自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)(AVG)的設(shè)計(jì),自動(dòng),導(dǎo)引,小車(chē),avg,設(shè)計(jì) I AGV 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的設(shè)計(jì) 摘 要 AGV 即自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)，它集聲、光、電、計(jì)算機(jī)技術(shù)于一體，綜合了當(dāng)今科技領(lǐng)域先 進(jìn)的理論和應(yīng)用技術(shù)。廣泛應(yīng)用在柔性制造系統(tǒng)和自動(dòng)化工廠中，具有運(yùn)輸效率高、節(jié)能、 工作可靠、能實(shí)現(xiàn)柔性運(yùn)輸?shù)仍S多優(yōu)點(diǎn)，極大的提高生產(chǎn)自動(dòng)化程度和生產(chǎn)效率。 本文在分析研究國(guó)內(nèi)外 AGV 現(xiàn)狀與發(fā)展的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了兩后輪獨(dú)立驅(qū)動(dòng)的自動(dòng)導(dǎo) 引小車(chē)，其主要工作內(nèi)容包括：小車(chē)機(jī)械傳動(dòng)設(shè)計(jì)、直流伺服電機(jī)的選擇、AT89C51 單片 機(jī)控制系統(tǒng)硬件電路、運(yùn)動(dòng)學(xué)分析、控制系統(tǒng)軟件設(shè)計(jì)及圓弧插補(bǔ)程序。所設(shè)計(jì)的小車(chē)能 夠?qū)崿F(xiàn)自主運(yùn)行、運(yùn)動(dòng)軌跡（圓弧、直線）的控制等功能，達(dá)到了沿著設(shè)定的路線行駛。 關(guān)鍵詞：自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)，單片機(jī)控制，設(shè)計(jì)，PWM 技術(shù) II Design on Automatic Guided Vehicle Abstract The AGV namely Automatic Guided Vehicle, it collect sound, the light, the electricity, the computer technology in a body, and synthesizes the technical domain advanced theory and the application technology. It widespread applied in the flexible manufacturing system and the factory automation, and has the merits of high transportation efficiency, the energy conservation, the work reliable, the flexible transportation. It enormously enhanced production automaticity and production efficiency. Based on the analysis of the domestic and foreign AGV present situation and its development foundation, AGV with two wheel independent drive is designed. The content of the paper includes: design of mechanical structure and drive of the car, the choice of direct current servo motor, the hardware electric circuit of AT89C51 control system, the kinematic analysis, the software design of control system and the procedure of interpolation the circular arc. The designed car can realize the functions of independent movement, the path (circular arc, straight line) control and so on, and has achieved to travel along the hypothesis route. Keyword: Automatic Guided Vehicle, singlechip computer control，Design , PWM 目 錄 摘 要 .........................................................................I Abstract.....................................................................II 第一章 緒論 ...................................................................1 1.1 AGV 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)簡(jiǎn)介 ....................................................1 1.2 AGV 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的分類(lèi) ..................................................1 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) ................................................1 第二章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) ...........................................................2 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) ................................................................2 2.2 確定機(jī)械傳動(dòng)方案 ........................................................2 2.3 直流伺服電動(dòng)機(jī)的選擇 ....................................................3 2.4 聯(lián)軸器的設(shè)計(jì) ............................................................5 第三章 控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì) ........................................................19 3.1 控制系統(tǒng)總體方案 .......................................................19 3.2 鑒向 ...................................................................19 3.3 計(jì)數(shù)的擴(kuò)展 .............................................................20 3.4 中斷的擴(kuò)展 .............................................................21 3.5 數(shù)摸轉(zhuǎn)換器的選擇 .......................................................22 3.6 電機(jī)驅(qū)動(dòng)芯片選擇 .......................................................23 3.7 運(yùn)動(dòng)學(xué)分析 .............................................................26 3.8 控制軟件的設(shè)計(jì) .........................................................27 結(jié)論 .........................................................................32 參考文獻(xiàn)（References） .......................................................32 致謝 .........................................................................32 第一章 緒論 1.1 AGV 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)簡(jiǎn)介 AGV(Automatic Guided Vehicle),即自動(dòng)導(dǎo)引車(chē)，是一種物料搬運(yùn)設(shè)備，是能在一位 置自動(dòng)進(jìn)行貨物的裝載，自動(dòng)行走到另一位置，自動(dòng)完成貨物的卸載的全自動(dòng)運(yùn)輸裝置。 AGV 是以電池為動(dòng)力源的一種自動(dòng)操縱的工業(yè)車(chē)輛。裝卸搬運(yùn)是物流的功能要素之一，在 物流系統(tǒng)中發(fā)生的頻率很高，占據(jù)物流費(fèi)用的重要部分。因此，運(yùn)輸工具得到了很大的發(fā) 展，其中 AGV 的使用場(chǎng)合最廣泛，發(fā)展十分迅速。 1.2 AGV 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的分類(lèi) 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)分為有軌和無(wú)軌兩種。 所謂有軌是指有地面或空間的機(jī)械式導(dǎo)向軌道。地面有軌小車(chē)結(jié)構(gòu)牢固，承載力大， 造價(jià)低廉，技術(shù)成熟，可靠性好，定位精度高。地面有軌小車(chē)多采用直線或環(huán)線雙向運(yùn)行， 廣泛應(yīng)用于中小規(guī)模的箱體類(lèi)工件 FMS 中。高架有軌小車(chē)（空間導(dǎo)軌）相對(duì)于地面有軌小 車(chē)，車(chē)間利用率高，結(jié)構(gòu)緊湊，速度高，有利于把人和輸送裝置的活動(dòng)范圍分開(kāi)，安全性 好，但承載力小。高架有軌小車(chē)較多地用于回轉(zhuǎn)體工件或刀具的輸送，以及有人工介人的 工件安裝和產(chǎn)品裝配的輸送系統(tǒng)中。有軌小車(chē)由于需要機(jī)械式導(dǎo)軌，其系統(tǒng)的變更性、擴(kuò) 展性和靈活性不夠理想。 無(wú)軌小車(chē)是一種利用微機(jī)控制的，能按照一定的程序自動(dòng)沿規(guī)定的引導(dǎo)路徑行駛，并 具有停車(chē)選擇裝置、安全保護(hù)裝置以及各種移載裝置的輸送小車(chē)。無(wú)軌小車(chē)按引導(dǎo)方式和 控制方法的分為有徑引導(dǎo)方式和無(wú)徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式。有徑引導(dǎo)方式是指在地面上鋪設(shè) 導(dǎo)線、磁帶或反光帶制定小車(chē)的路徑，小車(chē)通過(guò)電磁信號(hào)或光信號(hào)檢測(cè)出自己的所在位置， 通過(guò)自動(dòng)修正而保證沿指定路徑行駛。無(wú)徑引導(dǎo)自主導(dǎo)向方式中，地圖導(dǎo)向方式是在無(wú)軌 小車(chē)的計(jì)算機(jī)中預(yù)存距離表（地圖） ，通過(guò)與測(cè)距法所得的方位信息比較，小車(chē)自動(dòng)算出從 某一參考點(diǎn)出發(fā)到目的點(diǎn)的行駛方向。這種引導(dǎo)方式非常靈活，但精度低。 1.3 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì) AGV 是伴隨著柔性加工系統(tǒng)、柔性裝配系統(tǒng)、計(jì)算機(jī)集成制造系統(tǒng)、自動(dòng)化立體倉(cāng)庫(kù) 而產(chǎn)生并發(fā)展起來(lái)的。日本人認(rèn)為 1981 年是柔性加工系統(tǒng)元年，這樣計(jì)算 AGV 大規(guī)模應(yīng)用 的歷史也只有 15 至 20 年。但是，其發(fā)展速度是非常快的。1981 年美國(guó)通用公司開(kāi)始使用 AGV，1985 年 AGV 保有量 500 臺(tái)，1987 年 AGV 保有量 3000 臺(tái)。資料表明歐洲 40%的 AGV 用 于汽車(chē)工業(yè)，日本 15%的 AGV 用于汽車(chē)工業(yè)，也就是說(shuō) AGV 在其他行業(yè)也有廣泛的應(yīng)用 。[1] 目前國(guó)內(nèi)總體看 AGV 的應(yīng)用剛剛開(kāi)始，相當(dāng)于國(guó)外 80 年代初的水平。但從應(yīng)用的行業(yè) 分析，分布面非常廣闊，有汽車(chē)工業(yè)，飛機(jī)制造業(yè)，家用電器行業(yè)，煙草行業(yè)，機(jī)械加工， 倉(cāng)庫(kù)，郵電部門(mén)等 。這說(shuō)明 AGV 有一個(gè)潛在的廣闊市場(chǎng)。[1] AGV 從技術(shù)的發(fā)展看，主要是從國(guó)家線路向可調(diào)整線路；從簡(jiǎn)單車(chē)載單元控制向復(fù)雜 系統(tǒng)計(jì)算機(jī)控制；從原始的段點(diǎn)定期通訊到先進(jìn)的實(shí)時(shí)通訊等方向發(fā)展；從落后的現(xiàn)場(chǎng)控 制到先進(jìn)的遠(yuǎn)程圖形監(jiān)控；從領(lǐng)域的發(fā)展看，主要是從較為集中的機(jī)械制造、加工、裝配 生產(chǎn)線向廣泛的各行業(yè)自動(dòng)化生產(chǎn)，物料搬運(yùn)，物品倉(cāng)儲(chǔ)，商品配送等行業(yè)發(fā)展。 第二章 機(jī)械部分設(shè)計(jì) 2.1 設(shè)計(jì)任務(wù) 設(shè)計(jì)一臺(tái)自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē) AGV，可以在水平面上按照預(yù)先設(shè)定的軌跡行駛。本設(shè)計(jì)采用 AT89C51 單片機(jī)作為控制系統(tǒng)來(lái)控制小車(chē)的行駛，從而實(shí)現(xiàn)小車(chē)的左、右轉(zhuǎn)彎，直走，倒 退，停止功能。 其設(shè)計(jì)參數(shù)如下： 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的長(zhǎng)度：500mm 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的寬度：300mm 自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的行駛速度：100mm/s 2.2 確定機(jī)械傳動(dòng)方案 方案一：采用三輪布置結(jié)構(gòu)。直流伺服電動(dòng)機(jī)經(jīng)過(guò)減速器和差速器，通過(guò)兩半軸將動(dòng) 力傳遞到兩后輪。自動(dòng)導(dǎo)引小車(chē)的轉(zhuǎn)向由轉(zhuǎn)向機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)前面的一個(gè)萬(wàn)向輪轉(zhuǎn)向。傳動(dòng)系統(tǒng) 如圖 2-1 所示。