自動(dòng)導(dǎo)向車(AGV)導(dǎo)航控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

劉赫

摘 要：自動(dòng)導(dǎo)航技術(shù)AGV是目前非常常用的一種轉(zhuǎn)移承載技術(shù)，自動(dòng)導(dǎo)航集合了多種多樣的自動(dòng)響應(yīng)技術(shù)，成為非常重要的物流運(yùn)送方式，在社會(huì)生產(chǎn)實(shí)踐中起到了極為重要的作用。自動(dòng)導(dǎo)向車（AGV）感應(yīng)了多樣化的系統(tǒng)特性，研究者通過分析導(dǎo)航伺服系統(tǒng)傳遞，并使其成為自動(dòng)物流系統(tǒng)內(nèi)不可或缺的一支重要力量。AGV系統(tǒng)參數(shù)的不同將直接影響到自動(dòng)導(dǎo)向車的導(dǎo)航結(jié)果。為了優(yōu)化提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)性的調(diào)整方式，自動(dòng)導(dǎo)向車（AGV）借助了數(shù)字仿真技術(shù)，其伺服系統(tǒng)的傳遞函數(shù)和樣機(jī)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與整個(gè)系統(tǒng)的靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能之間的關(guān)系較為密切。

關(guān)鍵詞：自動(dòng)導(dǎo)向車;（AGV）導(dǎo)航控制;系統(tǒng)設(shè)計(jì)

引言：自動(dòng)導(dǎo)向車技術(shù)簡稱AGV技術(shù)，是一種經(jīng)過多年發(fā)展的自動(dòng)化物料搬運(yùn)技術(shù)，AGV設(shè)備在應(yīng)用過程中具有較廣泛應(yīng)用范圍，可以普遍應(yīng)用于比較惡劣的工作環(huán)境或者工作量大、工作來回運(yùn)動(dòng)范圍較大的區(qū)域，比如說，車間、碼頭、機(jī)場、醫(yī)院，另外，一些大型的倉庫單位也將AGV作為重要的貨物轉(zhuǎn)換技術(shù)手段。這是因?yàn)锳GV自動(dòng)導(dǎo)向小車的適應(yīng)性極強(qiáng)，可以適應(yīng)現(xiàn)代柔性制度管理FMS和工廠自動(dòng)化系統(tǒng)FAS的物質(zhì)系統(tǒng)要求，從而成為非常重要的貨運(yùn)轉(zhuǎn)載設(shè)備力量。

一、自動(dòng)導(dǎo)向車AGV的概念簡介

（一）簡介

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV是一種新型的自動(dòng)化物料搬運(yùn)設(shè)備，其應(yīng)用范圍較廣、適用于車間、碼頭、機(jī)場、醫(yī)院、商店等各種場所，同時(shí)流水線作業(yè)、礦區(qū)作業(yè)等等區(qū)域工作也可以使用AGV完成，這是在繁忙的工作區(qū)域內(nèi)使用自動(dòng)化傳遞技術(shù)、實(shí)現(xiàn)現(xiàn)代制造系統(tǒng)必不可少的物流傳遞手段，是一種較為高端的移載設(shè)備。自動(dòng)導(dǎo)向車AGV使用多種電磁感應(yīng)方式，借助了智能化移載的原理，滿足了慣性、視覺、多種導(dǎo)航方式的引導(dǎo)作用，從而使得AGV運(yùn)行路線變得更為精準(zhǔn)，能夠適應(yīng)生產(chǎn)和生活的需要。

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV原理

自動(dòng)導(dǎo)向車有精準(zhǔn)的導(dǎo)航系統(tǒng)，連接電纜光學(xué)、慣性、視覺等多種多樣的導(dǎo)航方式，自動(dòng)導(dǎo)向車AGV之所以被應(yīng)用在各種領(lǐng)域，是因?yàn)锳GV運(yùn)行狀態(tài)較好，運(yùn)行路線十分精準(zhǔn)，可以滿足生產(chǎn)和生活需求，降低人工不必要成本，實(shí)現(xiàn)多種自動(dòng)導(dǎo)向車AGV的應(yīng)用場景，主要是在比較復(fù)雜的地形范圍內(nèi)或布局較為緊湊的生產(chǎn)車間內(nèi)。自動(dòng)導(dǎo)向車AGV安裝了探頭和感應(yīng)線圈，從而能夠在AGV車體上產(chǎn)生感應(yīng)電量，當(dāng)小車運(yùn)行時(shí)，不會(huì)沒有偏離預(yù)定路線，那么小車偏離路線的計(jì)算角度和計(jì)算程度將貼合小車的運(yùn)行軌跡，沿著預(yù)定的路線行駛。

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計(jì)

AGV導(dǎo)航系統(tǒng)的先進(jìn)性

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV取代了以往由人駕駛車輛的方式，AGV可以直接控制小車，按照自動(dòng)沿線的預(yù)先設(shè)計(jì)路線運(yùn)行，自動(dòng)導(dǎo)向車預(yù)先路線的運(yùn)行依據(jù)的是模擬駕駛員駕駛路線，基于動(dòng)力學(xué)模型的結(jié)果。因此，AGV可以根據(jù)路面的實(shí)際情況來操作車輛轉(zhuǎn)向駕駛系統(tǒng)，也可以在比較寬的范圍之內(nèi)，對于AGV車輛的車體狀態(tài)等進(jìn)行敏感的記錄。AGV導(dǎo)航系統(tǒng)之所以具有先進(jìn)性，是因?yàn)槠湓诖罅康娜斯つM路線上，能夠找到比較優(yōu)化的方案，AGV導(dǎo)航借助了人或者系統(tǒng)操作的工作原理，按照一定的規(guī)律總結(jié)初期導(dǎo)航控制系統(tǒng)，并且從控制理論的原理角度兼顧了AGV自動(dòng)導(dǎo)航控制的頻率特性。

AGV的穩(wěn)定性保證

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV使用斜率穿透分配原則，將系統(tǒng)中具有穩(wěn)定性的動(dòng)態(tài)過渡性能與導(dǎo)航控制系統(tǒng)相連接，使其平穩(wěn)的返回預(yù)定路線，一旦遇到突發(fā)情況可以根據(jù)實(shí)際情況自動(dòng)開啟和關(guān)閉AGV功能。導(dǎo)航控制系統(tǒng)能使AGV小車快速而平穩(wěn)的往返，如果遇到高頻段斜率很大的情況，那么AGV也可以很輕松的完成既定的運(yùn)行路徑。當(dāng)然這主要是因?yàn)樽詣?dòng)導(dǎo)航車AGV預(yù)定了比較完善的三輪底盤結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)要求之下，AGV能實(shí)現(xiàn)單方向的運(yùn)行，如前進(jìn)、后退功能，在后續(xù)的設(shè)計(jì)中，如果能加一對探頭，AGV就可以自動(dòng)后退，并使用探頭退行操作。在實(shí)際的生產(chǎn)和生活中，AGV探頭在后輪軸處設(shè)置轉(zhuǎn)盤，借助連桿結(jié)構(gòu)，能夠?qū)崿F(xiàn)前方導(dǎo)航和輪轉(zhuǎn)臺(tái)的聯(lián)動(dòng)運(yùn)動(dòng)，且能夠達(dá)到比較理想的角度，從而保證了AGV自動(dòng)導(dǎo)航運(yùn)行過程中的穩(wěn)定前進(jìn)。

（三）自動(dòng)導(dǎo)向AGV車體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

自動(dòng)導(dǎo)向AGV車體使用前輪驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)，這是一種更為科學(xué)的三輪底盤結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航控制系統(tǒng)及導(dǎo)航控制器對機(jī)械結(jié)構(gòu)的控制，一般使用信號控制器控制功率較大的放電電路，而自動(dòng)導(dǎo)向車AGV的車體運(yùn)行符合精密的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。AGV車體結(jié)構(gòu)是為了能夠更好的適應(yīng)運(yùn)轉(zhuǎn)需求，并處理好機(jī)器運(yùn)轉(zhuǎn)及電路兩方面的因素影響。AGV使用多元化探頭保證小車的運(yùn)行軌跡，同時(shí)也可以結(jié)合傳遞函數(shù)和數(shù)字仿真技術(shù)分析，結(jié)合多電參數(shù)和結(jié)構(gòu)參數(shù)的影響，有針對性地設(shè)計(jì)相似系統(tǒng)的指導(dǎo)核心命令。

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV在前行時(shí)對于車體的運(yùn)行有一定的要求，需要確定車體軸線與x軸的夾角，這主要是由于導(dǎo)航系統(tǒng)和結(jié)構(gòu)系統(tǒng)，對于AGV車體都會(huì)產(chǎn)生一定的影響，探頭測試到AGV小車運(yùn)行的偏差，并將坐標(biāo)系選擇與導(dǎo)航線重合，從而能夠保證小車在直道上運(yùn)行時(shí)，導(dǎo)航系統(tǒng)處于工作的平衡點(diǎn)狀態(tài)。自動(dòng)導(dǎo)向AGV的線性化處理成為AGV前進(jìn)式車體運(yùn)動(dòng)學(xué)模型的傳遞結(jié)果，此時(shí)為了能夠達(dá)到不同運(yùn)行狀態(tài)下自動(dòng)導(dǎo)向車的運(yùn)行效果，可以選擇在系統(tǒng)穩(wěn)定頻率較低的不同頻段采取不同的操作形式，一般將頻段設(shè)置成低中高三種不同的期望值，從而能夠滿足導(dǎo)航控制系統(tǒng)正常工作的校正需求。

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV不同的運(yùn)動(dòng)軌跡

自動(dòng)導(dǎo)向車AGV小車如果增大車速，那么系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性不足，車速過高，可能會(huì)是小車面臨著顛簸的風(fēng)險(xiǎn)，因此自動(dòng)導(dǎo)向車AGV作為物料運(yùn)輸?shù)闹匾緩?，一般不?yīng)有過高的車速。有的AGV小車預(yù)裝了增大式的探頭臂，這就可以保證在系統(tǒng)的開環(huán)增益不變的前提下，處理好快速波動(dòng)和顛簸因素對于AGV小車原始系統(tǒng)特性所帶來的影響。此時(shí)根據(jù)實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)和波動(dòng)曲線的反應(yīng)，可發(fā)現(xiàn)自動(dòng)導(dǎo)向車AGV的運(yùn)行速度不利于系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此在彎道運(yùn)行或后退時(shí)，AGV車輛可能會(huì)產(chǎn)生震蕩效果，那么為了實(shí)現(xiàn)導(dǎo)航電機(jī)的機(jī)電負(fù)荷不宜過大，應(yīng)該不斷的調(diào)整AGV的探頭距離和AGV小車的頻率特性，盡可能達(dá)成更好的試驗(yàn)效果。

結(jié)論：綜上所述，自動(dòng)導(dǎo)向AGV小車能實(shí)現(xiàn)在運(yùn)行時(shí)誤差的規(guī)避，通過實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，AGV小車導(dǎo)航控制系統(tǒng)，控制精度正在不斷的提升，動(dòng)態(tài)性能也在不斷的改善，從而能夠使其設(shè)計(jì)的時(shí)間取值和運(yùn)行時(shí)的系數(shù)相符合，并能夠被控制在一定的范圍之內(nèi)，借助小車樣機(jī)的實(shí)驗(yàn)軌跡，就可以確定在不同頻率之下如何改變頻段的位置，從而改善AGV小車系統(tǒng)的穩(wěn)態(tài)性能，這也是目前在生產(chǎn)應(yīng)用和實(shí)踐中提升AGV小車使用頻率的重要基礎(chǔ)。為了實(shí)現(xiàn)下一步新的自動(dòng)導(dǎo)航需求，AGV小車的使用技能和系統(tǒng)參數(shù)，均應(yīng)在不斷的優(yōu)化和嘗試中加以改善。通過嘗試校正原始系統(tǒng)的開環(huán)頻率特性實(shí)現(xiàn)AGV導(dǎo)向小車在各個(gè)行業(yè)和領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，將成為一個(gè)新的必要發(fā)展趨勢，逐漸適應(yīng)了現(xiàn)代物流運(yùn)輸和生產(chǎn)環(huán)境快速運(yùn)達(dá)的使用訴求。

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