【正文】 1AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車的設(shè)計(jì)畢業(yè)論文目 錄摘 要 .....................................................1ABSTRACT..................................................2第一章 緒論 ...............................................5 AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車簡(jiǎn)介 .................................5 AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車的分類 ...............................5 .............................5第二章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) .......................................6 .............................................6 .....................................6 .................................7 ........................................10 ........................................11 ............................................14 ....................................14 ....................................17 ....................................22 ..................................22 ..................................232 ..................................25第三章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ....................................26 控制系統(tǒng)總體方案 ...................................26 鑒向 ...............................................27 計(jì)數(shù)的擴(kuò)展 .........................................28 中斷的擴(kuò)展 .........................................29 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇 ...................................31 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇 ...................................33 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 .........................................37 ......................................37 ........................................38 控制軟件的設(shè)計(jì) .....................................38結(jié)論與展望 ...............................................46致謝 .....................................................46參考文獻(xiàn)（REFERENCES） ...................................473第一章 緒論 AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車簡(jiǎn)介 AGV(Automatic Guided Vehicle),即自動(dòng)導(dǎo)引車，是一種物料搬運(yùn)設(shè)備，是能在一位置自動(dòng)進(jìn)行貨物的裝載，自動(dòng)行走到另一位置，自動(dòng)完成貨物的卸載的全自動(dòng)運(yùn)輸裝置。AGV 是以電池為動(dòng)力源的一種自動(dòng)操縱的工業(yè)車輛。裝卸搬運(yùn)是物流的功能要素之一，在物流系統(tǒng)中發(fā)生的頻率很高，占據(jù)物流費(fèi)用的重要部分。因此，運(yùn)輸工具得到了很大的發(fā)展，其中 AGV的使用場(chǎng)合最廣泛，發(fā)展十分迅速。 AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車的分類自動(dòng)導(dǎo)引小車分為有軌和無(wú)軌兩種。所謂有軌是指有地面或空間的機(jī)械式導(dǎo)向軌道。地面有軌小車結(jié)構(gòu)牢固，承載力大，造價(jià)低廉，技術(shù)成熟，可靠性好，定位精度高。地面有軌小車多采用直線或環(huán)線雙向運(yùn)行，廣泛應(yīng)用于中小規(guī)模的箱體類工件 FMS 中。高架有軌小車（空間導(dǎo)軌）相對(duì)于地面有軌小車，車間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊，速度高，有利于把人和輸送裝置的活動(dòng)范圍分開(kāi)，安全性好，但承載力小。高架有軌小車較多地用于回轉(zhuǎn)體工件或刀具的輸送，以及有人工介人的工件安裝和產(chǎn)品裝配的輸送系統(tǒng)中。有軌小車由于需要機(jī)械式導(dǎo)軌，其系統(tǒng)的變更性、擴(kuò)展性和靈活性不夠理想。無(wú)軌小車是一種利用微機(jī)控制的，能按照一定的程序自動(dòng)沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛，并具有停車選擇裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載裝置的輸送小車。無(wú)軌小車按引導(dǎo)方式和控制方法的分為有徑引導(dǎo)方式和無(wú)徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式。有徑引導(dǎo)方式是指在地面上鋪設(shè)導(dǎo)線、磁帶或反光帶制定小車的路徑，小車通過(guò)電磁信號(hào)或光信號(hào)檢測(cè)出自己的所在位置，通過(guò)自動(dòng)修正而保證沿指定路徑行駛。無(wú)徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式中，地圖導(dǎo)向方式是在無(wú)軌小車的計(jì)算機(jī)中預(yù)存距離表（地圖） ，通過(guò)與測(cè)距法所得的方位信息比較，小車自動(dòng)算出從某一參考點(diǎn)出發(fā)到目的點(diǎn)的行駛方向。這種引導(dǎo)方式非常靈活，但精度低。4AGV是伴隨著柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù)而產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的。日本人認(rèn)為 1981年是柔性加工系統(tǒng)元年，這樣計(jì)算 AGV大規(guī)模應(yīng)用的歷史也只有 15至 20年。但是，其發(fā)展速度是非?？斓摹?981 年美國(guó)通用公司開(kāi)始使用 AGV，1985 年 AGV保有量 500臺(tái)，1987 年AGV保有量 3000臺(tái)。資料表明歐洲 40%的 AGV用于汽車工業(yè)，日本 15%的 AGV用于汽車工業(yè)，也就是說(shuō) AGV在其他行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用 。[1]目前國(guó)內(nèi)總體看 AGV的應(yīng)用剛剛開(kāi)始，相當(dāng)于國(guó)外 80年代初的水平。但從應(yīng)用的行業(yè)分析，分布面非常廣闊，有汽車工業(yè)，飛機(jī)制造業(yè)，家用電器行業(yè)，煙草行業(yè)，機(jī)械加工，倉(cāng)庫(kù)，郵電部門等 。這說(shuō)明 AGV有一個(gè)潛在的廣闊市[1]場(chǎng)。AGV從技術(shù)的發(fā)展看，主要是從國(guó)家線路向可調(diào)整線路；從簡(jiǎn)單車載單元控制向復(fù)雜系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制；從原始的段點(diǎn)定期通訊到先進(jìn)的實(shí)時(shí)通訊等方向發(fā)展；從落后的現(xiàn)場(chǎng)控制到先進(jìn)的遠(yuǎn)程圖形監(jiān)控；從領(lǐng)域的發(fā)展看，主要是從較為集中的機(jī)械制造、加工、裝配生產(chǎn)線向廣泛的各行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，物料搬運(yùn)，物品倉(cāng)儲(chǔ)，商品配送等行業(yè)發(fā)展。第二章 機(jī)械部分設(shè)計(jì)設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)引小車 AGV，可以在水平面上按照預(yù)先設(shè)定的軌跡行駛。本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制系統(tǒng)來(lái)控制小車的行駛，從而實(shí)現(xiàn)小車的左、右轉(zhuǎn)彎，直走，倒退，停止功能。其設(shè)計(jì)參數(shù)如下：自動(dòng)導(dǎo)引小車的長(zhǎng)度：500mm自動(dòng)導(dǎo)引小車的寬度：300mm自動(dòng)導(dǎo)引小車的行駛速度：100mm/s方案一：采用三輪布置結(jié)構(gòu)。直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器和差速器，通過(guò)5兩半軸將動(dòng)力傳遞到兩后輪。自動(dòng)導(dǎo)引小車的轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)前面的一個(gè)萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 21 所示。圖 21 傳動(dòng)方案一方案二：采用四輪布置結(jié)構(gòu)。自動(dòng)導(dǎo)引小車采用兩后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向，兩前輪為萬(wàn)向輪的四輪結(jié)構(gòu)形式。直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器后直接驅(qū)動(dòng)后輪，當(dāng)兩輪運(yùn)動(dòng)速度不同時(shí)，就可以實(shí)現(xiàn)差速轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)系統(tǒng)如圖 22 所示。圖 22 傳動(dòng)方案二四輪結(jié)構(gòu)與三輪結(jié)構(gòu)相比較有較大的負(fù)載能力和較好的平穩(wěn)性。方案一有差速器和轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)，故機(jī)械傳動(dòng)誤差大。方案二采用兩套蝸輪蝸桿減速器及直流伺服電動(dòng)機(jī)，成本相對(duì)于方案一較高，但它的傳動(dòng)誤差小，并且轉(zhuǎn)向靈活。因此，采用方案二作為本課題的設(shè)計(jì)方案。伺服電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)是功率(KW)。但是，選擇伺服電動(dòng)機(jī)并不按功率，而是更根據(jù)下列三個(gè)指標(biāo)選擇。運(yùn)動(dòng)參數(shù)：AGV 行走的速度為 100mm/s，則車輪的轉(zhuǎn)速為6 （21）???電機(jī)的轉(zhuǎn)速 選擇蝸輪蝸桿的減速比 i=62 （22） r???電自動(dòng)導(dǎo)引小車的受力分析： OGPFBFCFAFD圖 23 車輪受力簡(jiǎn)圖小車車架自重為 P N????（23）小車的載荷為 G （24）?取坐標(biāo)系 OXYZ 如圖 23 所示，列出平衡方程由于兩前輪及兩后輪關(guān)于 Y 軸對(duì)稱，則 ，ABFCD? ， （25）0zF??20ACPG?? ， （26）?解得 ??兩驅(qū)動(dòng)后輪的受力情況如圖 24 所示：滾動(dòng)摩阻力偶矩 的大小介于零與最大值之間，即f7 （27）max0fM? （28）????NFN其中 δ 滾動(dòng)摩阻系數(shù)，查表 52 ，δ=2 ～10，取 δ=6mm [2]牽引力 F 為 （29） 電 機(jī) 1/GW圖 24 后輪受力 圖 25 摩擦系數(shù) 181。 牽引力 F N 重物的重力 W N滾子直徑 D mm 傳遞效率 ? 傳動(dòng)裝置減速比 1/G1）求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷力矩（ ）LT （210）???20LFWDG????? ..?取 =, = , =?W?2）求換算到電機(jī)軸上的負(fù)荷慣性（ ）LJ （211 ）??21234LZJ???????????????????kgm 其中 為車輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 為蝸桿的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量；1J2J為蝸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量； 為蝸輪軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。3 4AOSNP83）電機(jī)的選定根據(jù)額定轉(zhuǎn)矩和慣量匹配條件，選擇直流伺服電動(dòng)機(jī)。電機(jī)型號(hào)及參數(shù)：MAXON F2260 216。60mm 石墨電刷 80W 2190MJgcm?匹配條件為 [3] ? （212）?即 .?????.?慣量 （213 ）J 22069MLJ gcm???其中 為伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 M故電機(jī)滿足要求。4）快移時(shí)的加速性能最大空載加速轉(zhuǎn)矩發(fā)生在自動(dòng)導(dǎo)引小車攜帶工件，從靜止以階躍指令加速到伺服電機(jī)最高轉(zhuǎn)速 時(shí)。這個(gè)最大空載加速轉(zhuǎn)矩就是伺服電動(dòng)機(jī)的最大輸maxn出轉(zhuǎn)矩 。maxT （214） Nmt????????加速時(shí)間 （215）4..aMTs其中 機(jī)械時(shí)間常數(shù) 19Ms?由于電動(dòng)機(jī)軸直徑為 Φ8mm，并且輸出軸削平了一部分與蝸桿軸聯(lián)接部分軸徑為 Ф12m