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

劉赫

摘 要：自動導(dǎo)航技術(shù)AGV是目前非常常用的一種轉(zhuǎn)移承載技術(shù)，自動導(dǎo)航集合了多種多樣的自動響應(yīng)技術(shù)，成為非常重要的物流運送方式，在社會生產(chǎn)實踐中起到了極為重要的作用。自動導(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導(dǎo)向車的導(dǎo)航結(jié)果。為了優(yōu)化提高系統(tǒng)動態(tài)性的調(diào)整方式，自動導(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)和樣機實驗結(jié)果與整個系統(tǒng)的靜態(tài)和動態(tài)性能之間的關(guān)系較為密切。

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

引言：自動導(dǎo)向車技術(shù)簡稱AGV技術(shù)，是一種經(jīng)過多年發(fā)展的自動化物料搬運技術(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、工作來回運動范圍較大的區(qū)域，比如說，車間、碼頭、機場、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。這是因為AGV自動導(dǎo)向小車的適應(yīng)性極強，可以適應(yīng)現(xiàn)代柔性制度管理FMS和工廠自動化系統(tǒng)FAS的物質(zhì)系統(tǒng)要求，從而成為非常重要的貨運轉(zhuǎn)載設(shè)備力量。

一、自動導(dǎo)向車AGV的概念簡介

（一）簡介

自動導(dǎo)向車AGV是一種新型的自動化物料搬運設(shè)備，其應(yīng)用范圍較廣、適用于車間、碼頭、機場、醫(yī)院、商店等各種場所，同時流水線作業(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)使用自動化傳遞技術(shù)、實現(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運行路線變得更為精準，能夠適應(yīng)生產(chǎn)和生活的需要。

自動導(dǎo)向車AGV原理

自動導(dǎo)向車有精準的導(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，自動導(dǎo)向車AGV之所以被應(yīng)用在各種領(lǐng)域，是因為AGV運行狀態(tài)較好，運行路線十分精準，可以滿足生產(chǎn)和生活需求，降低人工不必要成本，實現(xiàn)多種自動導(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，當小車運行時，不會沒有偏離預(yù)定路線，那么小車偏離路線的計算角度和計算程度將貼合小車的運行軌跡，沿著預(yù)定的路線行駛。

自動導(dǎo)向車AGV的導(dǎo)航系統(tǒng)設(shè)計

AGV導(dǎo)航系統(tǒng)的先進性

自動導(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，按照自動沿線的預(yù)先設(shè)計路線運行，自動導(dǎo)向車預(yù)先路線的運行依據(jù)的是模擬駕駛員駕駛路線，基于動力學(xué)模型的結(jié)果。因此，AGV可以根據(jù)路面的實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)等進行敏感的記錄。AGV導(dǎo)航系統(tǒng)之所以具有先進性，是因為其在大量的人工模擬路線上，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自動導(dǎo)航控制的頻率特性。

AGV的穩(wěn)定性保證

自動導(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)實際情況自動開啟和關(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行路徑。當然這主要是因為自動導(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能實現(xiàn)單方向的運行，如前進、后退功能，在后續(xù)的設(shè)計中，如果能加一對探頭，AGV就可以自動后退，并使用探頭退行操作。在實際的生產(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)臺的聯(lián)動運動，且能夠達到比較理想的角度，從而保證了AGV自動導(dǎo)航運行過程中的穩(wěn)定前進。

（三）自動導(dǎo)向AGV車體結(jié)構(gòu)設(shè)計

自動導(dǎo)向AGV車體使用前輪驅(qū)動旋轉(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)可以實現(xiàn)導(dǎo)航控制系統(tǒng)及導(dǎo)航控制器對機械結(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，而自動導(dǎo)向車AGV的車體運行符合精密的運動學(xué)模型。AGV車體結(jié)構(gòu)是為了能夠更好的適應(yīng)運轉(zhuǎn)需求，并處理好機器運轉(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行軌跡，同時也可以結(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)計相似系統(tǒng)的指導(dǎo)核心命令。

自動導(dǎo)向車AGV的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)分析

基本系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

自動導(dǎo)向車AGV在前行時對于車體的運行有一定的要求，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車體都會產(chǎn)生一定的影響，探頭測試到AGV小車運行的偏差，并將坐標系選擇與導(dǎo)航線重合，從而能夠保證小車在直道上運行時，導(dǎo)航系統(tǒng)處于工作的平衡點狀態(tài)。自動導(dǎo)向AGV的線性化處理成為AGV前進式車體運動學(xué)模型的傳遞結(jié)果，此時為了能夠達到不同運行狀態(tài)下自動導(dǎo)向車的運行效果，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。

自動導(dǎo)向車AGV不同的運動軌跡

自動導(dǎo)向車AGV小車如果增大車速，那么系統(tǒng)的穩(wěn)定性變差，動態(tài)穩(wěn)定性不足，車速過高，可能會是小車面臨著顛簸的風(fēng)險，因此自動導(dǎo)向車AGV作為物料運輸?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。此時根據(jù)實驗數(shù)據(jù)和波動曲線的反應(yīng)，可發(fā)現(xiàn)自動導(dǎo)向車AGV的運行速度不利于系統(tǒng)穩(wěn)定性，因此在彎道運行或后退時，AGV車輛可能會產(chǎn)生震蕩效果，那么為了實現(xiàn)導(dǎo)航電機的機電負荷不宜過大，應(yīng)該不斷的調(diào)整AGV的探頭距離和AGV小車的頻率特性，盡可能達成更好的試驗效果。

結(jié)論：綜上所述，自動導(dǎo)向AGV小車能實現(xiàn)在運行時誤差的規(guī)避，通過實驗結(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，動態(tài)性能也在不斷的改善，從而能夠使其設(shè)計的時間取值和運行時的系數(shù)相符合，并能夠被控制在一定的范圍之內(nèi)，借助小車樣機的實驗軌跡，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)用和實踐中提升AGV小車使用頻率的重要基礎(chǔ)。為了實現(xiàn)下一步新的自動導(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)頻率特性實現(xiàn)AGV導(dǎo)向小車在各個行業(yè)和領(lǐng)域內(nèi)的應(yīng)用，將成為一個新的必要發(fā)展趨勢，逐漸適應(yīng)了現(xiàn)代物流運輸和生產(chǎn)環(huán)境快速運達的使用訴求。

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