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AGV設計方案
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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?紤]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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