【正文】 走模塊、導(dǎo)向傳感器、微處理器、通訊裝置、移載裝置和蓄電池等構(gòu)成，如圖1所示。無徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式中，地圖導(dǎo)向方式是在無軌小車的計(jì)算機(jī)中預(yù)存距離表（地圖），通過與測(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。無軌小車按引導(dǎo)方式和控制方法的分為有徑引導(dǎo)方式和無徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式。無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。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。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，安全性好，但承載力小。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。 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軌兩種。最早期的AGV是鋪軌式的，車體在預(yù)設(shè)的鐵軌上行駛，利用通信設(shè)備控制它的行駛或停止，并沒有涉及到傳感器。我國臺(tái)灣省曾委托ADLITTLE咨詢公司編制“2000年新興工業(yè)規(guī)劃”，把開發(fā)研制AGVS列為第一類出口導(dǎo)向型優(yōu)先發(fā)展的自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)。特別在汽車制造業(yè)得到廣泛應(yīng)用。60年代AGVS從自動(dòng)化倉庫進(jìn)入到柔性加工系統(tǒng)(FMS)。1956年英國人組成了以電磁感應(yīng)導(dǎo)向的簡(jiǎn)易AGVS，從此60年代傳到了美國。主要應(yīng)用于柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)（以AGV作為活動(dòng)裝配平臺(tái)）、自動(dòng)化立體倉庫以及其他一些行業(yè)作為搬運(yùn)設(shè)備。自動(dòng)導(dǎo)引車（automatic guided vehicle，AGV），是一種集聲、光、電、計(jì)算機(jī)為一體的簡(jiǎn)易移動(dòng)機(jī)器人。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。AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車結(jié)構(gòu)系統(tǒng)設(shè)計(jì)畢業(yè)設(shè)計(jì)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。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。在結(jié)構(gòu)上有類似于有人駕駛車，只不過它的行駛是在車載微電腦的控制下完成的。最早的自動(dòng)搬運(yùn)車是1913年福特汽車公司用在底盤裝配上，代替了原來的輸送機(jī)，使原裝配時(shí)的12小時(shí)28分縮短了1小時(shí)33分。1959年日本也從這時(shí)開始引進(jìn)AGVS技術(shù)。70年代AGV作為生產(chǎn)組成部分而進(jìn)入了生產(chǎn)系統(tǒng)，從而使AGV得到了迅速發(fā)展。 我國是從1976年起重機(jī)械研究所研制出第一臺(tái)ADB型AGV；北京郵電部郵政科學(xué)技術(shù)研究所為上海新火車站郵政樞紐、濟(jì)南軍區(qū)倉庫研究試制的WZC及WZC一1兩種AGV，1991年也投入了運(yùn)行；中科院沈陽自動(dòng)化研究所1993年4月在北京新技術(shù)展覽會(huì)上介紹了自行研制的SIA7—AGV一1型載重300公斤的自主導(dǎo)引小車，在沈陽某廠試用；1992年天津理工學(xué)院研制的帶電纜光導(dǎo)AGV。2000年世界自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)需求量為700億美元，臺(tái)灣達(dá)到36億美元。隨著傳感器技術(shù)的飛速發(fā)展，各種各樣的傳感器被使用在AGV中，AGV利用傳感器感知周圍事物的信息，控制機(jī)車的運(yùn)動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)真正意義上的自動(dòng)導(dǎo)引。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。有軌小車如圖所示。有軌小車如圖所示。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，小車通過電磁信號(hào)或光信號(hào)檢測(cè)出自己的所在位置，通過自動(dòng)修正而保證沿指定路徑行駛。這種引導(dǎo)方式非常靈活，但精度低。其中，微處理器是車的控制核心部分，它把車的各個(gè)部分有機(jī)地聯(lián)系在一起，它不僅控制整個(gè)車的運(yùn)行，而且，還通過通訊系統(tǒng)接收地面管理站傳來的各種指令，并不斷地把車的所處位置、運(yùn)行狀況等信息返回給地面站。移載方式有手動(dòng)和自動(dòng)2種，根據(jù)需要可以配置貨叉、升降平臺(tái)、輥?zhàn)虞斔蜋C(jī)、外伸形貨叉、機(jī)械手等設(shè)備。目前各大高校教學(xué)演示、自動(dòng)化車間及物流配送業(yè)的用戶對(duì)我們的AGV產(chǎn)品反應(yīng)良好！該產(chǎn)品也廣泛應(yīng)用的行業(yè)還包括煙草、汽車制造、家電、金融系統(tǒng)等多個(gè)領(lǐng)域。 只要改變一下導(dǎo)向程序，就可以很容易地改變、修正和擴(kuò)充AGV的移動(dòng)路線。(2)實(shí)時(shí)監(jiān)視和控制。此外，還可以為緊急需要服務(wù)，向計(jì)算機(jī)報(bào)告負(fù)載的失效、零件錯(cuò)放等事故。不管小車在何處或處于何種狀態(tài)，運(yùn)動(dòng)或者靜止，計(jì)算機(jī)都可以用調(diào)頻法通過它的發(fā)送器向任一特定的小車發(fā)出命令，且只有響應(yīng)的那一臺(tái)小車才能讀到這個(gè)命令，并根據(jù)命令完成某一地點(diǎn)到另一地點(diǎn)的移動(dòng)、停車裝料、卸料、再充電等一系列的動(dòng)作。AGV能以低速運(yùn)行，一般在10～70 m／min范圍內(nèi)操作。有的AGV上面還安裝了定位精度傳感器或定中心裝置，可保證定位精度達(dá)到177。30 mm，從而避免了在裝卸站或在運(yùn)動(dòng)過程中小車與小車之間發(fā)生碰撞，以及工件卡死的現(xiàn)象。AGV的顯著特點(diǎn)是無人駕駛，AGV上裝備有自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)，可以保障系統(tǒng)在不需要人工引航的情況下就能夠沿預(yù)定的路線自動(dòng)行駛，將貨物或物料自動(dòng)從起始點(diǎn)運(yùn)送到目的地。AGV一般配備有裝卸機(jī)構(gòu)，可以與其他物流設(shè)備自動(dòng)接口，實(shí)現(xiàn)貨物和物料裝卸與搬運(yùn)全過程自動(dòng)化。表31 AGV的類型和應(yīng)用AGV的類型AGV的應(yīng)用1. 電磁感應(yīng)引導(dǎo)式AGV1．倉儲(chǔ)業(yè)2. 激光引導(dǎo)式AGV2．制造業(yè)3. 視覺引導(dǎo)式AGV3．郵局、圖書館、港口碼頭4．鐵磁陀螺慣性引導(dǎo)式AGV4．煙草、醫(yī)藥、食品、化工5．光學(xué)引導(dǎo)式AGV5．危險(xiǎn)場(chǎng)所和特種行業(yè)AGV自動(dòng)導(dǎo)引小車的引導(dǎo)原理是根據(jù)自動(dòng)導(dǎo)引小車行走的軌跡進(jìn)行編程，數(shù)字編碼器檢測(cè)出的電壓信號(hào)判斷其與預(yù)先編程的軌跡的位置偏差，控制器根據(jù)位置偏差調(diào)整電機(jī)轉(zhuǎn)速對(duì)偏差進(jìn)行糾正，從而使自動(dòng)導(dǎo)引小車沿預(yù)先編程的軌跡行走。 小車采用兩后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)差速轉(zhuǎn)向，兩前輪為萬向輪的四輪結(jié)構(gòu)形式。 （1）車體 包括底盤、車架、殼體和控制室和相應(yīng)的機(jī)械電氣結(jié)構(gòu)如減速箱、電機(jī)、車輪等所組成，是AGV的基礎(chǔ)部分。車架常用鋼構(gòu)件焊接而成，重心越低越有利于抗傾翻。 （2）車架 車架是整個(gè)AGV小車的機(jī)體部分，主要用于安裝輪子、光感應(yīng)器、伺服電機(jī)和減速器。對(duì)于車架的設(shè)計(jì)，要有足夠的強(qiáng)度和硬度要求，故車架材料選用鑄造鋁合金，牌號(hào)為6061。 （3）車輪車輪采用實(shí)心橡膠輪胎。前面兩個(gè)隨動(dòng)輪為旋轉(zhuǎn)式隨動(dòng)輪，起支承和平衡小車的作用。主要用來裝載箱體類零件，運(yùn)送物料等. （5） 驅(qū)動(dòng)裝置驅(qū)動(dòng)AGV運(yùn)行并具有速度控制和制動(dòng)能力的子系統(tǒng)。驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)一般為閉環(huán)方式與開環(huán)方式，前者以伺服直流電機(jī)為主，后者以步進(jìn)電機(jī)為主。用來驅(qū)動(dòng)車體、車上附屬裝置，如控制、通訊、安全等。如充電間頻率發(fā)生器、自動(dòng)門、計(jì)算機(jī)室、通訊裝置以及工作環(huán)境所需裝置的動(dòng)力等。常用直流電壓為12伏、24伏、48伏及72伏。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。1981年美國通用公司開始使用AGV，1985年AGV保有量500臺(tái)，1987年AGV保有量3000臺(tái)。目前國內(nèi)總體看AGV的應(yīng)用剛剛開始，相當(dāng)于國外80年代初的水平。這說明AGV有一個(gè)潛在的廣闊市場(chǎng)。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。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)。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)萬向輪轉(zhuǎn)向。圖21 傳動(dòng)方案一方案二：采用四輪布置結(jié)構(gòu)。直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過減速器后直接驅(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。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。伺服電動(dòng)機(jī)的主要參數(shù)是功率(KW)。運(yùn)動(dòng)參數(shù)： AGV行走的速度為100mm/s，則車輪的轉(zhuǎn)速為 （21）電機(jī)的轉(zhuǎn)速 選擇蝸輪蝸桿的減速比 i=62 （22）自動(dòng)導(dǎo)引小車的受力分析： 圖23 車輪受力簡(jiǎn)圖小車車架自重為P （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 ， ， （25） ， （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 （27） （28）其中δ滾動(dòng)摩阻系數(shù)，查表52，δ=2～10，取δ=6mm 牽引力F為 （29） 圖24 后輪受力 圖25 摩擦系數(shù) 181。3） 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)。60mm 石墨電刷 80W 匹配條件為 （212）即 慣量 （213）其中為伺服電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)子慣量 故電機(jī)滿足要求。這個(gè)最大空載加速轉(zhuǎn)矩就是伺服電動(dòng)機(jī)的最大輸出轉(zhuǎn)矩。圖26 聯(lián)軸器機(jī)構(gòu)圖聯(lián)軸器采用安全聯(lián)軸器，銷釘直徑d可按剪切強(qiáng)度計(jì)算，即 （216）銷釘材料選用45鋼。根據(jù)GB/T 100851988的推薦，采用漸開線蝸桿(ZI)。蝸輪用灰鑄鐵HT200制造，采用金屬模鑄造。蝸輪輪齒因彎曲強(qiáng)度不足而失效的情況，多數(shù)發(fā)生在蝸輪齒數(shù)較多或開式傳動(dòng)中。由于轉(zhuǎn)速不高，沖擊不大，可取動(dòng)載系數(shù)KV=,則 （223）由表118得，蝸輪的基本許用彎曲應(yīng)力 假設(shè) 3176。48，蝸輪的當(dāng)量齒數(shù) （224）根據(jù)，從圖1119中可查得齒形