3948 自動(dòng)引導(dǎo)小車（AGV)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3948 自動(dòng)引導(dǎo)小車（AGV)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),自動(dòng),引導(dǎo),引誘,小車,agv,結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 南京理工大學(xué)泰州科技學(xué)院畢業(yè)設(shè)計(jì)(論文)開(kāi)題報(bào)告學(xué) 生 姓 名： 曹曉華學(xué) 號(hào)：0501510113專 業(yè) ： 機(jī)械工程及自動(dòng)化設(shè)計(jì) (論文 )題目 ： 自動(dòng)引導(dǎo)小車（AGV)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)指 導(dǎo) 教 師 : 武培軍 高工 吳晟 助教 2009 年 3 月 15 日開(kāi)題報(bào)告填寫要求1．開(kāi)題報(bào)告（含“文獻(xiàn)綜述” ）作為畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）答辯委員會(huì)對(duì)學(xué)生答辯資格審查的依據(jù)材料之一。此報(bào)告應(yīng)在指導(dǎo)教師指導(dǎo)下，由學(xué)生在畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）工作前期內(nèi)完成，經(jīng)指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)及所在專業(yè)審查后生效；2．開(kāi)題報(bào)告內(nèi)容必須用黑墨水筆工整書(shū)寫或按教務(wù)處統(tǒng)一設(shè)計(jì)的電子文檔標(biāo)準(zhǔn)格式（可從教務(wù)處網(wǎng)頁(yè)上下載）打印，禁止打印在其它紙上后剪貼，完成后應(yīng)及時(shí)交給指導(dǎo)教師簽署意見(jiàn)；3． “文獻(xiàn)綜述”應(yīng)按論文的格式成文，并直接書(shū)寫（或打?。┰诒鹃_(kāi)題報(bào)告第一欄目?jī)?nèi)，學(xué)生寫文獻(xiàn)綜述的參考文獻(xiàn)應(yīng)不少于15 篇科技論文的信息量，一般一本參考書(shū)最多相當(dāng)于三篇科技論文的信息量（不包括辭典、手冊(cè)） ；4．有關(guān)年月日等日期的填寫，應(yīng)當(dāng)按照國(guó)標(biāo) GB/T 7408—94《數(shù)據(jù)元和交換格式、信息交換、日期和時(shí)間表示法》規(guī)定的要求，一律用阿拉伯?dāng)?shù)字書(shū)寫。如“2009 年 3 月 15 日”或“2009-03-15”。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）課題情況，根據(jù)所查閱的文獻(xiàn)資料，每人撰寫2000 字左右的文獻(xiàn)綜述：文 獻(xiàn) 綜 述摘要 簡(jiǎn)要地介紹了自動(dòng)引導(dǎo)小車的現(xiàn)狀和定義以及所涉及的技術(shù)，列舉了典型的機(jī)械結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，綜合闡述了自動(dòng)引導(dǎo)小車的關(guān)鍵技術(shù)，并對(duì)自動(dòng)引導(dǎo)小車的發(fā)展進(jìn)行展望，最后總結(jié)了研究本科題的意義。關(guān)鍵詞 定義 結(jié)構(gòu) 特點(diǎn) 技術(shù) 展望隨著工業(yè)自動(dòng)化、計(jì)算機(jī)集成系統(tǒng)技術(shù)的提高、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和物流業(yè)的發(fā)展 [1]，無(wú)人搬運(yùn)車系統(tǒng)（簡(jiǎn)稱 AGVS)已成為柔性制造系統(tǒng)和自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中物流運(yùn)輸?shù)挠行侄蝃2]。無(wú)人搬運(yùn)車系統(tǒng)的核心設(shè)備是無(wú)人搬運(yùn)小車（AGV) [3]，載重量從幾十公斤到上百噸，在港口、碼頭、機(jī)床、化工、汽車、家電、軍械、郵政、電工、飛機(jī)制造和自動(dòng)化倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)等場(chǎng)所得到了廣泛應(yīng)用 [4]。1. AGV 的定義自動(dòng)引導(dǎo)小車簡(jiǎn)稱為 AGV，是英文 Automated Guided Vehicle 的縮寫。AGV 是采用自動(dòng)或人工方式裝載貨物，按設(shè)定的路線自動(dòng)行駛或牽引著載貨臺(tái)車到指定的地點(diǎn)，再用自動(dòng)或人工方式裝卸貨物的工業(yè)車輛 [5]。按日本 JISD6801 的定義：AGV 是以電池為動(dòng)力源的一種自動(dòng)操縱行駛的工業(yè)車輛。AGV 只有按物料搬運(yùn)作業(yè)自動(dòng)化、柔性化和準(zhǔn)時(shí)化的要求，與自動(dòng)導(dǎo)向系統(tǒng)、自動(dòng)裝卸系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等構(gòu)成自動(dòng)導(dǎo)向車系統(tǒng)（AGVS）才能真正發(fā)揮作用 [6]。2. AGV 的結(jié)構(gòu)AGV 的各組成部分一般有：導(dǎo)向系統(tǒng)、車體、蓄電池及充電裝置、驅(qū)動(dòng)裝置、轉(zhuǎn)向裝置、移栽裝置、控制與通信系統(tǒng)、安全裝置。導(dǎo)向系統(tǒng)是 AGV 的核心部分，用來(lái)保證 AGV 按設(shè)定的路線自動(dòng)行駛 [7]。車體由車架、減速器、電動(dòng)機(jī)、車輪等組成，車架常采用焊接剛結(jié)構(gòu)，要求有足夠的剛性。蓄電池常采用 24V 或 48V 直流工業(yè)蓄電池，供電周期為 20h 左右 [8]。驅(qū)動(dòng)裝置由車輪、減速器、制動(dòng)器、電動(dòng)機(jī)及速度控制器等部分組成，并由計(jì)算機(jī)或人工進(jìn)行控制，它是一個(gè)伺服驅(qū)動(dòng)的變速控制系統(tǒng) [9]。轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)有三種：鉸軸轉(zhuǎn)向式三輪車型、差速轉(zhuǎn)向式四輪車型和全輪轉(zhuǎn)向式四輪車型。移栽裝置用來(lái)裝卸貨物，其裝卸方式分為被動(dòng)裝卸和主動(dòng)裝卸兩種?？刂婆c通信系統(tǒng)包括車上控制器和地面（車外）控制器，均采用微型計(jì)算機(jī)，通過(guò)通信網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行聯(lián)系。AGV 的安全裝置包括多級(jí)硬件和軟件，例如，在 AGV 的前面設(shè)有紅外光非接觸式防碰傳感器和接觸式防碰傳感器——保險(xiǎn)杠；AGV 的前后有黃色警視信號(hào)燈，當(dāng) AGV 行走時(shí)信號(hào)燈閃爍；每個(gè)驅(qū)動(dòng)輪帶有安全制動(dòng)器，斷電時(shí)制動(dòng)器自動(dòng)接上；小車每一面都有急停按鈕和附有傳感器的安全保險(xiǎn)杠，當(dāng)小車輕微接觸障礙物時(shí)，保險(xiǎn)杠受壓，小車停止；一旦發(fā)生故障，AGV 自動(dòng)進(jìn)行聲光報(bào)警，同時(shí)通過(guò)無(wú)線通線系統(tǒng)通知AGV 監(jiān)控系統(tǒng)。3. AGV 的特點(diǎn)（1）運(yùn)行路徑和目的地可以由管理程序控制，機(jī)動(dòng)能力強(qiáng)。而且某些導(dǎo)向方式的線路變更十分方便靈活，設(shè)置成本低 [10]。（2）工位識(shí)別能力和定位精度高，具有與各種加工設(shè)備協(xié)調(diào)工作的能力。在通信系統(tǒng)的支持和管理系統(tǒng)的調(diào)度下，可實(shí)現(xiàn)物流的柔性控制。（3）載物平臺(tái)可以采用不同的安裝結(jié)構(gòu)和裝卸方式，能滿足不同產(chǎn)品運(yùn)送和加工的需要。因此，物流系統(tǒng)的適應(yīng)能力強(qiáng)。（4）可裝備多種聲光報(bào)警系統(tǒng)，能通過(guò)車載障礙物探測(cè)系統(tǒng)在碰撞到障礙物之前自動(dòng)停止。當(dāng)其列隊(duì)行駛或在某一區(qū)域交叉運(yùn)行時(shí)，具有避免相互碰撞的自控能力，不存在認(rèn)為差錯(cuò)。因此 AGV 比其他搬運(yùn)系統(tǒng)更安全。（5）AGV 組成的物流系統(tǒng)不是永久性的，而是在給定的區(qū)域內(nèi)設(shè)置。與傳統(tǒng)物流輸送系統(tǒng)在車間內(nèi)固定設(shè)置且不易變更相比，該物流系統(tǒng)的設(shè)置柔性強(qiáng)，并可以充分利用人行通道和交叉通道，從而改善車間地面利用率。（6）與其他物料輸送方式相比，初期投資大，但可以大幅度降低運(yùn)行費(fèi)用，特別是在產(chǎn)品類型和工位較多時(shí)。4. AGV 技術(shù)的發(fā)展及在物流發(fā)展中的展望AGV 產(chǎn)品所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：引導(dǎo)技術(shù)、控制技術(shù)、電源技術(shù)三個(gè)方面 [11]。（1）引導(dǎo)技術(shù) 在已被探索研究和開(kāi)發(fā)應(yīng)用的引導(dǎo)方法主要有：電磁感應(yīng)法、光學(xué)引導(dǎo)法、化學(xué)引導(dǎo)法、磁感應(yīng)法、位置推斷法、參考標(biāo)志法、慣性導(dǎo)航法和圖像識(shí)別法等。隨著計(jì)算機(jī)控制技術(shù)的應(yīng)用和各種高精度傳感器的實(shí)用化，其他各種引導(dǎo)技術(shù)也不斷地成熟和應(yīng)用。根據(jù)對(duì)國(guó)外幾十家生產(chǎn) AGV 公司的 27 個(gè)系列產(chǎn)品所采用的主要引導(dǎo)技術(shù)的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，可以明顯地看到各種引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的情況 [12]。其中，電磁感應(yīng)引導(dǎo)技術(shù)所占的應(yīng)用比例最高，這表明該項(xiàng)技術(shù)已經(jīng)十分成熟，應(yīng)用也就最多。而機(jī)器視覺(jué)引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的比例還很少 [13]，因此，該項(xiàng)技術(shù)還需要深入研究和不斷完善。除此而外，就是自主導(dǎo)航技術(shù)仍然處在研究階段，還有許多實(shí)用化技術(shù)問(wèn)題有待于解決。（2）控制技術(shù) 這里所提到的控制技術(shù)的概念有多層含義，既包括對(duì) AGV 行為單純的控制技術(shù)，也包括對(duì) AGV 行為的決策方法。隨著計(jì)算機(jī)硬件技術(shù)、并行分布式處理技術(shù)、自動(dòng)控制技術(shù)和傳感器技術(shù)不斷進(jìn)步以及軟件開(kāi)發(fā)環(huán)境的不斷完善，為 AGV 的控制性能的提高提供了必要的技術(shù)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)在 AGV 上的應(yīng)用，如環(huán)境理解與障礙識(shí)別、任務(wù)實(shí)現(xiàn)與路徑規(guī)劃和模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)控制等使 AGV 向著智能化和自主化運(yùn)行控制方向發(fā)展。此外，在當(dāng)今的工業(yè)生產(chǎn)中，不僅對(duì)物流系統(tǒng)有著高度的柔性要求，而且還要實(shí)現(xiàn)對(duì)生產(chǎn)組織的重構(gòu)。因此，在物流系統(tǒng)中，對(duì)多個(gè) AGV 運(yùn)行行為的統(tǒng)一調(diào)度和協(xié)調(diào)控制已經(jīng)成為AGVS 研究的重要內(nèi)容。（3）電源技術(shù) AGV 運(yùn)行所消耗能源一般是由蓄電池提供。蓄電池容量的確定是 AGV 設(shè)計(jì)的重要參數(shù)之一，它的選擇應(yīng)保證車輛在規(guī)定的作業(yè)方式和工作時(shí)間內(nèi)提供足夠的能量。目前，用于 AGV 的蓄電池有兩種類型：即鉛—酸蓄電池和鎳—鎘蓄電池。其中，鉛酸型蓄電池所占比例很大。除電池本身特性外，AGV 使用過(guò)程中的充電技術(shù)也是值得重視的問(wèn)題。但是，AGV 所涉及到的電源技術(shù)問(wèn)題，將隨著蓄電池技術(shù)的發(fā)展而得到解決。目前，AGV 的應(yīng)用領(lǐng)域主要用在制造業(yè)，特別是在重型機(jī)械及部分非加工制造中的應(yīng)用。在制造業(yè)中主要用于物料分發(fā)、裝配和加工制造方面。其中，裝配作業(yè)中，汽車工業(yè)是 AGV的應(yīng)用大戶。在物料分發(fā)中，主要用于生產(chǎn)工序間的物料移送和倉(cāng)儲(chǔ)作業(yè)中的物料移送 [14]。在凈化室中，AGV 更可大顯身手，滿足凈化要求極高的操作。另外，AGV 還可以作為機(jī)器人的“腳” ，使機(jī)器人在更大范圍內(nèi)自動(dòng)完成作業(yè)、水泥地面的光整等 [15]。在有核輻射的地方，使用機(jī)器人與 AGV 的配合，完成檢修與材料搬運(yùn)等工作。因此，隨著電子、圖像識(shí)別、傳感和信息技術(shù)的發(fā)展，AGV 的應(yīng)用領(lǐng)域越來(lái)越廣。5. 總結(jié)從自動(dòng)引導(dǎo)小車概述來(lái)看，自動(dòng)引導(dǎo)小車的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用是比較晚的，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)和各種高精度的傳感化，以及效率的提高，產(chǎn)生了自動(dòng)引導(dǎo)小車。此次研究設(shè)計(jì)自動(dòng)引導(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)。可以進(jìn)一步的了解自動(dòng)引導(dǎo)小車結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。在全面了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合運(yùn)用自己所學(xué)的知識(shí)，自己研究設(shè)計(jì)一種裝備有磁性的自動(dòng)引導(dǎo)小車，使得在“無(wú)人操作工廠”得以利用。 通過(guò)自動(dòng)引導(dǎo)小車結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，也可以培養(yǎng)自身綜合運(yùn)用機(jī)械設(shè)計(jì)知識(shí)的能力，從而提高獨(dú)立分析解決問(wèn)題的能力，以此來(lái)適應(yīng)社會(huì)需求。參考文獻(xiàn) [1] 田其編.倉(cāng)儲(chǔ)物流機(jī)械與設(shè)備[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.[2] 魯曉春.倉(cāng)儲(chǔ)自動(dòng)化[M].北京：清華大學(xué)出版社，2002.[3] 寧德仁.淺談 AGV 及無(wú)人搬運(yùn)系統(tǒng)工藝及裝備[J].1996.[4] 周全申.現(xiàn)代物流技術(shù)與裝備實(shí)務(wù)[M].北京：中國(guó)物資出版社,2002.[5] 王國(guó)華.現(xiàn)代物流工程[M].北京：國(guó)防工業(yè)出版社，2005.[6] 王小波.AGVS 系統(tǒng)技術(shù)應(yīng)用[J]. 北京：物流技術(shù)，1997（1～6).[7] 戴慶輝.先進(jìn)制造系統(tǒng)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2007.[8] 樊躍進(jìn).AGV 充電系統(tǒng)設(shè)計(jì)機(jī)械工業(yè)自動(dòng)化[J].1994.[9] 馮星華.AGV 及其控制系統(tǒng)研制電子機(jī)械工程[J].2001.[10] 魏國(guó)成.自動(dòng)導(dǎo)向搬運(yùn)車系統(tǒng)物流技術(shù)[J].1994.[11] 儲(chǔ)江偉.郭克友.自動(dòng)導(dǎo)向車導(dǎo)向技術(shù)分析與評(píng)價(jià).起重運(yùn)輸機(jī)械[J].2002（11）：1—5.[12] 朱曉春.先進(jìn)制造技術(shù)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2004.[13] 王榮本，馮炎等.一種視覺(jué)導(dǎo)航的實(shí)用型 AGV 設(shè)計(jì).機(jī)械工程學(xué)報(bào)[N].2002.[14] 王耀斌，簡(jiǎn)曉春主編.物流裝卸機(jī)械[M].北京:人民機(jī)械出版社,2003.[15] 韓權(quán)利，趙萬(wàn)華，丁玉成.未來(lái)制造業(yè)模式——智能制造.機(jī)械工程師[J]，2002（1):26-28. 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告２．本課題要研究或解決的問(wèn)題和擬采用的研究手段（途徑）：1 本課題要研究的問(wèn)題本課題主要研究的是自動(dòng)引導(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過(guò)查閱相關(guān)資料后，對(duì)自動(dòng)引導(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)有了一定的了解，因此要完成此次設(shè)計(jì)主要考慮以下幾個(gè)方面的設(shè)計(jì)問(wèn)題：（1）確定傳動(dòng)方案（2）蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)（3）軸的設(shè)計(jì)（4）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)2 擬采用的研究手段通過(guò)觀察研究，自動(dòng)引導(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)主要包含以下幾部分的設(shè)計(jì)：（1）確定傳動(dòng)方案通過(guò)查閱相關(guān)資料，在三輪機(jī)構(gòu)與四輪機(jī)構(gòu)之間比較，三輪機(jī)構(gòu)雖然成本較低，但沒(méi)有四輪機(jī)構(gòu)的較大的負(fù)載能力及較好的平穩(wěn)性。具體的設(shè)計(jì)將在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明。（2）蝸輪蝸桿的設(shè)計(jì)通過(guò)查閱相關(guān)資料，首先要選擇蝸桿的傳動(dòng)類型，以及蝸輪蝸桿的受力分析，再進(jìn)行齒根彎曲疲勞強(qiáng)度的設(shè)計(jì)以及蝸輪蝸桿的主要參數(shù)及幾何尺寸，并畫出蝸輪蝸桿零件圖。具體的設(shè)計(jì)將在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明。（3）軸的設(shè)計(jì)軸主要是前輪軸與后輪軸的設(shè)計(jì)，首先要進(jìn)行軸上的受力分析，擬定軸上零件裝配方案，根據(jù)查閱相關(guān)手冊(cè)，確定軸上尺寸，最后要驚行軸的校核。具體的設(shè)計(jì)將在設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)中說(shuō)明。（4）控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)查看單片機(jī)的相關(guān)資料，設(shè)計(jì)自動(dòng)引導(dǎo)小車的控制系統(tǒng)，選擇伺服電機(jī)，進(jìn)行脈沖的發(fā)射，來(lái)改變兩個(gè)伺服電機(jī)的速度，采用差速來(lái)控制小車的轉(zhuǎn)彎。（5）運(yùn)用 AutoCAD、Pro/engineer 等機(jī)械繪圖軟件分別繪制出相關(guān)零件圖和縱向運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的三維造型。 畢 業(yè) 設(shè) 計(jì)（論 文）開(kāi) 題 報(bào) 告指導(dǎo)教師意見(jiàn)：1．對(duì)“文獻(xiàn)綜述”的評(píng)語(yǔ)：2．對(duì)本課題的深度、廣度及工作量的意見(jiàn)和對(duì)設(shè)計(jì)（論文）結(jié)果的預(yù)測(cè)：指導(dǎo)教師： 年 月 日所在專業(yè)審查意見(jiàn)：負(fù)責(zé)人： 年 月 日