遮栏收放AGV及其控制方法的研究

发布时间：2017-04-11 07:04

  本文关键词：遮栏收放AGV及其控制方法的研究，由笔耕文化传播整理发布。

【摘要】：在客流高峰时机场候机楼存在旅客拥堵,短时间内难以疏散等现象,需要使用遮栏杆座来规范秩序。为解决人工搬运遮栏杆座时效率低的问题,本课题提出一种遮栏收放AGV(Cordons Collecting and Placing Automatic Guided Vehicle,简称CCP-AGV,或称为Collecting and Placing Robot,简称CPR)的设计方法,该方法能够实现自主搬运、合理摆放遮栏杆座等功能。结合遮栏杆座异形结构的特点,分别设计了能够自主收放遮栏杆座的机械臂、上下叠放可回转形式的遮栏传送机构和可原地转向的CPR本体部分。根据D-H法建立机械臂的运动学模型,进行运动学正解和逆解计算,并在MATLAB环境下进行仿真,得到收放遮栏杆座的理想轨迹;通过重心模型,对CPR稳定性进行分析。根据任务特点和系统的复杂程度,以PLC为核心设计了CPR控制系统,包括中央控制单元、底盘驱动单元、搬运机构单元、检测单元、人机接口单元等。分析机械臂的夹手装置、抬升部分直线模组、前后移动部分直线模组的受力情况,对各部分电机进行选型,并设计了相应驱动电路。为了确保CPR稳定运行,采用PID算法调节驱动电机转速,通过衰减曲线法对PID参数进行工程整定。运用查表方式实现磁条寻迹功能,完成自主导航任务,满足CPR的功能需求。依照上述设计方法开发了一台CPR样机,在PLC编程环境下通过编写应用程序,对各个功能模块和整机性能进行测试,测试结果表明该样机可以实现多个遮栏杆座的连续自主收放功能,达到了预期设计要求。
【关键词】：运动学 自主搬运 磁导航 衰减曲线法
【学位授予单位】：中国民航大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP242
【目录】：

• 摘要5-6
• Abstract6-9
• 第一章 绪论9-14
• 1.1 课题背景与意义9-10
• 1.2 机器人移动操作的国内外研究现状10-12
• 1.2.1 几种典型移动操作机器人10-11
• 1.2.2 移动机械臂研究现状11-12
• 1.3 课题研究内容12-14
• 第二章 CPR结构设计及运动学分析14-29
• 2.1 CPR机械结构设计14-15
• 2.2 机械臂设计与运动学分析15-23
• 2.2.1 机械臂结构设计15-18
• 2.2.2 机械臂运动学分析18-23
• 2.3 遮栏杆座传送装置优化设计23-24
• 2.4 车体设计与运动学分析24-28
• 2.4.1 车体结构设计24-25
• 2.4.2 车体运动分析25-28
• 2.5 本章小结28-29
• 第三章 CPR控制系统方案设计29-42
• 3.1 控制系统总体方案设计29-31
• 3.2 CPR驱动电路设计31-34
• 3.2.1 CPR车体受力分析31-33
• 3.2.2 无刷直流电机的工作原理及驱动电路设计33-34
• 3.3 搬运机构系统传动方案设计34-37
• 3.3.1 夹手部分传动方案设计34-35
• 3.3.2 抬升部分传动方案设计35-36
• 3.3.3 平移部分传动方案设计36-37
• 3.3.4 遮拦杆座传送装置传动方案设计37
• 3.4 CPR各部分控制方案设计37-40
• 3.4.1 无刷直流电机控制电路设计37-38
• 3.4.2 搬运机构控制电路设计38-40
• 3.5 传感器选型与接口电路设计40-41
• 3.5.1 轮速测量电路设计40
• 3.5.2 磁道检测电路设计40-41
• 3.6 本章小结41-42
• 第四章 CPR控制算法设计42-52
• 4.1 CPR收放算法设计42-47
• 4.2 车体运动控制器的设计47-50
• 4.3 磁道跟踪算法设计50-51
• 4.4 本章小结51-52
• 第五章 样机开发与实验结论分析52-61
• 5.1 PID参数整定53-56
• 5.2 遮栏收放控制实验56-58
• 5.3 运动精度实验58-60
• 5.4 实验小结60-61
• 结论61-62
• 参考文献62-65
• 致谢65-66
• 攻读学位期间发表的学术论文66

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