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1總體設(shè)計
AGV一般由車體、蓄電池、充電系統(tǒng)、驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)向裝置、精確停車裝置、車上控制器、通信裝置、信息采樣子系統(tǒng)、移載裝置和車體方位計算子系統(tǒng)等組成。車體由車架和相應(yīng)的機械電氣部件如減速箱、電機、車輪等組成，它是AGV的基礎(chǔ)部分。車架要從強度和剛度上滿足車體運行和加速時的要求，常用鋼構(gòu)件焊接而成，其外殼為1mm~3mm的鋼板或鋁合金板，車架空間安置與驅(qū)動和轉(zhuǎn)向直接有關(guān)或重量較大的部件(如蓄電池)，以利于機械結(jié)構(gòu)設(shè)計和降低車體重心，重心越低越有利于抗傾翻。板上常安置移載裝置、液壓系統(tǒng)、電控系統(tǒng)、按鍵、顯示屏等。車體的前后部分還安裝安全擋圈和超聲波傳感器。
AGV常采用24V或48V直流工業(yè)蓄電池為動力。蓄電池供電應(yīng)達到額定的安培小時值，一般應(yīng)保證8h以上的工作需要，對二班制工作環(huán)境則要求17h以上的供電能力.蓄電池充電可采用隨機充電和全周期充電兩種方式。隨機充電采用可任意充電的汽車免修蓄電池，在AGV的備用停泊站，無時間限制地隨時充電。全周期充電則要求AGV退出服務(wù)，并進入指定的充電區(qū)且當(dāng)蓄電池電荷降至指定范圍時方可充電。此類電池一般執(zhí)行4h連續(xù)充電，2h冷卻的規(guī)范。也有的AGV采用上述兩種充電方式相結(jié)合的方式。充電操作有自動、人工和快速更換的可抽拉式三種。
驅(qū)動裝置由車輪、減速器、制動器、電動機及速度控制器等部分組成。AGV驅(qū)動命令由計算機發(fā)出，驅(qū)動的速度與方向是兩個獨立的變量，它們分別由計算機控制。速度調(diào)節(jié)可采用不同的方法，如用脈寬調(diào)速或變頻調(diào)速等。AGV在直線行走、拐彎和接近停位點時要求不同的車速，直線行走高速度常達lm/s，拐彎時為0. 2m/s~0. 6m/s,接近停位點時為0. lm/s。
AGV的方向控制是由導(dǎo)引系統(tǒng)的方向信息通過轉(zhuǎn)向裝置來實現(xiàn)的。AGV通常被設(shè)計成三種運動方式:(1)只能向前;(2)能向前與向后;(3)能縱向、橫向、斜向及回轉(zhuǎn)四個方向的運動。
“智能”較高的AGV都有車上控制器，它類似于機器人控制器，用以對AGV進行監(jiān)控?？刂破饔嬎銠C通過通信系統(tǒng)從地面站接受指令并報告自己的狀態(tài)。通?？刂破骺赏瓿梢韵鹿ぷ?手動控制、安全裝置啟動、蓄電池狀態(tài)、轉(zhuǎn)向極限、制動器解脫、行走燈光、驅(qū)動和轉(zhuǎn)向電機控制和充電接觸器等。某些AGV具有編程能力，允許小車離開導(dǎo)引路徑，駛向某個示教地點，完成任務(wù)后循原道返回到導(dǎo)引路徑上來。
AGV的控制指令一般是由地面控制器(車外)發(fā)出，AGV的狀態(tài)也通過通信系統(tǒng)送回地面控制器。通信系統(tǒng)有兩種:連續(xù)方式和分散方式。連續(xù)通信系統(tǒng)允許AGV在任何時候和相對地面控制器的任何位置使用射頻方法或使用在導(dǎo)引路徑內(nèi)的通信電纜收發(fā)信息。如采用無線電、紅外激光的通信方法。分散式系統(tǒng)只是在預(yù)定的地點(通信點)如AGV停泊站等，在特定的AGV與地面控制器之間提供通信。一般來說，這種通信是通過感應(yīng)或光學(xué)的方法來實現(xiàn)的。分散通信的一個明顯缺點是:如果AGV在兩通信點之間發(fā)生故障，AGV將無法與地面控制站取得聯(lián)系。目前大多數(shù)AGV系統(tǒng)都是采用分散式通信方式，因為其價格較便宜。
AGV的安全系統(tǒng)既要實現(xiàn)對AGV的保護，又要實現(xiàn)對人，或?qū)ζ渌孛嬖O(shè)備的保護。其安全保護方法可歸納為兩類:接觸式和非接觸式兩種保護系統(tǒng)。對自由路徑(無固定導(dǎo)引路徑)型的AGV，還要進行車體方位的計算，它由車體方位計算子系統(tǒng)來完成。AGV的方位，即在總體坐標(biāo)系中的位置與方向，與車體左右輪的運動有一確定的關(guān)系，由此可計算出AGV的方位。該子系統(tǒng)的功能是根據(jù)采樣信息，通過積分運算，實時計算出車體方位[x(t)，y(t)和θ(t) ]。根據(jù)需要，將計算的方位信息通過串行通信傳送給車上控制器，然后再通過無線電通信傳送給地面監(jiān)控系統(tǒng)，以實現(xiàn)對AGV的監(jiān)控。地面監(jiān)控系統(tǒng)也可通過這一通信信路，對車體方位計算子系統(tǒng)進行操作，如初始化、重置車體方位以消除累積誤差等。完成車體方位計算的基本輸入數(shù)據(jù)是車輪前進或后退的距離，即通過對驅(qū)動車輪的電動機轉(zhuǎn)動角度的周期性采樣來獲取。
AGV的導(dǎo)引方式可分為兩大類:(1)車外固定路徑導(dǎo)引方式，在行駛的路徑上設(shè)置導(dǎo)引用的信息媒介物，AGV通過檢測出它的信息來得到導(dǎo)引，如電磁導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引(又稱磁性導(dǎo)引)等。(2)自由路徑(無固定路徑)導(dǎo)引方式，AGV上儲存著系統(tǒng)布局上的尺寸坐標(biāo)，通過識別車體當(dāng)前方位，自主地決定行駛路徑，這類導(dǎo)引方式也稱為車上軟件—編程路徑方式。
綜合AGV的上述特點，再結(jié)合本次設(shè)計的具體要求，確定本次AGV的研制原則:即以最簡單形式、最少的成本、盡可能可靠的動作完成課題要求。  
據(jù)此，形成機器人的基本控制思路:紅外傳感器取得反射信號送給單片機，通過單片機對有無反射信號進行處理，同樣超聲波傳感器也將信號傳給單片機，通過單片機對感應(yīng)時間進行處理，結(jié)合路徑圖進行綜合分析后輸出控制信號，控制信號通過控制電路放大、輸出到電機對小車動作進行控制。整個控制流程中不用光電編碼器，即沒有電機運動狀態(tài)的信息反饋，所有信息都由傳感器輸入，屬開環(huán)控制。
開環(huán)控制的優(yōu)點是信息源少，需要單片機分析的數(shù)據(jù)比較少，比較適合使用單片機作為控制器，而缺點就是由于信息源單一，對輸入信息沒有糾錯能力，只要信息源出現(xiàn)錯誤就會出現(xiàn)狀態(tài)誤判。使用開環(huán)控制的前提就是要確保信息源的可靠性。
據(jù)此確定機器人的設(shè)計總體思路:通過紅外傳感器作為導(dǎo)航，單片機為控制器，電機差動式實現(xiàn)轉(zhuǎn)向，根據(jù)預(yù)設(shè)路線，實現(xiàn)AGV導(dǎo)航定位策略的方式及用最簡單的設(shè)置、最少的器械部件完成比賽的任務(wù)。需要部件如下表所列。
表2-1