AGV設(shè)計(jì)方案
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- AGV設(shè)計(jì)方案1 緒論
1.1 AGV簡介
自動導(dǎo)航小車（AGV）是指裝備有電磁或光學(xué)導(dǎo)引裝置，能夠按照規(guī)定的導(dǎo)引路線行駛，具有小車運(yùn)行和停車裝置，安全保護(hù)裝置一級具有各種移載功能的運(yùn)輸小車。
1.2 研究背景及意義
隨著信息時代的快速發(fā)展以及中國人口紅利的逐漸消失，伴著智能制造“2025”時代的到來，密集型產(chǎn)業(yè)將面臨著巨大壓力，其中人力成本的增加將占有重要的比重，因此減少人力成本的支出也是當(dāng)前密集型產(chǎn)業(yè)面臨的重要問題。為了降低企業(yè)車間在物料或物件運(yùn)輸?shù)某杀荆约斑_(dá)到快速安全搬運(yùn)物料的目的，迫切需要設(shè)計(jì)一種定點(diǎn)式自導(dǎo)航AGV小車用于密集型產(chǎn)業(yè)車間替代人工搬運(yùn)。
1.3 設(shè)計(jì)的AGV小車特點(diǎn)
針對密集型企業(yè)的特點(diǎn)和成本壓力需求，所設(shè)計(jì)的AGV小車的小車具有如下特點(diǎn)：
1) 成本低：一臺AGV小車成本控制在10000元以內(nèi)。目前市面上的類似產(chǎn)品起成本大都在15000元以上，成本要做到更加的低廉。
2）定點(diǎn)定位：在車間，物料到物料的搬運(yùn)往往都是直線行駛或者直角拐彎行駛，這樣使得AGV小車的功能相對簡單，只要完成準(zhǔn)確的定點(diǎn)定位，保證其工作效率的同時增加定位準(zhǔn)確性。
3）便于操作：車間環(huán)境復(fù)雜，而且一線員工任務(wù)重，因此AGV小車操作簡單易懂是關(guān)鍵之一，采用按鍵模式簡單易懂。
4）載重：針對目前大多數(shù)物料的重量范圍，設(shè)計(jì)的AGV小車載重在300至500kg之內(nèi)。
5）安全穩(wěn)定：車間的運(yùn)行環(huán)境復(fù)雜，不確定性因素時有發(fā)生，因此，設(shè)計(jì)的AGV小車應(yīng)該具有良好的穩(wěn)定性和安全性，能夠有一定的安全緩沖段，使其能避免發(fā)生意外。
6）使用壽命：設(shè)計(jì)的小車具有一定的可靠性和壽命，具有耐用和不易損壞的特點(diǎn)。
1.4 設(shè)計(jì)內(nèi)容
本方案主要包括的設(shè)計(jì)內(nèi)容有：
1）機(jī)械結(jié)構(gòu)部件的初步設(shè)計(jì)：包括傳動部件的設(shè)計(jì)，選擇。AGV外觀的設(shè)計(jì)和總體尺寸的初步確定。
2）驅(qū)動部件的選擇：包括電機(jī)的初步選擇和負(fù)載的計(jì)算和初步確定。
3）傳感部件的選擇：傳感器的初步選擇和確定。
4）控制方式的選擇：考慮到定點(diǎn)式運(yùn)動特點(diǎn)，選擇合適的控制方案，和自動調(diào)整方案。
1.5 AGV參數(shù)
根據(jù)目前實(shí)際需求，設(shè)定AGV參數(shù)如下：
參數(shù)名稱 相關(guān)數(shù)據(jù)
額定載重 400Kg
最大載重 500Kg
外形尺寸 500*400*300mm
牽引方式 光學(xué)引導(dǎo)式（黑白線引導(dǎo)）
驅(qū)動方式 前驅(qū)差速驅(qū)動
車架尺寸（長寬高） 500*400*50mm
直線行走最大速度 0.4m/s
轉(zhuǎn)彎速度 0.2-0.3m/s
接近定位點(diǎn)時速度 0.1m/s
安全裝置 急停按鈕，故障報警，定位傳感器，超聲波測障，防撞裝置，剎車裝置等
電源 24V鉛酸電池
轉(zhuǎn)彎半徑 大于5m
2 整體方案設(shè)計(jì)
2.1 設(shè)計(jì)方案概述
AGV小車由傳感器部件、機(jī)械部分、驅(qū)動部分和控制部分組成。小車采用前輪驅(qū)動，兩個伺服電機(jī)分別驅(qū)動，通過齒輪減速機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)減速，動過轉(zhuǎn)速差來實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，后輪采用兩個隨動自由論。小車車身前后，及兩側(cè)安裝4個紅外傳感器用于循跡，另外4個紅外傳感器用于避障.當(dāng)發(fā)現(xiàn)周邊有障礙物時發(fā)出警報并降速停車，并不斷檢測障礙，確認(rèn)安全后再前行。采用定位控制單元單片機(jī)進(jìn)行AGV的自動定位，采用激光雷達(dá)進(jìn)行導(dǎo)航。
2.2 機(jī)械機(jī)構(gòu)及驅(qū)動部分初步設(shè)計(jì)
機(jī)械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動部分包括車體，傳動部分，蓄電池，車輪及轉(zhuǎn)向裝置，電機(jī)等。考慮到車體的承載能力，車體采用鋼構(gòu)件，其外殼1-3mm鋼板，車架空間安置于驅(qū)動和轉(zhuǎn)向直接有關(guān)或重量較大的部件，以利于機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和降低車體重心。蓄電池采用24V直流工業(yè)蓄電池。車輪及轉(zhuǎn)向裝置采用差速型驅(qū)動，即兩臺電機(jī)各置于左右兩邊，利用兩臺電機(jī)的動作與兩輪差速的方式達(dá)到左右轉(zhuǎn)動，前進(jìn)或停車，電機(jī)選擇直流電機(jī)，結(jié)構(gòu)簡單。
3 機(jī)械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動部分設(shè)計(jì)
3.1 車體的設(shè)計(jì)
車體框架是裝配AGV其它零部件的主要支撐裝置，是運(yùn)輸中的主要部件之一，主要分為主框架和副框架兩個部分。主框架為立體性框架結(jié)構(gòu)，用于安裝各種控制和通訊設(shè)備。副框架則是安裝車輪，各種傳感器和驅(qū)動電機(jī)。主框架和副框架用可拆卸裝置連接，便于安裝和拆卸，總體來說，AGV車架相當(dāng)于汽車底盤，是AGV機(jī)械部分的關(guān)鍵。車架設(shè)計(jì)及工藝的合理性直接影響AGV的定位精度，應(yīng)滿足以下條件：
1）車體的強(qiáng)度和剛度必須滿足下車承載及運(yùn)行加速是的要求。
2）在保證車體有足夠剛度的條件下，盡量減輕車體的重量，以提高有效承載重量。
3）盡量降低車體重心，提高整車的抗傾翻能力。
4）車體的外廓不應(yīng)有突出部分，以防止碰撞其它物體。
根據(jù)以上要求，并能更好地滿足任務(wù)需求，AGV整體尺寸設(shè)計(jì)為長*寬*高=500*400*300mm
3.2 車輪及轉(zhuǎn)向裝置選擇
小車采用差速轉(zhuǎn)向控制，因此每個驅(qū)動輪都有獨(dú)立的驅(qū)動電機(jī)。為了使系統(tǒng)運(yùn)動可靠并且維護(hù)方便，本系統(tǒng)采用兩個直流電機(jī)作為驅(qū)動電機(jī)。
3.3 減速裝置
電機(jī)輸出轉(zhuǎn)速通過行星減速機(jī)進(jìn)行減速。
3.4 受力計(jì)算
根據(jù)AGV底盤設(shè)計(jì)可知選擇常用的鋁合金材料密度為2850kg/m3,則AGV車架自重...
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