自动控制系统的机械手和AGV的设计与关键技术研究

发布时间：2017-07-27 02:10

  本文关键词：自动控制系统的机械手和AGV的设计与关键技术研究

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【摘要】：传统物流输送系统在信息技术应用上存在弊端,计算机技术的迅速发展和对自动智能搬运工具的迫切需求使得AGV(Automatic Guided Vehicle的简称)应运而生。AGV的概念很简单,根据我国国家标准《物流术语》中的定义,是指装有自动导引装置,能够按规定路径行驶,在车体上具有编程和选择的装置、安全保护装置以及物料移载功能的搬运车辆。机械手是一种能自动化定位控制并可重新编程以变动的多功能机器,在现代物流输送系统中占据着重要位置。可编程序控制器(PLC)因其可靠性高、编程方便、配置灵活,广泛应用于机械手的电气控制。论文详细论述了PLC控制的优势和PLC的选型依据,实现了三自由度直角坐标机械手技术指标理论体系的关键组成部分。为实现PLC对机械手的水平、上下移动和抓取控制,设计了电气控制原理图并进行梯形图编程。针对机械手关键技术中的动作模型、自由度模型和功能模型,提出光电编码器的位置检测系统优化,并进行上位机监控系统的研究。论文分析了智能搬运设备AGV车载控制系统差速驱动数学模型、AGV的运动学模型和差速转向等关键技术,在此基础上,将磁导引的双转向架差速驱动AGV引入自动控制系统领域,设计本系统技术体系结构及其特征。结合传感器、智能控制和直流电源的关键指标的特点,提出PID纠偏算法作为寻线模式、平移模式和差速平移三种运行模式的切入,纠偏算法关键过程中理论验证。论文搭建了AGV小车实验环境,进行了AGV试验车的机械设计,电气设计与车载程序设计,经运行实验验证,实现了自动全向行驶,RFID可以实时跟踪AGV小车的位置,自动选择岔路,自动切换运行速度,实现了磁带导引的双转向架驱动AGV的停位误差小于±10mm。
【关键词】：PLC 机械手 AGV 磁带导引
【学位授予单位】：北京交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：TP241
【目录】：

• 致谢5-6
• 摘要6-7
• ABSTRACT7-11
• 1 绪论11-17
• 1.1 研究背景和意义11-12
• 1.2 研究现状12-13
• 1.3 研究热点13-14
• 1.3.1 AGV国内外发展概述13
• 1.3.2 欧美模式双舵轮驱动AGV磁带导引技术13
• 1.3.3 传感器纠偏问题13-14
• 1.4 论文结构安排14-17
• 2 智能搬运设备AGV设计及关键技术研究17-42
• 2.1 AGV设计要求17-18
• 2.2 AGV系统整体架构及数学模型推导18-27
• 2.2.1 驱动单元机械设计18-20
• 2.2.2 车载控制系统方案设计20-21
• 2.2.3 驱动结构的数学模型21-26
• 2.2.4 d值的误差分析26-27
• 2.2.5 驱动结构的运动学模型27
• 2.3 AGV系统模块设计关键技术研究27-30
• 2.3.1 AGV差速转向模型27-28
• 2.3.2 AGV导航和导引技术28-29
• 2.3.3 直流伺服控制系统设计与实现29-30
• 2.4 双转向架驱动AGV的磁带导引技术30-35
• 2.4.1 两种典型的AGV导航/导引技术路线30-31
• 2.4.2 欧美模式双舵轮AGV的磁带导引技术31-33
• 2.4.3 双转向架驱动AGV的磁带导引技术33-35
• 2.5 运动控制与纠偏算法35-41
• 2.5.1 车载控制系统结构35-37
• 2.5.2 运行模式及纠偏算法37-40
• 2.5.3 AGV运行姿态的控制方法40-41
• 2.6 本章小结41-42
• 3 基于PLC的机械手控制系统设计及关键技术研究42-57
• 3.1 PLC的选择标准和选型方法42-43
• 3.1.1 PLC的选择标准42-43
• 3.1.2 PLC的选型方法43
• 3.2 三自由度直角坐标机械手43-45
• 3.3 电气控制系统软件设计45-52
• 3.3.1 急停45
• 3.3.2 伺服电机正/反转45-47
• 3.3.3 机械手水平移动控制47-49
• 3.3.4 机械手抓取上下移动49-50
• 3.3.5 机械手抓取控制50-52
• 3.4 PLC电气控制原理图52-54
• 3.4.1 供电回路52-53
• 3.4.2 机械手水平移动控制回路53-54
• 3.4.3 机械手垂直控制回路54
• 3.5 关键技术研究54-57
• 3.5.1 基于PLC的4台电动机的启/停研究54-55
• 3.5.2 上位机监控系统技术的研究55
• 3.5.3 光电编码器位置检测系统优化55-57
• 4 试验结果与分析57-67
• 4.1 试验车设计57-64
• 4.1.1 试验车机械设计57-58
• 4.1.2 试验车电气设计58-61
• 4.1.3 试验车车载程序设计61-64
• 4.2 试验车运行试验64-67
• 4.2.1 手动功能检测65
• 4.2.2 自动功能检测65-67
• 5 总结与展望67-69
• 5.1 全文总结67
• 5.2 研究展望67-69
• 参考文献69-73
• 附录1：AGV试验车总装73-75
• 附录2：I/O试验车Model75-77
• 作者简历及攻读硕士学位期间取得的研究成果77-81
• 学位论文数据集81

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本文编号：579354