AGV设计方案
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- AGV设计方案1 绪论
1.1 AGV简介
自动导航小车（AGV）是指装备有电磁或光学导引装置，能够按照规定的导引路线行驶，具有小车运行和停车装置，安全保护装置一级具有各种移载功能的运输小车。
1.2 研究背景及意义
随着信息时代的快速发展以及中国人口红利的逐渐消失，伴着智能制造“2025”时代的到来，密集型产业将面临着巨大压力，其中人力成本的增加将占有重要的比重，因此减少人力成本的支出也是当前密集型产业面临的重要问题。为了降低企业车间在物料或物件运输的成本，以及达到快速安全搬运物料的目的，迫切需要设计一种定点式自导航AGV小车用于密集型产业车间替代人工搬运。
1.3 设计的AGV小车特点
针对密集型企业的特点和成本压力需求，所设计的AGV小车的小车具有如下特点：
1) 成本低：一台AGV小车成本控制在10000元以内。目前市面上的类似产品起成本大都在15000元以上，成本要做到更加的低廉。
2）定点定位：在车间，物料到物料的搬运往往都是直线行驶或者直角拐弯行驶，这样使得AGV小车的功能相对简单，只要完成准确的定点定位，保证其工作效率的同时增加定位准确性。
3）便于操作：车间环境复杂，而且一线员工任务重，因此AGV小车操作简单易懂是关键之一，采用按键模式简单易懂。
4）载重：针对目前大多数物料的重量范围，设计的AGV小车载重在300至500kg之内。
5）安全稳定：车间的运行环境复杂，不确定性因素时有发生，因此，设计的AGV小车应该具有良好的稳定性和安全性，能够有一定的安全缓冲段，使其能避免发生意外。
6）使用寿命：设计的小车具有一定的可靠性和寿命，具有耐用和不易损坏的特点。
1.4 设计内容
本方案主要包括的设计内容有：
1）机械结构部件的初步设计：包括传动部件的设计，选择。AGV外观的设计和总体尺寸的初步确定。
2）驱动部件的选择：包括电机的初步选择和负载的计算和初步确定。
3）传感部件的选择：传感器的初步选择和确定。
4）控制方式的选择：考虑到定点式运动特点，选择合适的控制方案，和自动调整方案。
1.5 AGV参数
根据目前实际需求，设定AGV参数如下：
参数名称 相关数据
额定载重 400Kg
最大载重 500Kg
外形尺寸 500*400*300mm
牵引方式 光学引导式（黑白线引导）
驱动方式 前驱差速驱动
车架尺寸（长宽高） 500*400*50mm
直线行走最大速度 0.4m/s
转弯速度 0.2-0.3m/s
接近定位点时速度 0.1m/s
安全装置 急停按钮，故障报警，定位传感器，超声波测障，防撞装置，刹车装置等
电源 24V铅酸电池
转弯半径 大于5m
2 整体方案设计
2.1 设计方案概述
AGV小车由传感器部件、机械部分、驱动部分和控制部分组成。小车采用前轮驱动，两个伺服电机分别驱动，通过齿轮减速机构实现减速，动过转速差来实现转弯，后轮采用两个随动自由论。小车车身前后，及两侧安装4个红外传感器用于循迹，另外4个红外传感器用于避障.当发现周边有障碍物时发出警报并降速停车，并不断检测障碍，确认安全后再前行。采用定位控制单元单片机进行AGV的自动定位，采用激光雷达进行导航。
2.2 机械机构及驱动部分初步设计
机械结构及驱动部分包括车体，传动部分，蓄电池，车轮及转向装置，电机等。考虑到车体的承载能力，车体采用钢构件，其外壳1-3mm钢板，车架空间安置于驱动和转向直接有关或重量较大的部件，以利于机械结构设计和降低车体重心。蓄电池采用24V直流工业蓄电池。车轮及转向装置采用差速型驱动，即两台电机各置于左右两边，利用两台电机的动作与两轮差速的方式达到左右转动，前进或停车，电机选择直流电机，结构简单。
3 机械结构及驱动部分设计
3.1 车体的设计
车体框架是装配AGV其它零部件的主要支撑装置，是运输中的主要部件之一，主要分为主框架和副框架两个部分。主框架为立体性框架结构，用于安装各种控制和通讯设备。副框架则是安装车轮，各种传感器和驱动电机。主框架和副框架用可拆卸装置连接，便于安装和拆卸，总体来说，AGV车架相当于汽车底盘，是AGV机械部分的关键。车架设计及工艺的合理性直接影响AGV的定位精度，应满足以下条件：
1）车体的强度和刚度必须满足下车承载及运行加速是的要求。
2）在保证车体有足够刚度的条件下，尽量减轻车体的重量，以提高有效承载重量。
3）尽量降低车体重心，提高整车的抗倾翻能力。
4）车体的外廓不应有突出部分，以防止碰撞其它物体。
根据以上要求，并能更好地满足任务需求，AGV整体尺寸设计为长*宽*高=500*400*300mm
3.2 车轮及转向装置选择
小车采用差速转向控制，因此每个驱动轮都有独立的驱动电机。为了使系统运动可靠并且维护方便，本系统采用两个直流电机作为驱动电机。
3.3 减速装置
电机输出转速通过行星减速机进行减速。
3.4 受力计算
根据AGV底盘设计可知选择常用的铝合金材料密度为2850kg/m3,则AGV车架自重...
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