内容发布更新时间 : 2024/5/6 17:25:01星期一 下面是文章的全部内容请认真阅读。

自动导引式物料搬运小车系统设计

一、自动导引搬运小车功能示意图

图1 自动导引搬运小车结构示意图

700700 BC 返回边线 C 线宽20mm 5000 2000 图2 小车运行线路示意图 20005000 A起始边线A250

二、基本要求与参数

本作业要求完成一种自动导引式物料搬运小车系统设计。小车主要实现的功能是自动寻迹并且完成物料的搬运。如上图所示，小车首先在A区装载物料，然后开始沿着指定轨迹（黑色导引线）自动运行，导引线宽为20mm，小车上要求装有相应的传感器用来完成寻迹和小车运行轨迹调节，保证小车始终沿着指定轨迹运行不偏离。运行到C区以后停止，卸货后沿原路径返回A区再次装载物料，如此往复。A、C区各有一条与导引线垂直的黑色边界线，线宽为20mm，要求小车在A、C区停止时，不能超出边界线限定范围。（小车由蓄电池供电）

相关设计参数：

（1）小车运动方式：全自动导引式。

500（2）小车载重能力:15Kg，自重不超过15Kg。 （3）小车运动距离：5000mm。 （4）小车运行速度：不小于0.5m/s。 三、工作量

（1）小车轮系结构的设计与分析；

（2）自动导引方案的设计及传感器的选择与分析； （3）小车驱动及运动控制方案的设计与分析； （4）控制流程的设计； （5）设计说明书一份。

四、设计内容及说明

（1）根据要求选择合适的传感器，设计搬运小车的自动导引系统，并进行可行性分析，保证小车能够沿着给定的路径运动。

（2）确定小车的轮系结构，如主动轮与从动轮的个数以及转向方式。设计小车的驱动方案，确定电机的个数与类型，计算小车载重、行驶速度等技术指标，并进行相关计算分析，满足设计要求。

（3）小车控制系统设计，包括确定控制方案、控制核心器件的选择、自动导引功能的实现原理、绘制控制流程框图。

设计说明书

一、小车轮系结构的设计与分析

轮系结构一般由驱动轮、从动轮和转向机构组成，目前常见的同类AGV的轮系结构按照不同的性能要求主要有三种：三轮结构、四轮结构和六轮结构等，其中三轮结构一般采用前轮转向和驱动，而四轮和六轮一般采用双轮驱动、差速转向或独立转向方式。

三轮结构非常灵活，结构和控制很简单，载荷行走为拖动型，常用于路面比较差的环境，主要用于前进方向行走，载重时应注意保持平衡性，当转弯过快时，很容易失去重心而使车发生侧翻，因此这种结构适合于低速的场合。

四轮结构一般采用转向轮为主动轮式和转向轮为从动轮，定向轮为主动轮式两种方式。前者从动轮部分机械结构较简单，方便安装减震系统。这种结构在驱动和转向控制上都非常灵活和简单，而且能满足较小的转弯半径，但是由于它的轮系结构需要增加很多机械部件的支持，增加了机械部分的复杂性，也增加了小车的自重和成本。后者结构前面两个万向轮为转向轮，使用步进电机来精确控制转向角度，可以用连杆或同步带来做转向传动；后端两个定向轮为驱动轮，可以用一个电机通过安装差速器驱动两个轮子，也可以用两个电机分别驱动，这样可以避免出现一个主动轮悬空空转导致驱动力下降的问题，而且还可以省去安装差速器。这种四轮结构虽然控制简单，机械结构也不复杂，但是它只适合与单向行驶，而且由于驱动轮在后端，所以最小转弯半径较大。

转向机构主要有以下几种方式，一是利用舵机直接控制导向轮的方向，两个导向轮之间通过一根平行四杆机构实现两个导向轮的转角相同，通过驱动轮带动实现转向，特点是响应快，转向不稳定，第二种是直接驱动主动轮的转向运动，讲驱动电机与轮子做成一个整体，用舵机带动，特点是系统惯性大，响应慢，但转向稳定。第三种是利用转速差动来转向，特点是结构简单，转向可靠，但不准确，需要调节。 1、小车轮系结构选择

本设计小车要求双向行驶，宜选用六轮式结构，该结构靠中间两个定向轮驱动，前后四个万向轮主要起到导向和支撑作用。中部的两个轮由不同电机驱动，提供差动转速，实现小车转弯，机械结构简单，节省成本，容易控制。

但是当小车运动到不平的地面时，易出现六个轮子不同时着地的情况，如果驱动轮不着地，则小车无法运动，因此需要安装减震器使六个轮子与地充分接触，保证小车正常行驶。 2、小车的性能要求

首先选择电机，主要考虑电机的额定电压和额定功率这两个参数。小车功率可近似用下式估计：

p???M?g?v其中：μ取0.15，

M根据最大载重15kg和小车自重15kg，取30kg，