密度小，体积大。随着电池技术的发展，进入今年，电池逐渐从高能量酸性电池开始采用高能量碱性电池，