1總體設計
AGV一般由車體、蓄電池、充電系統(tǒng)、驅動裝置、轉向裝置、精確停車裝置、車上控制器、通信裝置、信息采樣子系統(tǒng)、移載裝置和車體方位計算子系統(tǒng)等組成。車體由車架和相應的機械電氣部件如減速箱、電機、車輪等組成，它是AGV的基礎部分。車架要從強度和剛度上滿足車體運行和加速時的要求，常用鋼構件焊接而成，其外殼為1mm~3mm的鋼板或鋁合金板，車架空間安置與驅動和轉向直接有關或重量較大的部件(如蓄電池)，以利于機械結構設計和降低車體重心，重心越低越有利于抗傾翻。板上常安置移載裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、按鍵、顯示屏等。車體的前后部分還安裝安全擋圈和超聲波傳感器。
AGV常采用24V或48V直流工業(yè)蓄電池為動力。蓄電池供電應達到額定的安培小時值，一般應保證8h以上的工作需要，對二班制工作環(huán)境則要求17h以上的供電能力.蓄電池充電可采用隨機充電和全周期充電兩種方式。隨機充電采用可任意充電的汽車免修蓄電池，在AGV的備用停泊站，無時間限制地隨時充電。全周期充電則要求AGV退出服務，并進入指定的充電區(qū)且當蓄電池電荷降至指定范圍時方可充電。此類電池一般執(zhí)行4h連續(xù)充電，2h冷卻的規(guī)范。也有的AGV采用上述兩種充電方式相結合的方式。充電操作有自動、人工和快速更換的可抽拉式三種。
驅動裝置由車輪、減速器、制動器、電動機及速度控制器等部分組成。AGV驅動命令由計算機發(fā)出，驅動的速度與方向是兩個獨立的變量，它們分別由計算機控制。速度調節(jié)可采用不同的方法，如用脈寬調速或變頻調速等。AGV在直線行走、拐彎和接近停位點時要求不同的車速，直線行走高速度常達lm/s，拐彎時為0. 2m/s~0. 6m/s,接近停位點時為0. lm/s。
AGV的方向控制是由導引系統(tǒng)的方向信息通過轉向裝置來實現(xiàn)的。AGV通常被設計成三種運動方式:(1)只能向前;(2)能向前與向后;(3)能縱向、橫向、斜向及回轉四個方向的運動。
“智能”較高的AGV都有車上控制器，它類似于機器人控制器，用以對AGV進行監(jiān)控?？刂破饔嬎銠C通過通信系統(tǒng)從地面站接受指令并報告自己的狀態(tài)。通?？刂破骺赏瓿梢韵鹿ぷ?手動控制、安全裝置啟動、蓄電池狀態(tài)、轉向極限、制動器解脫、行走燈光、驅動和轉向電機控制和充電接觸器等。某些AGV具有編程能力，允許小車離開導引路徑，駛向某個示教地點，完成任務后循原道返回到導引路徑上來。
AGV的控制指令一般是由地面控制器(車外)發(fā)出，AGV的狀態(tài)也通過通信系統(tǒng)送回地面控制器。通信系統(tǒng)有兩種:連續(xù)方式和分散方式。連續(xù)通信系統(tǒng)允許AGV在任何時候和相對地面控制器的任何位置使用射頻方法或使用在導引路徑內的通信電纜收發(fā)信息。如采用無線電、紅外激光的通信方法。分散式系統(tǒng)只是在預定的地點(通信點)如AGV停泊站等，在特定的AGV與地面控制器之間提供通信。一般來說，這種通信是通過感應或光學的方法來實現(xiàn)的。分散通信的一個明顯缺點是:如果AGV在兩通信點之間發(fā)生故障，AGV將無法與地面控制站取得聯(lián)系。目前大多數(shù)AGV系統(tǒng)都是采用分散式通信方式，因為其價格較便宜。
AGV的安全系統(tǒng)既要實現(xiàn)對AGV的保護，又要實現(xiàn)對人，或對其它地面設備的保護。其安全保護方法可歸納為兩類:接觸式和非接觸式兩種保護系統(tǒng)。對自由路徑(無固定導引路徑)型的AGV，還要進行車體方位的計算，它由車體方位計算子系統(tǒng)來完成。AGV的方位，即在總體坐標系中的位置與方向，與車體左右輪的運動有一確定的關系，由此可計算出AGV的方位。該子系統(tǒng)的功能是根據采樣信息，通過積分運算，實時計算出車體方位[x(t)，y(t)和θ(t) ]。根據需要，將計算的方位信息通過串行通信傳送給車上控制器，然后再通過無線電通信傳送給地面監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對AGV的監(jiān)控。地面監(jiān)控系統(tǒng)也可通過這一通信信路，對車體方位計算子系統(tǒng)進行操作，如初始化、重置車體方位以消除累積誤差等。完成車體方位計算的基本輸入數(shù)據是車輪前進或后退的距離，即通過對驅動車輪的電動機轉動角度的周期性采樣來獲取。
AGV的導引方式可分為兩大類:(1)車外固定路徑導引方式，在行駛的路徑上設置導引用的信息媒介物，AGV通過檢測出它的信息來得到導引，如電磁導引、光學導引、磁帶導引(又稱磁性導引)等。(2)自由路徑(無固定路徑)導引方式，AGV上儲存著系統(tǒng)布局上的尺寸坐標，通過識別車體當前方位，自主地決定行駛路徑，這類導引方式也稱為車上軟件—編程路徑方式。
綜合AGV的上述特點，再結合本次設計的具體要求，確定本次AGV的研制原則:即以最簡單形式、最少的成本、盡可能可靠的動作完成課題要求。
據此，形成機器人的基本控制思路:紅外傳感器取得反射信號送給單片機，通過單片機對有無反射信號進行處理，同樣超聲波傳感器也將信號傳給單片機，通過單片機對感應時間進行處理，結合路徑圖進行綜合分析后輸出控制信號，控制信號通過控制電路放大、輸出到電機對小車動作進行控制。整個控制流程中不用光電編碼器，即沒有電機運動狀態(tài)的信息反饋，所有信息都由傳感器輸入，屬開環(huán)控制。
開環(huán)控制的優(yōu)點是信息源少，需要單片機分析的數(shù)據比較少，比較適合使用單片機作為控制器，而缺點就是由于信息源單一，對輸入信息沒有糾錯能力，只要信息源出現(xiàn)錯誤就會出現(xiàn)狀態(tài)誤判。使用開環(huán)控制的前提就是要確保信息源的可靠性。
據此確定機器人的設計總體思路:通過紅外傳感器作為導航，單片機為控制器，電機差動式實現(xiàn)轉向，根據預設路線，實現(xiàn)AGV導航定位策略的方式及用最簡單的設置、最少的器械部件完成比賽的任務。需要部件如下表所列。
表2-1
|
名稱 |
數(shù)量 |
|
超聲波傳感器 |
1 |
|
紅外傳感器 |
4 |
|
車體 |
1 |
|
直流電動機 |
2 |
|
蓄電池 |
2 |
|
電源穩(wěn)壓模塊 |
1 |
|
控制電路 |
1 |
|
單片機 |
1 |