【文章內容簡介】 設備上。圖32 AGV鋰電池 供電電路設計為了增加AGV供電可靠性，保證電路設計的安全性，本項目中的電路采用電源一鍵啟動，增設急停按鈕，電壓顯示器，電源指示燈。以下是電路設計圖。1）電源充電及電源部分電氣圖，圖33圖332）電機驅動器供電接線圖，圖34圖34 控制器選型與設計 STM32F4簡介STM32F4是由意法半導體（ST）推出的以基于ARM CortexM4為內核的高性能微控制器，其采用了90nm的NVM工藝和ART技術（自適應實時存儲器加速器，Adaptive RealTime Memory Accelerator）。ART技術可實現程序零等待執(zhí)行，提升程序執(zhí)行效率，將M4架構的性能發(fā)揮到了極致，使得CPU最大可以運行于168MHZ。STM32F4系列的微控制集成了單周器DSP指令和FPU（浮點單元），提升計算能力，實現了一些復雜的計算和控制。作為Cortex M3市場的最大占有者，STM32F4主要優(yōu)勢如下：內核更加先進。STM32F1采用的是Cortex M3內核，不帶FPU和DSP指令集，然而STM32F4采用CortexM4內核，帶FPU和DSP指令集，優(yōu)勢明顯。STM32F4有更多的資源，高達1M字節(jié)的片上閃存，擁有多達192KB的片內SRAM，增設了攝像頭接口（DCMI）、加密處理器（CRYP）、USB高(480Mbit/s)速OTG功能、32位真隨機數發(fā)生器（RNG）、OTP 存儲器等。增強了外設功能。對于相同的外設部分，STM32F4 具有更快的ADC模數轉換速度、具備更低的ADC/DAC工作電壓、32 位定時器、帶日歷功能的實時時鐘（RTC）、 IO復用功能大大增強、4K字節(jié)的電池備份SRAM以及更快的USART 和SPI通信速度。更高的性能。STM32F4 最高運行頻率可達168Mhz，可運行達到210DMIPS的處理能力，而STM32F1只能達到 72Mhz；STM32F4 擁有ART自適應實時加速器，可以達到相當于FLASH零等待周期的性能，可實現單周期內相乘和相加指令，采用單周期的SIMD指令，可實現同時多個數據參與運算，STM32F1則需要等待周期； STM32F4的FSMC采用32位多重AHB總線矩陣，相比STM32F1的總線訪問速度明顯提高。更低的功耗。 STM32F40x 的功耗為： 238uA/MHZ，其中低功耗版本的 STM32F401 更是低到： 140uA/ MHZ，而 STM32F1 則高達 421uA/ MHZ。 STM32F407ZGT6硬件資源介紹STM32F407ZGT6芯片集成FPU和DSP指令，并具有192KB的SRAM、1024KB FLASH、12個16 位定時器、2個32位定時器、 2個DMA控制器（共16個通道）、2個全雙工I2S、2個12位DAC、6個串口、2個USB（支持 HOST /SLAVE）、2個CAN、3個IIC、3個SPI、3個12位ADC、1個RTC（帶日歷功能）、1個SDIO 接口、1個FSMC 接口、1個 10/100M 以太網 MAC 控制器、1個攝像頭接口、1個硬件隨機數生成器、以及112個通用IO口等。STM32最小系統(tǒng)主要包括：電源電路、外部晶振電路、外部時鐘電路、復位電路、下載電路，如圖35為開發(fā)板最小系統(tǒng)部分電路原理圖。圖35 傳感器控制原理導向單元的作用是讓AGV小車根據規(guī)定路徑行駛，本項目采用的是磁導航傳感器，安裝在AGV 車體前方的底部，磁導航傳感器利用其內置的8個采樣點，能夠檢測出磁條上方一定程度的微弱磁場，每一個采樣點都有一路信號對應輸出，當采樣點采集到磁場信號時，該路信號就會輸出低電平，而沒有采集到磁場信號的信號輸出則為高電平。AGV運行時，磁導航傳感器內部垂直于磁條上方的連續(xù) 13 個采樣點會輸出信號，依靠輸出的這幾路信號，可以判斷磁條相對于磁導航傳感器的偏離位置，當AGV的行駛與導引軌跡一致時，由于此時磁導航傳感器正好處于磁條軌跡的上方，傳感器正中間的檢測元件測得的磁感應強度最大，因而中間的霍爾開關傳感器輸出低電平信號，控制器 I/O口采集到這幾路信號，比較發(fā)現當前AGV 處于路徑中間，控制器將不對該輸出信號進行處理，AGV保持原行駛軌跡；當AGV偏離磁條軌跡時，由于檢測到最大磁感應強度的霍爾開關傳感器不再處于磁導航傳感器的中間，傳感器將該低電平信號輸出至控制器，控制器 I/O 口采集到這幾路低電平信號，比較發(fā)現當前AGV位置與路徑位置有所偏差，據此AGV控制系統(tǒng)自動做出調整，控制電機驅動器，使電機差速糾偏，確保AGV 沿磁條前進。磁導航原理圖如下圖36所示。圖 36 磁導航原理圖AGV的地面磁導航系統(tǒng)是AGV在運行過程中所能達到的路徑，主要由以下幾部分構成：運行路徑導航線、地標導航線和彎道導航線。采用磁導航的方法，運行路徑導航線由寬30mm、厚度為1mm的磁性橡膠磁帶鋪設而成，根據路徑的具體要求可以進行適當的裁剪。地標導航線由長150mm、寬50mm、厚度為1mm的磁性橡膠鋪設而成，在地圖上地標是各個站點的標志。彎道導航線由路徑導航線和地標導航線構成，如下圖37所示：圖 37 導航線及地標 AGV在彎道的運行分成下述幾個步驟：1）找到地標。2）按一定的轉彎半徑，AGV靠碼盤的位置編程來完成圓弧的軌跡。 3)以此，AGV尋找導航線，按導航線的路徑行走。磁導航傳感器是AGV的眼睛，決定了AGV的運行穩(wěn)定性。本項目選擇的是LS06型AGV磁導航傳感器，該傳感器主要應用于磁條導航方式的自動導引車AGV，自動手推車AGC，無軌移動貨架，物流揀選等行業(yè)。該磁導航傳感器采用6路采樣點輸出，該系列磁導航傳感器采用8路采樣點輸出，與日本名電舍的ME9006AM1性能相同，溫漂，磁飽和等性能指標均優(yōu)于進口產品磁條導航方式的自動導引車AGV，沿著地面鋪設的磁條行駛。LS06型AGV磁導航傳感器，安裝在AGV車體前方的底部，距離磁條表面2040mm，磁條寬度為3050mm，能夠檢測出磁條上方100gauss以下的微弱磁場，每一個采樣點都有一路信號對應輸出。AGV運行時，磁導航傳感器內部垂直于磁條上方的連續(xù)23個采樣點會輸出信號。依靠6路通道中輸出的23路信號，可以判斷磁條相對于LS06型AGV磁導航傳感器的偏離位置， AGV會自動作出調整（ PID），確保沿磁條前行。下表為本作品中磁導航傳感器的技術參數。名稱內容檢測距離30177。20mm檢測極性N極和S極紅燈N極綠燈S極檢測點數量6（20mm等距）輸出極限耐壓：DC60V單路輸出電流：50mA總輸出電流：300mA相應時間10mS保存溫度范圍40—+80表 31 磁導航傳感器技術參數 傳感器接線下圖為傳感器輸出端口定義（圖38和圖39），表32為傳感器接線表）。圖 38 輸出端口定義圖 39 輸出端口定義管教名稱內容1SW1 第1位輸出2SW2 第2位輸出3NC4SW4 第4位輸出5SW5 第5位輸出6NC7SW6 第6位輸出8SW7 第7位輸出9OV101030VDC表 32 磁導航傳感器接線表 AGV小車接近裝置及報警、停車工作方式AGV小車的接近檢測裝置一般有紅外區(qū)域掃描、激光測距掃描和超聲探測三種方式，用來檢測AGV運行方向是否存在障礙物。采用光電傳感器安裝在磁導航AGV 車體正前方中部距離地面150mm 處，該傳感器擁有兩級 I/O 輸出，二級檢測區(qū)域分為左中右三個區(qū)域，分別能在 03m 內調節(jié)，當該級監(jiān)測區(qū)域內檢測出障礙物時，該檢測單元對應的輸出電路輸出低電平信號，AGV 控制器接收到該低電平信號后立即控制驅動電機減速，同時發(fā)出警告信號并反饋給地面控制中心，通知前方障礙物離開，直到障礙解除才恢復正常速度行駛；一級臨近檢測區(qū)域較二級監(jiān)測區(qū)域短，但兩側檢測范圍較二級檢測區(qū)域大，同樣具有左中右三個監(jiān)測區(qū)域，分別能夠在 0~1m 內調節(jié)，當該級監(jiān)測區(qū)域內檢測出障礙物時，該路對應的輸出電路輸出低電平信號，AGV 控制器接收到該低電平信號后立即發(fā)出急停指令同時報警并通知地面控制中心，直至障礙物解除。警示裝置包括警示燈和警示蜂鳴器，用以提醒應用現場的人們及時發(fā)現正在靠近的AGV 并采取相應的措施。停車按鈕用于 AGV 的受控停車，該按鈕按下之后 AGV 應當安全可靠地停止運行，并且該方式停車能夠通過人工操作簡單快速地使 AGV 恢復運行，該按鈕用以保證 AGV 周圍的臨時工作人員的安全，采用停車按鈕停車方式可以不切斷 AGV 的驅動電源。磁導航 AGV 在地面控制中心、AGV 車用遙控器和 AGV 車身側面等三處均設置停車按鈕，方便操作人員采取停車措施。緊急停車按鈕用以在緊急情況下中斷 AGV 的運行，為便于緊急情況下操作，磁導航 AGV 在地面控制中心、AGV 車用遙控器和 AGV 車身兩側設置紅色的急停按鈕。當緊急停車按鈕按下后，AGV 切斷一切設備的動力供給，啟動制動器并報警，在排除緊急停車原因之前 AGV 維持停止狀態(tài)。 超聲波傳感器原理超聲波傳感器主要包括發(fā)射器和接收器兩大部分，由于超聲波在空氣中傳播的速度為已知（340m/s）,我們只需要計算出從發(fā)射到接收之間的時間差就可以算出距離。具體的作法是超聲波發(fā)射器向某一方向發(fā)射超聲波，在發(fā)射時刻的同時開始計時，超聲波在空氣中傳播，途中碰到障礙物就立即返回來，超聲波接收器收到反射波就立即停止計時。（超聲波在空氣中的傳播速度為340m/s，根據計時器記錄的時間t，就可以計算出發(fā)射點距障礙物的距離(s)，即：s=340t/2）。本項目選用的是HCSR04型傳感器（圖310實物圖），左邊為接收頭，右邊為發(fā)射頭，共引出分個引腳，一個電源正極（5V），一個電源地，Trig為觸發(fā)信號觸發(fā)控制端，Echo為回響信號端。下面介紹一個超聲波傳感器的時序圖。圖 310 超聲波傳感器實物圖圖 311超聲波傳感器時序圖通過時序圖可知，在使用時，觸發(fā)控制端Trig，首先必須給一個10us以上的高電平，然后等待發(fā)射頭聲波信號輸出，一旦有信號輸出，回響信號端會產生高電平，此時開始計時。隨后聲波信號一直在空氣中傳播，遇到障礙物會反射回來，當反射回來的信號到達接收頭時，此時回想信號端會由高電平變?yōu)榈碗娖剑Ｖ褂嫊r。此時我們就可以算出檢測的距離S=340*(t1t2)/2 ( t1為開始計時時間，t2為停止計時時間，注意距離為一邊的距離，所以時間應該除以2)。 電機驅動器控制和接線本項目選用的是一