自动引导小车(AGV)的结构设计
自动导引小车AGV的结构设计及自主移动规划
自动导引小车AGV的结构设计及自主移动规划一、概述自动导引小车（AGV，Automated Guided Vehicle）是一种具备自主导航、定位、移动、避障以及作业执行等功能的智能移动设备。
在现代工业生产和物流领域，AGV以其高效、灵活、精确的特点，被广泛应用于物料搬运、仓储管理、生产线自动化等场景，有效提升了生产效率和物流管理水平。
AGV的结构设计是其实现自主移动和作业功能的基础。
一个典型的AGV通常由车身、驱动系统、导航系统、传感器系统、控制系统以及作业执行机构等部分组成。
车身是AGV的承载平台，驱动系统负责提供动力并实现移动，导航系统确保AGV能够按照预设路径或指令进行自主导航，传感器系统用于感知周围环境并实现避障，控制系统则负责协调各部分的工作，实现AGV的自主移动和作业执行。
自主移动规划是AGV实现高效、准确移动的关键。
AGV需要通过路径规划算法，根据任务需求、环境信息以及自身状态，规划出最优的移动路径。
同时，AGV还需要具备实时避障能力，能够在遇到障碍物时及时调整移动路径，确保安全、顺畅地完成作业任务。
对AGV的结构设计及自主移动规划进行研究，不仅有助于提升AGV的性能和稳定性，还有助于推动工业生产和物流领域的自动化、智能化发展。
本文将从AGV的结构设计和自主移动规划两个方面进行深入探讨，为AGV的研发和应用提供有益的参考和借鉴。
1. AGV的定义与功能自动导引小车（Automated Guided Vehicle，简称AGV）是一种装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的路径自动行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。
AGV是现代物流系统中的一种高效、灵活、智能的运输设备，广泛应用于制造业、仓储业、港口、机场等领域。
运输功能：AGV能够根据系统指令，自动将物料或产品从起点运输到终点，完成物料的搬运工作。
AGV的载重能力可以根据实际需求进行选择，从几百公斤到几吨不等。
导航功能：AGV通过内置的导航系统，如激光导航、电磁导航、视觉导航等，实现精确的路径规划和跟踪。
顶升式AGV结构设计
编号毕业设计题目顶升式AGV结构设计本科毕业设计（论文）诚信承诺书本人郑重声明：所呈交的毕业设计（论文）（题目：顶升式AGV结构设计）是本人在导师的指导下独立进行研究所取得的成果。
尽本人所知，除了毕业设计（论文）中特别加以标注引用的内容外，本毕业设计（论文）不包含任何其他个人或集体已经发表或撰写的成果作品。
作者签名：年月日（学号）：顶升式AGV结构设计摘要顶升式AGV全称自动导引小车，它是在计算机控制下，通过数字图像处理装置导引并沿设定的路径运行完成作业的无人驾驶自动小车，伺服驱动，顶升执行机构。
它为现代制造业、现代物流提供了一种高度柔性化和自动化的运输方式。
本文介绍了AGV在国内外的发展现状和应用情况，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，设计了顶升式AGV。
其中研究内容包括以下几个方面：1.论述了AGV系统的组成、视觉导引方式及原理。
2.介绍AGV车体机械机构设计，并根据小车驱动方式和工作要求，对电机、蓄电池等进行了设计和选型。
3.根据AGV系统的控制和工艺要求，对其执行机构顶升装置进行了设计。
4.在总结全文的基础上，对顶升式AGV的设计和研究提出了展望。
关键词：AGV，视觉导引，顶升装置JACK-UP TYPE AGVAbstractJack-up type AGV full name is Automatic Guided Vehiele,it is under the control of the computer,the digital image processing device guiding and along a set path running finish homework unmanned automatic vehicle，servo drive,lifting execting machanism.It is a modern manufacturing industry,modern logistics to provide a highly flexible and automatic mode of transport.This paper introduces the AGV in the domestic and foreign development status and application situation,on this foundation,combining the subject of graduation design requirements,design of jack-up type AGV.The research contents include the following aspects:1.The discusses the AGV system composition, visual guidance mode and principle.2 Introduction to AGV body of mechanism design, and in accordance with the car driving mode and work requirements, the motor, batteries for the design and selection of.3 According to AGV system control and process requirements, the executive mechanism lifting device is designed.4.On the base of summarizing the dissertation, the jacking type AGV puts forward the design and research prospect.Key Words: AGV, vision guidance, jack-up device目录摘要 (i)Abstract (ii)第一章绪论 (1)1.1 AGV概述 (1)1.2 AGV在国际国内的发展及应用 (1)1.2.1 AGV的发展 (1)1.2.2 AGV的应用 (2)1.3 AGV 的分类及引导方式 (3)1.4 顶升式AGV (4)1.5 毕设任务 (4)第二章 AGV的总体设计 (5)2.1 视觉导引 (5)2.2 轮系的布局和选用 (6)2.3 差速控制原理 (7)2.4 顶升式AGV结构组成 (8)2.5 电池的选择 (9)第三章顶升式AGV详细设计 (11)3.1 车架的结构设计 (11)3.2 驱动系统设计 (11)3.2.1 驱动电机电机的选择及扭矩和转矩计算 (11)3.2.2 一体式驱动轮 (15)3.2.3 传动齿轮设计 (16)3.2.4 传动轴设计 (20)3.3 顶升装置机构设计 (21)3.3.1 顶升机构选择 (21)3.3.2 液压式顶升机构工作原理 (22)3.4 动力系统总设计 (23)第四章总结与展望 (25)4.1 本文总结 (25)4.2 研究展望 (25)参考文献 (26)致谢 (27)第一章绪论1.1 AGV概述自动引导小车 (Automated Guided Vehicle ，简称 AGV)，指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为动力来源。
自动引导小车(AGV)的结构设计-开题报告
毕业设计（论文）开题报告1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写2000字左右的文献综述：文献综述摘要简要地介绍了自动引导小车的现状和定义以及所涉及的技术，列举了典型的机械结构特点，综合阐述了自动引导小车的关键技术，并对自动引导小车的发展进行展望，最后总结了研究本科题的意义。
关键词定义结构特点技术展望随着工业自动化、计算机集成系统技术的提高、柔性制造系统(FMS)和物流业的发展[1]，无人搬运车系统（简称AGVS)已成为柔性制造系统和自动化仓储系统中物流运输的有效手段[2]。
无人搬运车系统的核心设备是无人搬运小车（AGV)[3]，载重量从几十公斤到上百吨，在港口、码头、机床、化工、汽车、家电、军械、邮政、电工、飞机制造和自动化仓储系统等场所得到了广泛应用[4]。
1. AGV的定义自动引导小车简称为AGV，是英文Automated Guided Vehicle 的缩写。
AGV是采用自动或人工方式装载货物，按设定的路线自动行驶或牵引着载货台车到指定的地点，再用自动或人工方式装卸货物的工业车辆[5]。
按日本JISD6801的定义：AGV是以电池为动力源的一种自动操纵行驶的工业车辆。
AGV只有按物料搬运作业自动化、柔性化和准时化的要求，与自动导向系统、自动装卸系统、通信系统、安全系统和管理系统等构成自动导向车系统（AGVS）才能真正发挥作用[6]。
2. AGV的结构AGV的各组成部分一般有：导向系统、车体、蓄电池及充电装置、驱动装置、转向装置、移栽装置、控制与通信系统、安全装置。
导向系统是AGV的核心部分，用来保证AGV按设定的路线自动行驶[7]。
车体由车架、减速器、电动机、车轮等组成，车架常采用焊接刚结构，要求有足够的刚性。
蓄电池常采用24V或48V直流工业蓄电池，供电周期为20h左右[8]。
驱动装置由车轮、减速器、制动器、电动机及速度控制器等部分组成，并由计算机或人工进行控２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：1 本课题要研究的问题本课题主要研究的是自动引导小车的结构和系统设计，通过查阅相关资料后，对自动引导小车的结构有了一定的了解，因此要完成此次设计主要考虑以下几个方面的设计问题：（1）确定传动方案（2）蜗轮蜗杆的设计（3）轴的设计（4）控制系统的设计2 拟采用的研究手段通过观察研究，自动引导小车的结构和系统主要包含以下几部分的设计：（1）确定传动方案通过查阅相关资料，在三轮机构与四轮机构之间比较，三轮机构虽然成本较低，但没有四轮机构的较大的负载能力及较好的平稳性。
轻型自动无轨输送车结构设计 毕业设计论文
摘要轻型自动无轨输送车又称为自动引导小车,AGV----Automatic Guided Vehicle，是一种装备有独立动力源，有自动导向系统的无人驾驶的无轨输送车。
它是一个集软、硬件为一体的自动化系统，它集成了计算机、自动控制、电子、图像处理、通信、机械等多个学科技术。
随着工业自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。
它也在加快物流、降低成本、缩短生产周期、提高经济效益等方面都有显著的作用，得到越来越广泛的应用。
AGV是以微控制器为控制核心、装有非接触导引装置、以蓄电池为动力的无人驾驶自动导引输送车，其自动作业的基本功能是导向行驶、按址停车。
作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备，AGV已经得到了越来越广泛的应用，因此对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。
本文介绍了AGV的分类、在国内外的发展现状以及应用，在此基础上，结合毕业设计的课题要求，进行了轻型自动无轨输送车整体结构设计。
其研究内容主要包括以下几个方面:1.论述了AGV系统的组成、路径导引方式及原理。
2.介绍了AGV车体机械结构的设计，并根据小车的驱动方式和工作要求，对底盘、电机、蓄电池等进行了设计和选型。
3.对机械结构中所涉及的零部件进行了校核和选择。
4.在总结全文的基础上，对AGV小车的设计和研究提出了展望。
关键字：自动无轨输送车；行走策略；结构设计；柔性制造系统；AbstractLight automatic trackless transport vehicle is also known as the automatic guided vehicle is an unmanned carrier equipped with an independent power source and automatic guidance system.Automatic Guided Vehicle(AGV)system is an automated system consists of software and hardware．It includes several technologies，such as computer,automatic control，electronic，image processing，communication,machinery and so on.With the growing of Factory Automation,Computer Integrated Manufacture System and extensive application of Flexible Manufacture System、Automatic Warehouse,the application field and technical level of AGV which contact and adjust the discrete logistics system,make the mission continuous,has greatly enlarged and improved.It also has a significant role in speeding up the logistics，reducing costs，shorting the production cycle and enhancing economic efficiency．Therefore，AGV has been more and more widely application．AGV is the unmanned driver automatic guided vehicle which has its untouched guided equipment,its control center is the microcontroller and storage battery is driving power,its basic function of automatic action is guided driving,recognizing the address to stop precisely.As the valid measure of contemporary logistics processing automation and the key equipment of flexible manufacture system,the AGV has already got more and more extensive application,so that the research on AGV has very important theory meaning and realistic meaning.This paper introduces the classification of AGV,development status at home and abroad as well as the application,on this basis,combined with the subject of graduation design requirements,the light automatic trackless transportation car overall structure design.The research content mainly includes the following:1.The constitution of AGV system,the path guided means and their principles were discussed.2.The design of AGV mechanical structure was introduced,in terms of driving manner and working requests,the type of the chassis, electrical motor and storage battery etc.was chosen and designed.3.The components are checked and selection.4.On the base of summarizing the dissertation,the development prospect of AGV research was put forward.Key words:Automatic trackless transport vehicle；Running strategy；configuration design；flexible manufacturing system；1绪论 (5)1．1概述 (5)1.2轻型自动无轨输送车在国内外的发展现状 (5)1.21国外发展现状 (5)1.22国内发展现状 (6)1.3轻型自动无轨输送车的研究方向 (8)1.4轻型自动无轨输送车的结构组成 (9)1.41引导系统 (9)1.42行走系统 (10)1.43车体系统 (11)1.44车载控制系统 (11)1.5轻型自动无轨输送车的应用 (12)1.51应用特点 (12)1.52应用领域 (13)1.6本课题的提出 (14)1.7本章小结 (14)2轻型自动无轨输送车的总体结构设计 (15)2.1车体部分结构设计 (15)2.1.1车体外轮廓设计 (15)2.1.2车体底盘设计 (15)2.1.3载物篮的设计 (16)2.2传动部分结构设计 (16)2.2.1电机的选择和安装 (16)2.2.2联轴器的选择 (17)2.2.3轴的设计 (18)2.2.4轴承及轴承座的选型与设计 (18)2.3行走部分结构设计 (20)2.4动力部分结构设计与选型 (22)2.5其他部分的选型与安装 (23)2.5.1超声波传感器的选型与安装 (23)2.5.2红外线传感器的选型与安装 (24)2.6本章总结 (25)3结构设计零部件的检验与校核 (25)3.1传动轴的检验与校核 (26)3.2联轴器的检验与校核 (29)3.3轴承的检验与校核 (30)3.4键的检验与校核 (31)3.5固定载物篮角钢的检验与校核 (32)3.6本章总结 (33)4总结与展望 (34)1绪论1．1概述轻型自动无轨输送车又称为自动引导小车,AGV----Automatic Guided Vehicle，它是由美国物流协会定义的。
AGV小车PPT解析ppt课件
2019/11/14
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2 AGV的结构组成
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12
2 AGV
的
结
构
组
成 1—安全挡圈 2、11—认址线圈 3—失灵控制线圈 4—导向探测器
5—转向轮 6—驱动电机 7—转向机构 8—导向伺服电机 9—蓄电池 10—车架 12—制动器 13—驱动车轮 14车上控制器
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• 具有自动移载装置的小车在控制系统的 2019指/11/14挥下能够自动地完成货物的取、放以 10
• 2）无人牵引小车：
• 主要功能是自动牵引装载货物的平板车， 仅提供牵引动力。当牵引小车带动载货 平板车到达目的地后，自动与载货平板 车脱开。
• 3）无人叉车：
• 其基本功能与机械式叉车类似，只是一 切动作均由控制系统自动控制，自动完 成各种搬运任务。
• 2）自重
• 自重是指自动导引搬运车与电池加起来的总重量。
• 3）车体尺寸
• 车体尺寸是指车体的长、宽、高外形尺寸。该尺寸应该与所承载 货物的尺寸和通道宽度相适应。
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5 AGV的主要技术参数
• 4）停位精度 • 指AGV到达目的地址处并准备自动移载
时所处的实际位置与程序设定的位置之 间的偏差值（mm）。这一参数很重要， 是确定移载方式的主要依据，不同的移 载方式要求不同的停位精度。 • 5）最小转弯半径 • 指AGV在空载低速行驶、偏转程度最大 2019时/11/14，瞬时转向中心到AGV纵向中心线的 30
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• 在AGV的运行路线下面埋设导向
电线1，通以3～10KHZ的低压、低频
电流，该交流电信号沿电线周围产
生 磁 场 ， AGV 上 装 设 的 信 号 检 测 器 3
AGV系统方案
AGVAGV是自动导引运输车（Automated Guided Vehicle）的英文缩写。
是指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，AGV属于轮式移动机器人（WMR――Wheeled Mobile Robot）的范畴。
更直接点：AGV就是无人驾驶（Driverless）的运输车。
1、总体方案1.1 A GV输送系统构成AGV输送系统由AGV单车、AGV调度监控系统和其他辅助器材组成。
其中AGV调度监控系统主要由AGV管理监控计算机、AGV调度监控软件以及无线AP、综合布线等组成。
AGV管理监控计算机通过工业以太网络与库物流管理系统计算机进行通信。
AGV管理监控计算机与AGV小车通过无线局域网WLAN进行通讯。
系统结构示意如下图所示：AGV输送系统结构示意图1.2AGV系统输送方案运输过程示意图1.AGV在空闲区等待召唤；2.成品区需要发动机缸体时, 操作人员在呼叫终端呼叫AGV；3.AGV收到呼叫信号后，AGV自动前往半成品（发动机缸体装载区）；4.到达半成品区后，AGV自动装载或者由操作人员人工装载发动机缸体，装载完成后操作人员点击AGV界面上的目的地“成品区”按钮，AGV自动前往成品区；5.AGV到达成品区后，AGV自动卸载或者由操作人员人工卸载发动机缸体，卸载完成后操作人员点击AGV界面上的“空闲区”按钮，AGV前往空闲等待区。
2、方案描述2.1AGV单车2.1.1AGV导引方式本AGV采用基于视觉引导方式，其基本工作原理为：在AGV的行驶路径上粘贴色带作为引导条，在关键节点粘贴二维码作为绝对位置标识，AGV在行驶过程中通过视觉传感器采集图像信息，并通过对图像信息的处理来识别AGV的当前位置，并对下一步的行驶做出规划。
视觉导引AGV相比电磁或光学等非接触自动导引方式，具有很高的识别精度，且路径设置简单、便于维护与改线、不受电磁场干扰、可以方便地识别多工位和路径分支、环境适应性更佳等诸多优点，特别适合于物流自动化和即时柔性生产组织管理。
自动引导小车(AGV)的结构设计
摘要AGV即自动引导小车，它集声、光、电、计算机技术于一体，综合了当今科技领域先进的理论和应用技术。
广泛应用在柔性制造系统和自动化工厂中，具有运输效率高、节能、工作可靠、能实现柔性运输等许多优点，极大的提高生产自动化程度和生产效率。
本文在分析研究国内外AGV现状与发展的基础上，设计了两后轮独立驱动的自动引导小车，其主要工作内容包括：小车机械传动设计、直流伺服电机的选择、AT89C51单片机控制系统硬件电路、运动学分析、控制系统软件设计及圆弧插补程序。
所设计的小车能够实现自主运行、运动轨迹（圆弧、直线）的控制等功能，达到了沿着设定的路线行驶。
关键词自动引导小车单片机控制设计 PWM技术AbstractThe AGV namely Automatic Guided Vehicle, it collect sound, the light, the electricity, the computer technology in a body, and synthesizes the technical domain advanced theory and the application technology. It widespread applied in the flexible manufacturing system and the factory automation, and has the merits of high transportation efficiency, the energy conservation, the work reliable, the flexible transportation. It enormously enhanced production automaticity and production efficiency.Based on the analysis of the domestic and foreign AGV present situation and its development foundation, AGV with two wheel independent drive is designed. The content of the paper includes: design of mechanical structure and drive of the car, the choice of direct current servo motor, the hardware electric circuit of AT89C51 control system, the kinematic analysis, the software design of control system and the procedure of interpolation the circular arc. The designed car can realize the functions of independent movement, the path (circular arc, straight line) control and so on, and has achieved to travel along the hypothesis route.Keywords Automatic Guided Vehicle Singlechip computer control of design PWM Technique目录1绪论 (1)1.1AGV自动引导小车简介 (1)1.2自动引导小车的分类 (1)1.3国内外研究现状及发展趋势 (1)2机械部分设计 (3)2.1设计任务 (3)2.2确定机械传动方案 (3)2.3直流伺服电动机的选择 (4)2.4联轴器的设计 (7)2.5蜗杆传动设计 (7)2.6轴的设计 (10)2.7滚动轴承选择计算 (18)3控制系统的设计 (22)3.1控制系统总体方案 (22)3.2鉴向 (23)3.3计数的扩展 (24)3.4中断的扩展 (25)3.5数摸转换器的选择 (27)3.6电机驱动芯片选择 (29)3.7运动学分析 (33)3.8控制软件的设计 (34)结束语 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1 绪论1.1 AGV自动引导小车简介AGV(Automatic Guided Vehicle),即自动引导车，是一种物料搬运设备，是能在某位置自动进行货物的装载，自动行走到另一位置，自动完成货物的卸载的全自动运输装置。
一种小型AGV运输小车的设计
一种小型AGV运输小车的设计在柔性制造业和自动化工厂中，自动导引运输车（AGV）具有运输效率高、节能、工作可靠、能实现柔性运输等许多优点。
论文设计一种小型AGV运输小车，以32位微控制器MK60DN512VLQ10作为核心控制单元，采用电感线圈获取道路信息，通过PID控制算法调节速度控制器和方向控制器，实时调整小车的自动导向与转角。
在柔性制造系统中，其可以提高生产自动化程度和生产效率，具有廣泛的应用前景。
【Abstract】In flexible manufacturing and automated plants，automatic guided transport vehicle （AGV）has many advantages，such as high transportation efficiency，energy saving，reliable work，flexible transportation and so on. The paper designs a small automated guided vehicle，which takes the 32-bit microcontroller MK60DN512VLQ10 as the core control unit，and adopts inductance coil to obtain the road information. The speed controller and the direction controller are adjusted by PID control algorithm，and the automatic steering and turning angle of the car are adjusted in real time. In the flexible manufacturing system，it can improve the degree of production automation and production efficiency，and has a wide application prospect.标签：自动导引小车;电磁检测;路径识别;单片机控制;PWM技术1 引言自动引导小车（AGV）是伴随着柔性加工系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化立体仓库而产生并发展起来的自动化物流装备[1]。
AGV智能小车循迹系统的建模与仿真课件
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) U / 2,Ur Uc U / 2 相应的电机
输出速度为：
V (s) /U (s) k /( ms 1)
vl vc v / 2, vr vc v / 2, vr vl v, vr vl 2vc
由于 很小，则 sin
于是最终运动学模型如下：
EdM D EdO
•
EdO (vl vr ) / 2
•
v / L
精选课件
11
4 如何建立电机驱动模型？
目标：寻找输入电压与车轮速度（vlv
直流电机动态过程的微分方程如下：
r）之间的关系。
••
•
m e n m n n Kc U a K f Tc
1
AGV智能小车简 述
精选课件
1
目录
1
简述
2
数学建模
3
Simulink建模与仿真
4
控制系统设计
精选课件
2
AGV智能小车简述
AGV(Automatic Guided Vehicle)智能小车又称自动导引车，是一种 在计算机监控下，根据具体规划和作业要求完成取货、送货、充电等任务 的无人驾驶自动化车辆。
设计状态反馈阵时，要使系 精选课件
19
3.状态反馈控制器设计
在MATLAB的控制系统工具箱 中提供了单变量系统极点配置
acker(),其格式为
K=acker(A,B,p)
程序如下：
A0;=];[-0.1 0 0;10/3 0 0;5/3 -3/4
B=[7:0:0];
C=[0:0:1];
D=0;
Rc=rank(ctrb(A,B));
AGV自动导引小车结构系统全设计
第二章 机械部分设计2.1 设计任务设计一台自动导引小车 AGV ，可以在水平面上按照预先设定的轨迹行驶。
本设计采用 AT89C51 单片机作为控制系统来控制小车的行驶，从而实现小车的 左、右转弯，直走，倒退，停止功能。
其设计参数如下：自动导引小车的长度： 500mm自动导引小车的宽度： 300mm 自动导引小车的行驶速度： 100mm/s2.2 确定机械传动方案 2.3 直流伺服电动机的选择伺服电动机的主要参数是功率 (KW) 。
但是，选择伺服电动机并不按功率， 而是更根据下列三个指标选择。
运动参数：AGV 行走的速度为 100mm/s ，则车轮的转速为电机的转速选择蜗轮 -蜗杆的减速比 i=62n 电 in 62 22.75 1410.5r min（ 2-2）自动导引小车的受力分析：1000v n πd 1000 6 3.14 14022.75 r min2-1）图2-3 车轮受力简图小车车架自重为P P ρabhg 2.85 103 0.5 0.3 0.032 9.8 134N 2-3）小车的载荷为G G m g 35 9. 8 34N3 （2-4）取坐标系OXYZ 如图2-3 所示，列出平衡方程由于两前轮及两后轮关于Y 轴对称，则F A F B，F C F DF z 0 ，2F A 2F C PG 0 （2-5）M x 0 ，0.075G 0.17P 2 0.3 F C 0 （ 2-6）解得F A F B 157. 6N6 F C F D 80.84N两驱动后轮的受力情况如图2-4 所示：滚动摩阻力偶矩M f 的大小介于零与最大值之间，即0 M f M m a x （ 2-7 ）M max δF N 0.006 157.66 0.946N m （2-8）其中δ滚动摩阻系数，查表5-2[2]，δ=2～10，取δ=6mm牵引力 F 为 F M max 0.94613.5N （2-9）d 0.0721) 求换算到电机轴上的负荷力矩(TLF W?D ?1 9.8 L2 G 10002) 求换算到电机轴上的负荷惯性 ( J L )0.0000349 10.004766 0.000131 0.00006046220.000036189 kg m 2其中 J 1 为车轮的转动惯量； J 2 为蜗杆的转动惯量；J 3 为蜗轮的转动惯量； J 4 为蜗轮轴的转动惯量。
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摘要AGV即自动引导小车，它集声、光、电、计算机技术于一体，综合了当今科技领域先进的理论和应用技术。
广泛应用在柔性制造系统和自动化工厂中，具有运输效率高、节能、工作可靠、能实现柔性运输等许多优点，极大的提高生产自动化程度和生产效率。
本文在分析研究国内外AGV现状与发展的基础上，设计了两后轮独立驱动的自动引导小车，其主要工作内容包括：小车机械传动设计、直流伺服电机的选择、AT89C51单片机控制系统硬件电路、运动学分析、控制系统软件设计及圆弧插补程序。
所设计的小车能够实现自主运行、运动轨迹（圆弧、直线）的控制等功能，达到了沿着设定的路线行驶。
关键词自动引导小车单片机控制设计 PWM技术AbstractThe AGV namely Automatic Guided Vehicle, it collect sound, the light, the electricity, the computer technology in a body, and synthesizes the technical domain advanced theory and the application technology. It widespread applied in the flexible manufacturing system and the factory automation, and has the merits of high transportation efficiency, the energy conservation, the work reliable, the flexible transportation. It enormously enhanced production automaticity and production efficiency.Based on the analysis of the domestic and foreign AGV present situation and its development foundation, AGV with two wheel independent drive is designed. The content of the paper includes: design of mechanical structure and drive of the car, the choice of direct current servo motor, the hardware electric circuit of AT89C51 control system, the kinematic analysis, the software design of control system and the procedure of interpolation the circular arc. The designed car can realize the functions of independent movement, the path (circular arc, straight line) control and so on, and has achieved to travel along the hypothesis route.Keywords Automatic Guided Vehicle Singlechip computer control of design PWM Technique目录1绪论 (1)1.1AGV自动引导小车简介 (1)1.2自动引导小车的分类 (1)1.3国内外研究现状及发展趋势 (1)2机械部分设计 (3)2.1设计任务 (3)2.2确定机械传动方案 (3)2.3直流伺服电动机的选择 (4)2.4联轴器的设计 (7)2.5蜗杆传动设计 (7)2.6轴的设计 (10)2.7滚动轴承选择计算 (18)3控制系统的设计 (22)3.1控制系统总体方案 (22)3.2鉴向 (23)3.3计数的扩展 (24)3.4中断的扩展 (25)3.5数摸转换器的选择 (27)3.6电机驱动芯片选择 (29)3.7运动学分析 (33)3.8控制软件的设计 (34)结束语 (42)致谢 (43)参考文献 (44)1 绪论1.1 AGV自动引导小车简介AGV(Automatic Guided Vehicle),即自动引导车，是一种物料搬运设备，是能在某位置自动进行货物的装载，自动行走到另一位置，自动完成货物的卸载的全自动运输装置。
AGV是以电池为动力源的一种自动操纵的工业车辆。
装卸搬运是物流的功能要素之一，在物流系统中发生的频率很高，占据物流费用的重要部分。
因此，运输工具得到了很大的发展，其中AGV的使用场合最广泛，发展十分迅速。
1.2 自动引导小车的分类自动引导小车分为有轨和无轨两种。
所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。
地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。
地面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用于中小规模的箱体类工件FMS中。
高架有轨小车（空间导轨）相对于地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好，但承载力小。
高架有轨小车较多地用于回转体工件或刀具的输送，以及有人工介入的工件安装和产品装配的输送系统中。
有轨小车由于需要机械式导轨，其系统的变更性、扩展性和灵活性不够理想。
无轨小车是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。
无轨小车按照引导方式和控制方法的分为有径引导方式和无径引导自主导向方式。
有径引导是指在地面上铺设导线、磁带或反光带制定小车的路径，小车通过电磁信号或光信号检测出自己的所在位置，通过自动修正而保证沿指定路径行驶。
无径引导自主导向方式中，地图导向方式是在无轨小车的计算机中预存距离表（地图），通过与测距法所得的方位信息比较，小车自动算出从某一参考点出发到目的点的行驶方向。
这种引导方式非常灵活，但精度低。
1.3 国内外研究现状及发展趋势AGV是伴随着柔性加工系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化立体仓库而产生并发展起来的。
日本人认为1981年是柔性加工系统元年，这样计算AGV 大规模应用的历史也只有15至20年。
但是，其发展速度是非常快的。
1981年美国通用公司开始使用AGV，1985年AGV保有量500台，1987年AGV保有量3000台。
资料表明欧洲40%的AGV用于汽车工业，日本15%的AGV用于汽车工业，也就是说AGV在其他行业也有广泛的应用[1]。
目前国内总体看AGV的应用刚刚开始，相当于国外80年代初的水平。
但从应用的行业分析，分布面非常广阔，有汽车工业、飞机制造业、家用电器行业、烟草行业、机械加工、仓库、邮电部门等[1]。
这说明AGV有一个潜在的广阔市场。
AGV从技术的发展看，主要是从国家线路向可调整线路；从简单车载单元控制向复杂系统计算机控制；从原始的段点定期通讯到先进的实时通讯等方向发展；从落后的现场控制到先进的远程图形监控；从领域的发展看，主要是从较为集中的机械制造、加工、装配生产线向广泛的各行业自动化生产、物料搬运、物品仓储、商品配送等行业发展。
2 机械部分设计2.1 设计任务设计一台自动引导小车AGV，可以在水平面上按照预先设定的轨迹行驶。
本设计采用AT89C51单片机作为控制系统来控制小车的行驶，从而实现小车的左、右转弯、直走、倒退、停止功能。
其设计参数如下：应达到的技术要求如下：自动引导小车的长度：500mm 1.负载≤35 KG自动引导小车的宽度：300mm 2.小车转弯半径≥71 CM自动引导小车的行驶速度：100mm/s 3.小车最大速度≤10 m/s 2.2 确定机械传动方案方案一：采用三轮布置结构。
直流伺服电动机经过减速器和差速器，通过两半轴将动力传递到两后轮。
自动引导小车的转向由转向机构驱动前面的一个万向轮转向。
传动系统如图2.1所示。
图2.1 传动方案一方案二：采用四轮布置结构。
自动引导小车采用两后轮独立驱动差速转向，两前轮为万向轮的四轮结构形式。
直流伺服电动机经过减速器后直接驱动后轮，当两轮运动速度不同时，就可以实现差速转向。
传动系统如图2.2所示。
图2.2 传动方案二四轮结构与三轮结构相比较有较大的负载能力和较好的平稳性。
方案一有差速器和转向机构，故机械传动误差大。
方案二采用两套蜗轮-蜗杆减速器及直流伺服电动机，成本相对于方案一较高，但它的传动误差小，并且转向灵活。
因此，采用方案二作为本课题的设计方案。
2.3 直流伺服电动机的选择伺服电动机的主要参数是功率(KW)。
但是，选择伺服电动机并不按功率，而是更根据下列三个指标选择。
运动参数：AGV 行走的速度为100mm/s ，则车轮的转速为 22.75r/min 1403.14610001000≈⨯⨯==πd v n （2.1） 电机的转速 选择蜗轮-蜗杆的减速比i=62n 1410.5r/mi 22.7562电=⨯==in n （2.2）自动引导小车的受力分析如图2.3所示：2.3 车轮受力简图小车车架自重为P134N 9.80.0320.30.5102.853≈⨯⨯⨯⨯⨯==ρabhg p （2.3） 小车的载荷为G 343N 9.835=⨯==mg G （2.4） 取坐标系OXYZ 如图2.3所示，列出平衡方程由于两前轮及两后轮关于Y 轴对称，则 A B F F =，C D F F =0z F =∑， 220A C F F P G +--= （2.5） 0x M =∑， 0.0750.1720.30C G P F --+⨯⨯= （2.6）解得 157.66N ==B A F F 80.84N ==D C F F两驱动后轮的受力情况如图2.4所示：滚动摩阻力偶矩f M 的大小介于零与最大值之间，即max 0M M f ≤≤ （2.7）m N 946.066.157006.0max ⋅=⨯==N F M δ （2.8）其中δ滚动摩阻系数，查表5-2[2]，δ=2～10，取δ=6mm牵引力F 为 N 5.1307.0946.02max ===d M F （2.9）图2.4 后轮受力 图2.5 前轮受力摩擦系数 µ 牵引力 F N 重物的重力 W N滚子直径 D mm 传递效率 ŋ 传动装置减速比 1/G（1） 求换算到电机轴上的负荷力矩（L T ）m N 587.010008.962121407.066.157015.05.1310008.912)(⋅=⨯⨯⨯⨯+=⨯⨯⨯+=G D W F T L ημ （2.10） 取η=0.7, W =157.66N , μ=0.15（2） 求换算到电机轴上的负荷惯性（L J ）()2121342L Z J J J J J Z ⎛⎫=+++ ⎪⎝⎭ （2.11）22m Kg 000036189.00000604.0000131.0004766.0(6210000349.0⋅=++⎪⎭⎫ ⎝⎛+= 其中 1J 为车轮的转动惯量；2J 为蜗杆的转动惯量；3J 为蜗轮的转动惯量；4J 为蜗轮轴的转动惯量。