AGV交互移動機器人

劉宇浩 孫亞培 趙亮亮 趙磊

摘?要：AGV以蓄電池為電源，雙電機為動力，傳感器為控制，萬向輪為轉(zhuǎn)向集合成一整體，從而實現(xiàn)無人搬運的功能。為響應應用技術型高校的建立，設計并開發(fā)了一種應用于實驗室的AGV小車，以提高學生的綜合實踐能力，滿足校內(nèi)實踐教學的需要。

關鍵詞：AGV;磁敏傳感器;差速驅(qū)動

1 工作環(huán)境

AGV交互移動機器人主要承擔校內(nèi)實驗室的物料搬運任務，以我院2107現(xiàn)代制造技術實驗室一為例，實驗室中共有加工中心、數(shù)控車和線切割三個加工區(qū)，并設置有CAD/CAM區(qū)、成品區(qū)和毛坯區(qū)，布局如下圖所示。

因AGV交互移動機器人需由磁條導引，所以地面應鋪設磁條，且場地內(nèi)不能有較大的磁性干擾。AGV小車由CAD/CAM區(qū)下達指令，從毛坯區(qū)開始取料，將毛坯運送至指定加工區(qū)，應完成單工序加工或多工序協(xié)同加工中的運輸任務。

AGV交互移動機器人的規(guī)格大小為450mm×300mm;最大載重量20kg。

2 AGV交互移動機器人的轉(zhuǎn)向?qū)ほE運動

AGV交互移動機器人采用磁敏傳感器進行軌跡信息采集，由單片機進行采集信息處理，輔以雙電機調(diào)速方式進行行進路線的糾正。如圖所示，小車行進方向為虛線所示方向，但行進目標點在左前方，小車上安裝的磁敏傳感器對實際磁條分布信息進行采集，并傳至單片機進行處理反饋，驅(qū)使小車按實線所示軌跡行進。此時，小車左側(cè)驅(qū)動輪減速，右側(cè)加速，雙驅(qū)動輪形成速度差。進而前后全向輪轉(zhuǎn)向?qū)崿F(xiàn)軌跡追蹤，調(diào)整行進方向，完成轉(zhuǎn)向?qū)ほE動作，并行進至目標點。

3 AGV交互移動機器人的結(jié)構(gòu)設計及3D建模

本次設計的AGV交互移動機器人主要應用于校內(nèi)實驗室。整車基于工業(yè)AGV為原型，結(jié)合實際需求進行改進設計。綜合考慮成本及強度需求，骨架采用鋁型材進行搭建。導向?qū)ほE方式采用雙電機差速原理，將雙電機驅(qū)動差速結(jié)構(gòu)放置于車體中間位置，在實現(xiàn)導向?qū)ほE功能的同時盡可能的節(jié)省空間。為提高車身穩(wěn)定性能，前后選用全向輪設計，以減小轉(zhuǎn)向時車身所受阻力。為驗證其實際設計效果，采用三維造型軟件進行設計裝配，模型如下圖所示：

4 AGV交互移動機器人的模塊組成

4.1 控制中心模塊

控制中心模塊是AGV的核心部分，在整車中如同大腦作用。用來對各種反饋信號的接受處理，以控制AGV能夠正常工作。通過接收來自各個傳感探頭的實時信息，做出處理信號的輸出，從而來控制AGV行進速度和方向，以及位置的調(diào)整。

4.2 信號采集模塊

采集模塊是AGV的實時信息與控制中心的交流溝通模塊，在整車中相當于眼睛的作用。通過各傳感探頭對實時路況的感應信息采集，將AGV的所處位置情況傳達至控制中心模塊。例如：尋跡過程中，通過磁敏傳感器對地面磁條的分布情況采集，以將采集信息傳達至控制中心以做出轉(zhuǎn)彎的指令判斷。再如避障過程中，通過紅外傳感器對AGV所行軌跡上有無障礙物的情況采集，以將采集信息傳達至控制中心從而做出停止或前行的指令判斷。

4.3 轉(zhuǎn)向、驅(qū)動模塊

轉(zhuǎn)向、驅(qū)動模塊是AGV的各個動作指令的執(zhí)行模塊，在整車中相當于是四肢。通過執(zhí)行從控制中心傳來的指令實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎，前進，停止等動作。AGV交互移動機器人的轉(zhuǎn)向，驅(qū)動模塊主要由兩個獨立驅(qū)動的主動輪和兩個全向輪組成。當磁敏傳感器采集到轉(zhuǎn)向動作信息時，將信息傳輸至單片機，并由單片機下達命令控制產(chǎn)生PWM調(diào)壓信號，改變兩個驅(qū)動電機電樞電壓的“占空比”（接通和斷開的時間比），從而改變電動機的功率和轉(zhuǎn)速的大小，通過左右兩邊電機形成的轉(zhuǎn)速差實現(xiàn)轉(zhuǎn)向動作。

4.4 電源模塊

電源模塊是AGV的各項動作的主要動力來源，為整個設備提供動力。一般采用蓄電池等組件構(gòu)成AGV的電源模塊。

5 結(jié)論

隨著科技的發(fā)展，技術的不斷成熟，AGV也變的更為多樣性。AGV的多環(huán)境應用，大大減少了工人的勞動強度，加強了工作的準確性，極大地提高了加工生產(chǎn)的效率。但是，迄今為止，AGV仍有許多難以攻克的問題，如還未完全實現(xiàn)自動化、無法真正脫離人為控制這一環(huán)節(jié)、存在較大的安全隱患和對運行的環(huán)境仍有較高的要求等。目前的AGV是由各母體企業(yè)自主設計研發(fā)的，雖具有較多形式種類，但普遍性不高。

因而將AGV的研究放在大學創(chuàng)新項目中仍有較大價值。在提升AGV的研發(fā)進度的同時，豐富高校校內(nèi)實踐內(nèi)容，提升學生的綜合實踐能力。

參考文獻：

[1]高毅華.AGV實踐及運用.航空精密制造技術.

[2]王標，張西巍.基于AGV的動力總成工廠智能物流系統(tǒng)的設計.