AGV移动小车运动控制系统的设计与实现

发布时间：2020-05-20 03:26

【摘要】：目前随着自动化产业和物流产业不断的发展,工厂和仓库内所需搬运的货物量也越来越大。目前大部分的货物仍然是由工人来搬运的,这样不仅造成工人工作强度高,而且导致企业生产效率低下、用人成本高,严重影响企业的竞争力。随着自动化技术的发展,为了逐渐取代人工搬运,应用于自动化工厂以及物流仓库搬运的AGV(Automated Guided Vehicle)移动小车的需求也越来越大。本论文针对快递公司的物流仓库货物搬运设计了完全自主移动的AGV小车,AGV移动小车的运动控制是AGV小车实现从指定起始点到目标定点任务的重要环节。目前工业中运动控制的算法主要为PID,PID算法虽然简单,但是存在稳态误差较低、响应速度较慢等缺点,本论文为了解决这些缺点,在建立AGV移动小车系统模型的基础上,提出了针对移动小车的滑模运动控制算法,搭建了AGV移动小车运动控制平台,设计了运动控制软程序流程并编程实现,通过实验验证所提出的滑模运动控制算法进行速度跟踪的良好效果。本文针对AGV移动小车的技术指标以及工作任务,搭建了AGV小车运动控制系统的硬件平台,包括整个硬件平台中硬件的设计与选型、硬件之间的连接方式。基于AGV移动小车的硬件平台,对运动控制软件方案进行了设计,其中包括运动控制软件流程设计、超声波防撞方案设计、运动控制器和工控机之间的自定义通讯协议方案设计。运动控制硬件平台中左右两轮的无刷直流伺服驱动电机的理想输入速度来自于工控机通过路径跟踪规划出来的速度,而工控机路径跟踪规划的理想速度是AGV移动小车质心的线速度和角速度,为了得到AGV移动小车质心速度与AGV移动小车两驱动伺服电机的理想输入速度之间的关系,建立了AGV移动小车的运动学模型。AGV小车运动控制的核心是对无刷直流伺服驱动电机进行控制实现速度跟踪,本论文在建立了无刷直流伺服驱动电机的数学模型下,设计了一种基于电机模型的滑模运动控制算法。针对所提出的滑模运动控制算法,利用Lyapunov函数证明了系统的稳定性,通过MATLAB仿真的数值结果表明该运动控制算法的可行性、鲁棒性和低斗振性,最终通过实验证明所提出的滑模运动控制算法的可行性、鲁棒性和低斗振性,其速度跟踪效果优于传统的增量式PID算法,通过AGV移动小车的圆重复定位精度的测量验证整个运动控制系统的可行性。
【图文】：

工厂以及物流仓储系统中一个必不可少的环节。人工来实现的，生产效率低下、工作人员劳动强业 4.0 的发展趋势，因此 AGV 移动小车的需求企业的工作效率，还能降低用人成本。本课题“计与实现”来源于深圳某高新技术企业的项目—该项目旨在开发出一款能够实现完全自主移动的景和意义动导航小车，是指磁导航、视觉导航或者激光导规划好的路径由起始点运动至目标终点，完成物轮式移动机器人（WMR,Wheeled Mobile Robot）欧姆龙公司生产的 Adept Lynx AGV 移动小车[2]。

动小车都是最佳的选择。我国工业以及快递服务企业的迅速发展，AGV 移动小车可以提效率、降低用人成本。尤其是在 2015 年国务院颁布了《中国其中五大工程之一的智能制造工程中提出，关键岗位机器人替年制造业重点领域全面实现智能化，，AGV 移动小车是打造智能能化仓库的关键。除此之外，AGV 小车还能应用于服务业、医 1-2 所示为我国 2011 至 2018 年 AGV 的增量以及增长率的情况器人应用领域非常广泛，但实际上，我国各行业应用 AGV 总，对市场来说仍处于发展初期，后期发展空间巨大。从国内主货量来看，基本上都是 1000 台/年以下。GGII《2015 年中国移GV）行业调研报告》数据显示[6]，2014 年国内 AGV 新增量 315 29.15%；2015 年 AGV 新增规模将达 4300 台，预计增幅超过 中，70%是来自国产品牌。在未来几年中，服务机器人有 200，工业机器人将有 2.5 万亿美元的市场，因此可以看出 AGV 小巨大的潜力市场。
【学位授予单位】：哈尔滨工业大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2018
【分类号】：TH122

【参考文献】

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本文编号：2671964