车间四轮独立转向AGV驱动单元运动稳定性研究

发布时间：2020-05-02 16:29

【摘要】：AGV(Automated Guided Vehicle,自动导航车)作为自动化仓储系统和柔性生产系统的智能设备,是连接生产和物流的关键环节,可实现生产过程可视化和生产效率最大化的目的。研发能实现自然导航精准定位、可频繁移动、快速启停的四轮独立转向型AGV,对提高车间的智能化和柔性化水平有重要意义。运动稳定性是AGV最基本的动态特性,驱动单元作为AGV运动实现的基础,对其进行运动稳定性的研究是十分必要的。本文以激光雷达导航的四轮独立转向AGV驱动单元为研究对象,从设计建模、刚柔耦合动力学仿真、实验对比、基于模糊逻辑理论的控制参数优化和结构改进设计等方面的探究了驱动单元对AGV运动稳定性能的影响,具体工作如下:首先,结合AGV总体设计需求和工厂作业环境,采用模块化设计思想,完成由驱动系统、转向系统、减震系统三大子系统组成的驱动单元设计和建模工作,并建立力学模型进行理论分析。其次,为研究驱动单元对AGV运动稳定性的影响,模拟车间实际工况,分别对AGV刚体模型和刚柔耦合模型进行动力学仿真,证实了构件的柔性变形对计算精度有着不容忽视的影响;此外,在现有AGV实验平台的基础上设计了运动稳定性测试实验,将采集的实验曲线与仿真曲线进行对比分析,验证了运动稳定性分析模型的正确性;进一步地,设计模糊自适应控制器并搭建机电联合仿真平台,通过优化减震控制参数,AGV驱动单元的运动稳定性得到较明显的提升。最后,为改善AGV运动稳定性,根据驱动单元对运动稳定性影响较大的结构特征,从弹簧倾角可调和增加平顺调节机构两个思路进行结构创新设计,通过对相同工况下新旧模型的仿真对比,验证了新结构在运动稳定性能上得到改善和提升。
【图文】：

对称分布,方式,轮驱,差速

差速驱动（四轮型）双舵轮驱动四轮独立驱动图 1.1 常见 AGV 驱动转向方式差速驱动的转向是靠转弯时两个驱动轮的速度称分布的驱动轮，常见有三轮（一个从动轮）和轮驱动由驱动轮个数不同分为单舵轮驱动和双型[8]，从动轮关于车体轴线对称分布。对于差速在于贴地性好、对地面适应性强，因此应用场灵活、机动性能不强的局限；对于四轮车型而言身位姿变化、因可实现小半径转向所以适用于平而导致某轮压力减小甚至悬空，贴地性不佳。构的全向驱动方式，它的实现原理是在中心机轮转向力转化成中心机轮的法向力，安装时将四量合成法分别控制每个车轮的速度和转向实现全活，，可以灵活方便地实现全方位移动，适用于

示意图,作业环境,工厂,示意图

V 作为电动汽车和搬运机器人的新型交叉产品，其设计没有一定的标准行设计时主要参考汽车的相关规范。传统车辆转向系统运作时由于两合作用，限制了车辆在复杂情况和拥挤路段上的操作性和灵活性。面向与传统车辆有很大的区别，前轮转向不能满足 AGV 的转向要求。如图作业环境示意图，在一个对某类工件进行加工的 3C 车间里，安装有托盘作区的取料点将待加工工件放入托盘后，依次去往工作区需要换件的机械手将待加工工件放置在机床指定位置，并将已加工工件放到托盘上，件用完时，去往非工作区的放料点将已加工工件放下，重新装满待加工。在不同的区域，对 AGV 的运动性能有着不同的要求：在工作区，AG到位位姿精度、运动稳定性及灵活性；在非工作区，AGV 在完成上下料保安全性；在连接区，AGV 兼有工作区和非工作区的运动特性。在一些如在非常狭窄的工作区想要进入两个机床之间作业这种比较限制的情况横向侧移来完成作业任务。
【学位授予单位】：华中科技大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2019
【分类号】：TP23

【参考文献】