AGV交互移动机器人

来源: 发布时间:2019-08-07 09:35:54

  摘要:AGV以蓄电池为电源,双电机为动力,传感器为控制,万向轮为转向集合成一整体,从而实现无人搬运的功能。为响应应用技术型高校的建立,设计并开发了一种应用于实验室的AGV小车,以提高学生的综合实践能力,满足校内实践教学的需要。

  关键词:AGV 磁敏传感器 差速驱动

  1.工作环境:

  AGV交互移动机器人主要承担校内实验室的物料搬运任务,以我院2107现代制造技术实验室一为例,实验室中共有加工中心、数控车和线切割三个加工区,并设置有CAD/CAM区、成品区和毛坯区,布局如下图所示。 成品区

  毛坯区

  加工中心加工区

  数控车加工区

  线切割加工区

  CAD/CAM区

  因AGV交互移动机器人需由磁条导引,所以地面应铺设磁条,且场地内不能有较大的磁性干扰。AGV小车由CAD/CAM区下达指令,从毛坯区开始取料,将毛坯运送至指定加工区,应完成单工序加工或多工序协同加工中的运输任务。

  AGV交互移动机器人的规格大小为450mm×300mm;最大载重量20kg。

  2.AGV交互移动机器人的转向寻迹运动:

  AGV交互移动机器人采用磁敏传感器进行轨迹信息采集,由单片机进行采集信息处理,辅以双电机调速方式进行行进路线的纠正。如图所示,小车行进方向为虚线所示方向,但行进目标点在左前方,小车上安装的磁敏传感器对实际磁条分布信息进行采集,并传至单片机进行处理反馈,驱使小车按实线所示轨迹行进。此时,小车左侧驱动轮减速,右侧加速,双驱动轮形成速度差。进而前后全向轮转向实现轨迹追踪,调整行进方向,完成转向寻迹动作,并行进至目标点。

  3.AGV交互移动机器人的结构设计及3D建模:

  本次设计的AGV交互移动机器人主要应用于校内实验室。整车基于工业AGV为原型,结合实际需求进行改进设计。综合考虑成本及强度需求,骨架采用铝型材进行搭建。导向寻迹方式采用双电机差速原理,将双电机驱动差速结构放置于车体中间位置,在实现导向寻迹功能的同时尽可能的节省空间。为提高车身稳定性能,前后选用全向轮设计,以减小转向时车身所受阻力。为验证其实际设计效果,采用三维造型软件进行设计装配,模型如下图所示:

  4.AGV交互移动机器人的模块组成:

  4.1.控制中心模块:

  控制中心模块是AGV的核心部分,在整车中如同大脑作用。用来对各种反馈信号的接受处理,以控制AGV能够正常工作。通过接收来自各个传感探头的实时信息,做出处理信号的输出,从而来控制AGV行进速度和方向,以及位置的调整。

  4.2.信号采集模块:

  采集模块是AGV的实时信息与控制中心的交流沟通模块,在整车中相当于眼睛的作用。通过各传感探头对实时路况的感应信息采集,将AGV的所处位置情况传达至控制中心模块。例如:寻迹过程中,通过磁敏传感器对地面磁条的分布情况采集,以将采集信息传达至控制中心以做出转弯的指令判断。再如避障过程中,通过红外传感器对AGV所行轨迹上有无障碍物的情况采集,以将采集信息传达至控制中心从而做出停止或前行的指令判断。

  4.3.转向、驱动模块:

  转向、驱动模块是AGV的各个动作指令的执行模块,在整车中相当于是四肢。通过执行从控制中心传来的指令实现转弯,前进,停止等动作。AGV交互移动机器人的转向,驱动模块主要由两个独立驱动的主动轮和两个全向轮组成。当磁敏传感器采集到转向动作信息时,将信息传输至单片机,并由单片机下达命令控制产生PWM调压信号,改变两个驱动电机电枢电压的“占空比”(接通和断开的时间比),从而改变电动机的功率和转速的大小,通过左右两边电机形成的转速差实现转向动作。

  4.4.电源模块:

  电源模块是AGV的各项动作的主要动力来源,为整个设备提供动力。一般采用蓄电池等组件构成AGV的电源模块。

  5.结论:

  随着科技的发展,技术的不断成熟,AGV也变的更为多样性。AGV的多环境应用,大大减少了工人的劳动强度,加强了工作的准确性,极大地提高了加工生产的效率。但是,迄今为止,AGV仍有许多难以攻克的问题,如还未完全实现自动化、无法真正脱离人为控制这一环节、存在较大的安全隐患和对运行的环境仍有较高的要求等。目前的AGV是由各母体企业自主设计研发的,虽具有较多形式种类,但普遍性不高。

  因而将AGV的研究放在大学创新项目中仍有较大价值。在提升AGV的研发进度的同时,丰富高校校内实践内容,提升学生的综合实践能力。

  6.参考文献:

  [1]高毅华 AGV实践及运用.航空精密制造技术

  [2]王标 ,张西巍 基于 AGV的动力总成工厂智能物流系统的设计

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