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AGV設計方案

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更新時間：2020-08-12
發布人：wzgang2017

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AGV設計方案1 緒論

1.1 AGV簡介
自動導航小車（AGV）是指裝備有電磁或光學導引裝置，能夠按照規定的導引路線行駛，具有小車運行和停車裝置，安全保護裝置一級具有各種移載功能的運輸小車。
1.2 研究背景及意義
隨著信息時代的快速發展以及中國人口紅利的逐漸消失，伴著智能制造“2025”時代的到來，密集型產業將面臨著巨大壓力，其中人力成本的增加將占有重要的比重，因此減少人力成本的支出也是當前密集型產業面臨的重要問題。為了降低企業車間在物料或物件運輸的成本，以及達到快速安全搬運物料的目的，迫切需要設計一種定點式自導航AGV小車用于密集型產業車間替代人工搬運。
1.3 設計的AGV小車特點
針對密集型企業的特點和成本壓力需求，所設計的AGV小車的小車具有如下特點：
1) 成本低：一臺AGV小車成本控制在10000元以內。目前市面上的類似產品起成本大都在15000元以上，成本要做到更加的低廉。
2）定點定位：在車間，物料到物料的搬運往往都是直線行駛或者直角拐彎行駛，這樣使得AGV小車的功能相對簡單，只要完成準確的定點定位，保證其工作效率的同時增加定位準確性。
3）便于操作：車間環境復雜，而且一線員工任務重，因此AGV小車操作簡單易懂是關鍵之一，采用按鍵模式簡單易懂。
4）載重：針對目前大多數物料的重量范圍，設計的AGV小車載重在300至500kg之內。
5）安全穩定：車間的運行環境復雜，不確定性因素時有發生，因此，設計的AGV小車應該具有良好的穩定性和安全性，能夠有一定的安全緩沖段，使其能避免發生意外。
6）使用壽命：設計的小車具有一定的可靠性和壽命，具有耐用和不易損壞的特點。
1.4 設計內容
本方案主要包括的設計內容有：
1）機械結構部件的初步設計：包括傳動部件的設計，選擇。AGV外觀的設計和總體尺寸的初步確定。
2）驅動部件的選擇：包括電機的初步選擇和負載的計算和初步確定。
3）傳感部件的選擇：傳感器的初步選擇和確定。
4）控制方式的選擇：考慮到定點式運動特點，選擇合適的控制方案，和自動調整方案。
1.5 AGV參數
根據目前實際需求，設定AGV參數如下：
參數名稱相關數據
額定載重 400Kg
最大載重 500Kg
外形尺寸 500*400*300mm
牽引方式光學引導式（黑白線引導）
驅動方式前驅差速驅動
車架尺寸（長寬高） 500*400*50mm
直線行走最大速度 0.4m/s
轉彎速度 0.2-0.3m/s
接近定位點時速度 0.1m/s
安全裝置急停按鈕，故障報警，定位傳感器，超聲波測障，防撞裝置，剎車裝置等
電源 24V鉛酸電池
轉彎半徑大于5m

2 整體方案設計
2.1 設計方案概述
AGV小車由傳感器部件、機械部分、驅動部分和控制部分組成。小車采用前輪驅動，兩個伺服電機分別驅動，通過齒輪減速機構實現減速，動過轉速差來實現轉彎，后輪采用兩個隨動自由論。小車車身前后，及兩側安裝4個紅外傳感器用于循跡，另外4個紅外傳感器用于避障.當發現周邊有障礙物時發出警報并降速停車，并不斷檢測障礙，確認安全后再前行。采用定位控制單元單片機進行AGV的自動定位，采用激光雷達進行導航。

2.2 機械機構及驅動部分初步設計
機械結構及驅動部分包括車體，傳動部分，蓄電池，車輪及轉向裝置，電機等。考慮到車體的承載能力，車體采用鋼構件，其外殼1-3mm鋼板，車架空間安置于驅動和轉向直接有關或重量較大的部件，以利于機械結構設計和降低車體重心。蓄電池采用24V直流工業蓄電池。車輪及轉向裝置采用差速型驅動，即兩臺電機各置于左右兩邊，利用兩臺電機的動作與兩輪差速的方式達到左右轉動，前進或停車，電機選擇直流電機，結構簡單。

3 機械結構及驅動部分設計
3.1 車體的設計
車體框架是裝配AGV其它零部件的主要支撐裝置，是運輸中的主要部件之一，主要分為主框架和副框架兩個部分。主框架為立體性框架結構，用于安裝各種控制和通訊設備。副框架則是安裝車輪，各種傳感器和驅動電機。主框架和副框架用可拆卸裝置連接，便于安裝和拆卸，總體來說，AGV車架相當于汽車底盤，是AGV機械部分的關鍵。車架設計及工藝的合理性直接影響AGV的定位精度，應滿足以下條件：
1）車體的強度和剛度必須滿足下車承載及運行加速是的要求。
2）在保證車體有足夠剛度的條件下，盡量減輕車體的重量，以提高有效承載重量。
3）盡量降低車體重心，提高整車的抗傾翻能力。
4）車體的外廓不應有突出部分，以防止碰撞其它物體。
根據以上要求，并能更好地滿足任務需求，AGV整體尺寸設計為長*寬*高=500*400*300mm

3.2 車輪及轉向裝置選擇
小車采用差速轉向控制，因此每個驅動輪都有獨立的驅動電機。為了使系統運動可靠并且維護方便，本系統采用兩個直流電機作為驅動電機。

3.3 減速裝置
電機輸出轉速通過行星減速機進行減速。

3.4 受力計算
根據AGV底盤設計可知選擇常用的鋁合金材料密度為2850kg/m3,則AGV車架自重...

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