【文章內(nèi)容簡介】 檢測到有彎道時將結束。（2）特殊路徑的行進 用于特殊路徑的慢速前進，如在小車的行走中，由于導航白線折彎，前置傳感器丟失了白線，小車減速行走，當中置傳感器檢測到白線后，根據(jù)時間的長短來判定，使小車向探測到白線的哪一個中置傳感器方向轉(zhuǎn)彎，直到兩個前置傳感器回到白線上，當前置傳感器檢測到白線將結束此過程。其特點是兩個前置傳感器同時在線外的時候，小車自動旋轉(zhuǎn)尋回直線。（3）左轉(zhuǎn)彎時 用于向左的轉(zhuǎn)彎，當小車在行進過程中需要左轉(zhuǎn)彎時，此時小車左邊的中置傳感器探測到白線，會使小車向左轉(zhuǎn)彎，直到兩個前置傳感器回到白線上，前置傳感器檢測到白線將結束整個過程。（4）右轉(zhuǎn)彎時 用于向右的轉(zhuǎn)彎，當小車在行進過程中需要右轉(zhuǎn)彎時，此時小車右邊的中置傳感器探測到白線，會使小車向右轉(zhuǎn)彎，直到兩個前置傳感器回到白線上，前置傳感器檢測到白線將結束整個過程。（5）停車時 用于停車，最后結束。 本章小結本章是自動導引小車總體設計，主要針對機構部分和電控部分作了詳細的說明，電控分別對傳感器、控制部分和執(zhí)行部分進行了討論和分析，以及紅外傳感器和超聲波傳感器的選擇以及確定詳細的規(guī)格進行了說明，還有傳感器的布局參數(shù)分析。第三章 AGV機械部分的設計 AGV機械結構的設計自動導引小車在機械設計的總體規(guī)劃根據(jù)不同的應用場合，它的外觀造型是尤為重要。如果小車的造型完美大氣，那么在工作場合會給繁忙的人們一種很好的親和力和一定的安全感，緩解人們緊張的心里狀況可能會有所幫助。所以在小車機械結構設計中，需要注意它的外觀造型。自動導引小車的整車框架是用來裝配零件的主要的支撐支架，也是小車在運行過程中比較重要的一個裝置，其主要分為兩部分：第一部分是主框架結構，是一個垂直的用于各種控制和通信設備的安裝框架，也就是立體型的框架結構。；第二個部分是副框架結構，驅(qū)動電機和各種傳感器，還有小車的輪子就安裝在副框架上。為了維修和拆卸的方便，主框架結構和副框架結構之間的聯(lián)結是可拆卸的。自動導引小車的整車框架小車的主要部分，其對小車的整個車的精度有非常大的影響，所以在設計過程AGV小車應保證：(1)整個車的強度和剛度應該符合其加速和承載時的要求。(2)確保小車強度和剛度的前提下來降低車身重量，這樣一來可以更多加大小車的承載貨物的多少。(3)為了使不發(fā)生側(cè)翻或者危險的側(cè)傾，盡量降低小車的重心。(4)防止與其他物體發(fā)生碰撞，小車外面輪廓盡量不要出現(xiàn)突出的部分。所以為了更好地滿足實際任務的需要，自動導引小車設計參數(shù)及性能指標設計為：外型尺寸：額定載重：承載高度：行走車速：最高時速設定為 正常運行時速設定為 。 機械傳動方式：三輪布置結構和四輪布置結構（本次設計采用四輪布置結構）充電方式：外置充電器車輪直徑：自動導引小車體外部其它一些輔助系統(tǒng)安裝會對小車行駛和轉(zhuǎn)向造成一定的影響，為了使不發(fā)生側(cè)翻或者危險的側(cè)傾，盡量降低小車的重心。圖為車體實物外型。圖31小車車體實物外型 AGV小車機械結構與建模自動導引小車機械結構尤為重要的部分，也是其核心的部分是它的輪系結構。小車的最大運行速度、最小轉(zhuǎn)彎半徑以及小車的運行在導引路徑的精度的準確性等都受到了其輪系結構的直接影響。驅(qū)動輪、從動輪和轉(zhuǎn)向機構是AGV小車輪系結構的主要組成部分，現(xiàn)在的AGV小車的常見結構根據(jù)AGV小車不同的適用場合的不同以及性能的要求的不同現(xiàn)在比較常見的輪系結構有三輪布置的結構和四輪布置的結構。利用前輪來進行轉(zhuǎn)向和驅(qū)動輪的小車其輪系結構是三輪布置的結構，利用兩個驅(qū)動輪、差速轉(zhuǎn)向或者前面兩個輪子進行轉(zhuǎn)向的小車其輪系結構是四輪布置的結構。 三輪布置的AGV小車結構與其建模三輪布置結構的自動導引小車的結構布局具有優(yōu)點是其機構的組成比較簡單，只要考慮車體的重心位置的合理性就可以了，而且車輪與地面的是否可以接觸不需要特殊的其它設備來保持，主要原因是三輪布置結構的小車前輪是一個自由輪，兩個后輪差速進行驅(qū)動。如圖32所示：圖32三輪布置結構圖用三維軟件Pro/E對小車建模：（1）打開pro/e軟件,點擊【 文件 】【 新建 】【 零件 】【 實體 】【mmns_part_solid】確定。然后選擇FRONT作為草繪基準平面，通過拉伸特征建立如圖33所示車架的實體結構：圖33（2）選擇合適的基準平面，通過拉伸特征，鏡像特征建立如圖34所示的車輪、支架、軸的實體結構： 圖34（3）選擇選擇合適的基準平面，通過拉伸特征，鏡像特征，旋轉(zhuǎn)特征，【掃描】【伸出項】特征建立如圖35所示的轉(zhuǎn)向輪電機、前輪、皮帶輪、主動輪電機、梯形帶、軸承支架實體的結構：圖35 三輪布置效果圖 三輪布置的結構的實體效果圖如圖35，其一般用兩個后輪作為其定向輪保持不變，前面的一個輪子不僅用來驅(qū)動AGV小車的行駛，而且還用來AGV小車的轉(zhuǎn)向功能（可以轉(zhuǎn)動的萬向輪），所配備的兩個電機：一個裝配在萬向輪是用來驅(qū)動小車的交流減速電機；另一個裝配在車架上的是用來控制小車方向的精度比較高的步進電機，所以三輪布置的前輪可以說是一個組合輪。由上我們可以得知三輪布置結構的小車的輪系結構機動性比較好，這種結構通常用在路面不好的地方，其行走的方式以拖動型為主。三輪布置的優(yōu)點是機械構造和控制系統(tǒng)都比較簡單，單價不怎么高，但是由于兩個從動輪不能夠定向，通常把導向傳感器裝在整車的后邊，向前的行走通常是三輪布置結構；其次由于三輪布置的結構是由3個輪子來支撐整車，因而在載重的時候應把貨物放在盡量放在小車的中心或者是后輪方向的地方，便能比較好的保持小車在行進過程中的平衡性。但是三輪布置的缺點是如果AGV小車在運行的過程中速度相對比較快，那么小車會受離心力的作用很容易發(fā)生側(cè)翻的危險，所以三輪布置的結構應用于低速場合將比較合適。 四輪布置的AGV小車結構與其建模目前很多自動導引小車其輪系結構采用的是四輪布置的結構，其通常以從動輪作為為轉(zhuǎn)向輪，驅(qū)動輪作為定向輪或者轉(zhuǎn)向輪為驅(qū)動輪兩種方式。跟三輪建模一樣，打開pro/e軟件,點擊【 文件 】【 新建 】【零件】【實體】【mmns_part_solid】確定，選擇FRONT作為草繪基準平面。然后選擇選擇合適的基準平面，通過拉伸特征，鏡像特征，旋轉(zhuǎn)特征，【掃描】【伸出項】特征建立四輪布置結構的小車。第一種：從動輪為轉(zhuǎn)向輪，驅(qū)動輪為定向輪，如圖36所示：圖36 四輪布置結構圖（1）從動輪作為為轉(zhuǎn)向輪，驅(qū)動輪作為定向輪這種布置的四輪輪系結構是現(xiàn)在比較多的一種結構，圖37是這種輪系結構的效果圖。與普通汽車的車身結構，在圖中我們可以看出小車前面兩個輪子為萬向輪，它在這里作為轉(zhuǎn)向輪來使用，在這里小車的轉(zhuǎn)向角度通過步進電機來進行比較精確的控制，其轉(zhuǎn)向傳動可以用傳動帶或者連桿；小車后面兩個輪子為兩個定向輪，在這里其作為驅(qū)動輪來使用，這兩個定向輪的驅(qū)動可以用兩個電機分別進行，也可以在一個電機上安裝差速器來實現(xiàn)。使用兩個電機的優(yōu)點是當小車在運行的過程中有一個主動輪沒有接地空轉(zhuǎn)，那么另外的一個電機提供的驅(qū)動力可以使小車繼續(xù)正常工作。圖37 四輪布置效果圖（1）由于小車的后面兩個輪子是驅(qū)動輪，那么兩個前輪轉(zhuǎn)向的角度不要過大，但在小車轉(zhuǎn)向角度要求不高時候可以用連桿傳動機構來進行轉(zhuǎn)向。采用這種四輪布置結構的AGV小車的操作控制很簡單，機械結構也不怎么復雜，但它一般用于單向的運行，再加上后端作為驅(qū)動輪，所以四輪布置結構的小車最小轉(zhuǎn)彎半徑是比較大的。第二種：轉(zhuǎn)向輪為驅(qū)動輪，如圖38所示：圖38 四輪布置結構圖（2）以轉(zhuǎn)向輪為驅(qū)動輪的輪系結構的自動導引小車現(xiàn)在企業(yè)使用的叉車的結構是差不多的，所以這種輪系結構的小車也是市場比較常見的，其四輪布置效果圖如圖39所示。在圖中我們可以看出，這種輪系結構的AGV小車前面兩個主動輪即萬向輪的轉(zhuǎn)向角度用交流步進電機來進行控制，還可以在在兩個主動輪分別裝備有驅(qū)動電機，這兩個驅(qū)動電機是用來驅(qū)動輪子以帶動小車運行。為了保證兩個輪子的轉(zhuǎn)向的角同向且角度相同，可以用連桿傳動機構來進行轉(zhuǎn)向，當AGV小車的轉(zhuǎn)彎半徑要求不怎么大時可用轉(zhuǎn)向電機帶動同步帶傳動進行轉(zhuǎn)向。圖39 四輪布置圖效果圖（2）由于此輪子結構的AGV小車的前輪不僅是驅(qū)動輪又是轉(zhuǎn)向輪，那么它的后輪部分的機械結構相對前輪來說簡易了許多。為了增加小車的平穩(wěn)性，在其后面裝備一個減震結構，減震結構如圖310所示。與車體骨架相連的是一個活動臂，活動臂與小車的部分減震的阻尼彈簧向連接，當小車行走在路面不平的地段時，通過活動臂與阻尼彈簧的共同作用，可以減輕小車的抖動，也可以避免其上面貨物的滑落。還有為了減少小車的轉(zhuǎn)彎半徑，所以后面的兩個輪子即從動輪不能同軸轉(zhuǎn)動，必須使內(nèi)側(cè)和外側(cè)的車輪存在速度差可以解決這一問題，因而這種四輪布置的輪系結構小車在驅(qū)動和轉(zhuǎn)向控制上一般都是比較自如的，比較小的轉(zhuǎn)彎半徑都是能夠適應的。相對于第一種四輪布置的結構來說，第二種必然增加了整車的小車機械部分的復雜性，所以這種結構的小車整車重量和成本都是比較高的。圖310減震結構車體外飾的設計也是一個比較重要的一個單元，考慮到小車維護和修理的方便性，其結構形式和安裝方法應簡單。自動導引小車車體面板采用的是塑料的PVC板，厚度為2mm，之所以用PVC板的原因是它的加工和安裝都是比較簡單的，而于固定硬件電路板都是很方便的。小車車身外部周圍應盡量不要有突出的部分，這樣可以避免不必要的碰撞。小車車身顏色也是比較重要的，容易出現(xiàn)危險的地方應該用比較鮮亮醒目的顏色（比如車架可以用紅色），其它地方的顏色應盡量靠近所工作環(huán)境的效果。 伺服驅(qū)動電動機的選取及其參數(shù)自動導引小車動力來源是蓄電池，由蓄電池給電機提供能量來驅(qū)動小車的運行。小車的驅(qū)動力是由伺服驅(qū)動電機是用來控制的，為整個小車提供動力，所以伺服電機的選取與小車的運動狀態(tài)，即小車的運行快慢，以及所產(chǎn)生的扭矩和驅(qū)動力有很大的關系。交流電機的控制系統(tǒng)比較簡單，速度也比較方便調(diào)節(jié)，不需要逆變器，由于自動導引小車在工作的時候所需的功率并不是特別的大，所以本次設計采用的是交流伺服電機。本次設計的自動導引小車的載重量為，設正常運行的速度為，速度最高時為。伺服電機的選取過程：（1）選擇電機的容量電動機所需要的功率 由式 因此： 由電動機到AGV小車輪軸的總效率 式中：是滾動軸承，是齒輪傳動，是聯(lián)軸器，是輪軸的傳動效率。取 ），（不包括軸承效率），，則 所以 （2）確定電動機的轉(zhuǎn)速輪軸工作轉(zhuǎn)速為：二級圓柱齒輪減速器傳動比為，那么總的傳動比合理范圍為。所以電動機轉(zhuǎn)速的可選范圍為:—AGV小車車輪前進所需功率，；— 電動機到AGV小車輪軸的總效率；—AGV小車的運行阻力，即牽引力，；（由第四章計算的到為）— AGV小車輪的線速度，；— AGV小車車輪直徑。綜上所述，本次自動導引小車的設計選擇額定功率的交流伺服電機作為其驅(qū)動電機，所采用的交流伺服電機品牌是ADTECH，型號:ACH13150A。ACH13150A伺服電機高速力矩，平穩(wěn)性好，低噪音，低震動，精度高，外觀精美而且易于安裝。下圖311是ACH13150A交流伺服電機實物圖：圖311 ACH13150A電機下表31為ACH13150A電機的參數(shù)：表31 ACH13150A電機參數(shù)型號 ACH13150A額定功率（KW）相數(shù)、線電壓（V）3相220V額定轉(zhuǎn)速（rpm)1500rpm最高轉(zhuǎn)速（rpm）1750rpm最高機械轉(zhuǎn)速（rpm）2000rpm額定轉(zhuǎn)矩（）最大轉(zhuǎn)矩（）17額定線電流（A）3轉(zhuǎn)子慣性（）12而自動導引小車在轉(zhuǎn)向的時候所需要的動力不怎么大，轉(zhuǎn)向電機可以選用功率相對小點的，所以直接選取60JSF系列伺服電機，即型號為JSF 604030DF1000作為轉(zhuǎn)向電機（圖312為其轉(zhuǎn)向電機實物圖），JSF 604030DF1000電機的調(diào)速范圍寬，低噪音，高效率，運行平穩(wěn)，高性能釹硼磁鋼設計能提供3倍以上峰值扭矩。圖312 轉(zhuǎn)向電機下表32為JSF 604030DF1000電機的參數(shù)：表32 JSF 604030DF1000電機參數(shù)電 機型 號額定功率(W)電壓(VDC)電流(A)額定轉(zhuǎn)速(Rpm)額定扭矩(Nm)峰值扭矩(Nm)JSF 604030DF1000400723000（3）聯(lián)軸器和鍵的選擇通過電動機和減速器的結構尺寸來決定取載荷系數(shù),那么聯(lián)軸器的計算轉(zhuǎn)矩為通過計算轉(zhuǎn)矩、最小軸徑、軸的轉(zhuǎn)速，查標準或手冊，選用彈性柱銷聯(lián)軸器，電動機和減速器之間的聯(lián)軸器型號