基于3C自动化加工中心的AGV小车车载控制系统的设计与研究

发布时间：2020-09-24 05:11

　　自动导引小车(Automatic Guided Vehicle,AGV)在生产中的引入可以提高生产效率和物流的自动化程度,同时还可以降低人工和管理成本、改善劳动条件。因此,企业生产的自动化和智能化的提升对AGV的需求非常迫切。目前世界上70%的3C电子产品的加工企业都在中国,而3C产业面对目前劳动力不足和劳动力成本日益增加的现状,本课题基于3C产品加工的特点,并结合研发和运行过程中发现的问题,对AGV小车车载控制系统进行了相应的改进。其主要内容包括以下几个方面:首先,对AGV车载控制系统的各个组成模块进行了介绍。AGV小车必须具有对预定的轨道进行稳定跟踪的能力,所以选用了16点的磁导航传感器,使差速的调节更加精细化;对出现在小车运行前方安全范围内的障碍物能够及时准确的检测,所以选用为激光避障的主传感器配备了两个辅助传感器,以增加传感器的扫描范围,同时采用了接触式和非接触式双重安全防护措施;对地标具有精准的读取能力以使小车能够及时的改变运行速度,以便及时应对运行路径的变化,选取了射频识别技术(RFID)。其次,在以上对车载的各个模块选定的基础上,根据小车运行过程所需要的各种功能,以及满足外围模块与车载控制器之间通信功能的需求,对控制器的硬件做了相应功能的设计。在满足AGV小车基本功能需求的情况下,达到硬件结构最优化。然后,设计了系统的软件。首先在宿主机(PC端)上搭建了Linux环境,以满足在PC端进行程序的编写、调试、编译等操作;其次,在目标机(车载控制器)上移植了在宿主机上编译好的Linux系统,以满足目标机上能够实现多任务运行,提高车载控制器处理任务的能力;然后对对传统经典PID控制算法进行了改进,采用了积分分离PID控制算法,增加了小车运行过程中的稳定性和安全性。最后实现了车载控制系统各个模块的控制程序。最后,对AGV小车的运动模型进行了数学建模,并在MATLAB/Simulink中对传统经典PID控制算法和积分分离PID控制算法进行仿真分析与对比,同时进行了相应的试验验证,结果表明满足了AGV小车的运行精度设计要求。
【学位单位】：广东工业大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TP23;TH122
【部分图文】：

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本课题设计的 AGV 小车运行精度误差小于 10 小车达到以上的性能要求，首先为了保证小车能够快速电机差速运转的控制灵活性，通过对传统的 PID 控制算D 算法来提高控制精度；最后采用二级检测范围方法来障碍物产生不同的反应，提高小车的避障精度，同时避取急停措施而导致小车达到目的地的时间增加，提高了的国内外发展状况分类方式一般有 3 种：即导航方式、驱动方式和移载方分为：磁钉导航、电磁导航、磁带导航、激光导航、测、轮廓导航[10]等。其示意图如图 1-1 所示。

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（a）单轮驱动（b）差速驱动（c）全方位驱动图1-2 AGV驱动方式示意图3) 按移载方式可分为：滚筒式、牵引式、潜伏式、侧叉式、举升式等。如图 1-3 所示。图1-3 AGV移载方式示意图牵引式：牵引式 AGV 搬运灵活，需要人工把料车挂在牵引钩上，AGV 到达目标站点后，工人再把牵引钩去掉，取下料车。牵引式 AGV 小车结构紧凑，搬运灵活，可

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图1-3 AGV移载方式示意图牵引式：牵引式 AGV 搬运灵活，需要人工把料车挂在牵引钩上，AGV 到达目站点后，工人再把牵引钩去掉，取下料车。牵引式 AGV 小车结构紧凑，搬运灵活，潜伏在料车底部自动挂钩和脱钩，也可以直接牵引料车。当搬运物料重量较重时，以采取选用牵引式 AGV 小车[11]。该车多用于工厂车间的物料配送，广泛应用于电子的物料搬运。潜伏式：潜伏式 AGV 小车是指 AGV 的车身高度在受限的环境下可以产生，并在高度受限的间隙环境中能够自由穿梭行驶的 AGV。由于车身较低，可以潜伏到料底部自动挂扣和脱扣，还可以完成承载 AGV 与空车之间的交替任务。滚筒式：滚筒式 AGV 小车可以直接在小车上运载物料，或者在小车背部安装动滚筒与生产线对接，生产线上完成的成品，半成品直接通过输送带或者固定的轨道输线转移到 AGV 上，实现无人对接以及无人搬运[12]。可与滚筒线或链条线相配合，现站点取放料。滚筒结构简单，可靠性高，使用维护方便。

【参考文献】