AGV小车论文

1课程名称：机电一体化系统设计题目：AGV小车学院：机械工程学院专业：机械设计制造及其自动化姓名：秦继波学号：1108030388班级：机制112任课教师：唐正强2014年11月4日2目录摘要………………………………………………………………………3一、概述…………………………………………………………………3二、AGV的结构组成……………………………………………9三、导引原理……………………………………………………11四、AGV的主要技术参数………………………………………14五、自动导引小车的应用现状…………………………………15参考文献……………………………………………………………………173AGV小车摘要：随着工厂自动化、计算机集成制造系统技术的逐步发展以及柔性制造系统、自动化立体仓库的广泛应用，AGV(AutomaticGuidedVehicle)即自动导引车作为联系和调节离散型物流系统以使其作业连续化的必要的自动化搬运装卸手段，其应用范围和技术水平得到了迅猛的发展。AGV是以微控制器为控制核心、蓄电池为动力、装有非接触导引装置的无人驾驶自动导引运载车，其自动作业的基本功能是导向行驶、认址停准和移交载荷。作为当代物流处理自动化的有效手段和柔性制造系统的关键设备，AGV已经得到了越来越广泛的应用，对AGV的研究也具有十分重要的理论意义和现实意义。一、概述1、AGV小车的背景和意义21世纪制造业将进入一个新阶段，敏捷制造将成为企业的主导模式。能否抓住市场机遇开发出新产品将是企业赢得竞争的主要手段。要减小生产成本对生产批量的依赖，就要发展敏捷制造装备。繁重制造装各的可编程、可重组和快速响应能力使得在进行小批量生产时，可实现接近中、大批量生产的效率。由于机器人具有自主规划、可编程、可协调作业和基于传感器控制等特点，它将成为可重组的敏捷制造生产装备及系统的重要组成部分，为传统制造企业向敏捷制造企业跨越发展提供重要的技术支持。自动导向小车((AutomatedGuidedVehicle简称AGV)是移动机器人的一种，是现代制造企业物流系统中4的重要设备，主要用来储运各类物料，为系统柔性化、集成化、高效运行提供了重要保证。AGV主要有两类形式，一种是固定路径AGV，它的运行路径是固定的，且有轨道，故导引技术相对简单;另一种是自由路径AGV，由于没有轨道，它为AGV自由运行提供了最大可能，但由于技术限制，AGV沿任意路径自由运行仍是一个有待解决的技术难题。在以往的生产线上，导向式AGV是人们经常采用的方式，有导轨式、磁导引式等方法。这些方法都需要预先规划好AGV的运行路线，而且生产车间的装置不能随意移动。随着生产车间智能化的提高，导向式AGV明显降低了AGV的柔性。因此，非导向式AGV将成为敏捷制造物流系统中的主要选择。在非导向式AGV系统中，AGV的运行路径不需要由附加设备决定，而且当车间的布局变化后，只要及时改变规划系统的软件参数即可满足路径规划要求。资料显示:在产品生产的整个过程中，仅仅有5%的时间是用于加工和制造，剩余的95%都用于储存、装卸、等待加工和输送:在美国，直接劳动成本所占比例不足生产成本的10%，且这一比例还在不断下降，而储存、运输所占的费用却占生产成本的40%.因此，目前世界各工业强国普遍把改造物流结构、降低物流成本作为企业在竞争中取胜的重要措施，为适应现代生产的需要，物流正在向着现代化的方向发展。自动导引小车AGV适应性好、柔性程度高、可靠性好、可实现生产和搬运功能的集成化和自动化，在各国的许多行业都得到广泛的应用。目前，在我国某些汽车、烟草行业，AGV已投入使用，并取得了良好5的经济效益。但从使用形式来看，大都采用属于固定路径导向范畴的电磁导引AGV，无固定路径自主导向的AGV由于诸多问题未能完全解决，还没有达到实用。因此进行自山路径导向式AGV的研究，不仅对敏捷物流设备的研制和应用有现实的工程意义，而且对移动机器人路径规划有重要的理论意义2、AGV的发展情况20世纪50年代初世界上第一台AGV是由美国Barrett电子公司于开发成功的，它是一种牵引式小车系统，可十分方便地与其他物流系统自动连接，显著地提高劳动生产率，极大地提高了装卸搬运的自动化程度。1954年英国最早研制了电磁感应导向的AGVS，由于它的显著特点，迅速得到了应用和推广。1960年欧洲就安装了各种形式、不同水平的AGVS220套，使用了AGV1300多台。1976年，我国起重机械研究所研制出第一台AGV，建成第一套AGVS滚珠加工演示系统，随后又研制出单向运行载重500公斤的AGV，双向运行载重500kg、1000kg、2000kg的AGV，开发研制了几套较简单的AGV应用系统。1999年3月27日，由昆明船舶设备集团有限公司研制生产的激光导引无人车系统在红河卷烟厂投入试运行，这是在我国投入使用的首套激光导引无人搬运车系统。3、应用AGV具有很多特点6（1）、AGV可十分方便地与其它物流系统实现自动连接，如AS/RS(通过出从库台)、各种缓冲站、自动积放链、升降机和机器人等；实现在工作站之间对物料进行跟踪;对输送进行确认；按计划输送物料并有执行检查记录:与生产线和库存管理系统进行在线连接以向工厂管理系统提供实时信息。（2）、采用AGV由于人工检取与堆置物料的劳动力减少，操作人员无需为跟踪物料而进行大量的报表土作，因而显著提高劳动生产率。另外，非直接劳动力如物料仓库会计员、发料员以及运货车调度员的工作的减少甚至完全取消又进一步减低了成本。（3）、AGV运输物料时，很少有产品或生产设各的损坏，这是因为AGV按固定路径行驶，不易与加工设备和其他障碍物碰撞。（4）、绝大多数AGV的使用者均证明，2到3年从经济上均能收回AGV的投资成本。（5）、AGV通过安装在地面之下的电缆或其他不构成障碍的地面导引物，其通道必要时可作其他用处。（6）、系统具有极高的可靠性。AGVs由若干台小车组成，当一台小车需要维修时，其它小车的生产率不受影响并保持高度的系统可利用性。（7）、节约能源与保护环境。AGV的充电和驱动系统耗能少，能量利用率高，噪音极低对制造和仓储环境没有不良影响。3、自动导引小车的定义及特点根据美国物流协会定义，AGV是指装备有电磁或光学自动导引装7置，能够沿规定的导引路径行驶，具有小车编程与停车选择装置、安全保护以及各种移载功能的运输小车。AGV是以电池为动力、装有非接触导向装置，独立寻址系统的无人驾驶自动运输车。AGVs是自动导引车系统，它由若干辆沿导引路径行驶，独立运行的AGV组成。AGVs在计算机的交通管制下有条不紊地运行，并通过物流系统软件而集成于整个工厂的生产监控与管理系统中。5、AGV的类型（1）、按照导引原理的不同，分为固定路径导引和自由路径导引两大类型。固定路径导引：在事先规划好的运行路线上设置导向的信息媒介，如导线、光带等，通过AGV上的导向探测器检测到导向信息（如频率、磁场强度、光强度等），对信息实时处理后，用以控制车辆沿规定的运行线路行走的导引方式。自由路径导引：事先没有设置固定的运行路径，AGVS根据搬运任务要求的起始点位置，计算机管理系统优化运算得出最优路径后，由控制系统控制各个AGV按照指定的路径运行，完成搬运任务。8图1图2（2）、按照用途和结构把AGV分为无人搬运车、无人牵引车和无人叉车。无人搬运小车：主要用于完成搬运作业，采用人力或自动移载装置将货物装载到小车上，小车行走到指定地点后，再由人力或自动移载装置将货物卸下，从而完成搬运任务。具有自动移载装置的小车在控制系统的指挥下能够自动地完成货物的取、放以及水平运行的全过程，而没有移载装置的小车只能实现水平方向的自动运行，货物的取放作业需要依靠人力或借助于其它装卸设9备来完成。无人牵引小车：主要功能是自动牵引装载货物的平板车，仅提供牵引动力。当牵引小车带动载货平板车到达目的地后，自动与载货平板车脱开。无人叉车：其基本功能与机械式叉车类似，只是一切动作均由控制系统自动控制，自动完成各种搬运任务。图1二、AGV的结构组成101、AGV小车的结构组成1—安全挡圈2、11—认址线圈3—失灵控制线圈4—导向探测器5—转向轮6—驱动电机7—转向机构8—导向伺服电机9—蓄电池10—车架12—制动器13—驱动车轮14车上控制器2、AGV的典型部件（1）、车体车体由车架和相应的机械装置所组成，是AGV的基础部分，是其他总成部件的安装基础；（2）、蓄电和充电装置AGV常采用24V或48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保证连续工作8小时以上的需要。（3）、驱动装置ＡＧＶ的驱动装置由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计算机或人工控制器发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。11（4）、导向装置接受导引系统的方向信息通过转向装置来实现转向动作。（5）、车上控制器接受控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态（如位置、速度等）及时反馈给控制中心。（6）、通信装置实现AGV与地面控制站及地面监控设备之间的信息交换。（7）、安全保护装置安全系统包括对AGV本身的保护、对人或其它设备的保护等方面。（8）、安全保护主动安全保护装置和被动安全保护装置（9）、移动装置与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置（10）、信息传输与处理装置主要功能是对AGV进行监控，监控AGV所处的地面状态，并与地面控制站实时进行信息传递三、导引原理固定路径导引方式和自由路径导引方式。固定路径导引方式：在行驶路径上设置导引用的信息媒介物，AGV通过检测出它的信息而得到导引的一种方式，如电磁导引、光学导引、磁带导引等。12自由路径导引方式：在AGV控制系统中储存着搬运区域布置的尺寸坐标，通过不同方式实时识别出AGV的当前方位，并自动控制其按选择的行驶路径运行的一种导引方式。1、电磁导引的基本原理1---导向电线2—导向轮3—信号检测器4—放大器5—导向电机6—减速器在AGV的运行路线下面埋设导向电线1，通以3～10KHZ的低压、低频电流，该交流电信号沿电线周围产生磁场，AGV上装设的信号检测器3可以检测到磁场的强弱并通过检测回路以电压的形式表示出来。当导向轮2偏离导向电线后，则信号检测器测出电压差信号，此信号通过放大器4放大后控制导向电机5工作,然后导向电机再通过减速器控制导向轮回位，这样，就会使AGV的导向轮始终跟踪预定的13导引路径。2、光学导引(OpticalGuided)当AGV在反光带的上方运行时，小车下方的光源照射到反光带后，被反光带反射回来的光线由车上的感光元件接受，经过检测和运算回路进行计算后，对小车的位置进行准确的判断，得出小车是否偏离轨道的结论。AGV没有偏离导引路径时，如图所示位置，处于中间位置的信号孔打开，如果AGV偏离导引路径时，偏离中间位置的信号孔被打开，检测回路根据检测到的不同感光信号就可判断出AGV是否偏离，并且判断出向哪个方向偏离了，偏离值是多少。根据这个结论，由控制系统对AGV的运行状态进行及时修正，使其及时回到导引路径上来。因此，AGV能够始终沿着反光带的导引轨迹运行。3、自由路径导引14在导引车顶部装置一个沿360°方向按一定频率发射激光的装置。同时在AGV四周的一些固定位置上放置反射镜片。当AGV运行时，不断接受到从三个已知位置反射来的激光束，经过简单的几何运算，就可以确定AGV的准确位置，控制系统根据ＡＧＶ的准确位置对其进行导向控制。四、AGV的主要技术参数（AGV自动导引小车结构图）1、额定载重量：自动导引搬运车所能承载货物的最大重量。AGV的载重量范围在50kg～20000kg，以中小型吨位居多。根据日本通产省的调查，目前使用的AGV载重量在100kg以下的占19%，载重量在15100kg～300kg22%300kg500kg9%500kg1000kg300kg占22%，300kg～500kg占9%，500kg～1000kg的占18%，18%1000