智能AGV车计划书

智能AGV小车

计划书

团队成员：柯昌权, 张清, 谢延同, 杜永康

指导老师：花良浩, 王斌

产品简介

AGV小车指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可通过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依靠电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。

本项目设计的AGV小车可以非常方便地与其它不同的物流系统实现自动连接，例如AS/RS(自动化立体仓库/存入取出系统)、自动积放链、各种缓冲站、升降机和机器人等；从而实现在工作站之间对物料进行跟踪；按计划输送物料并有执行检查记录；对输送进行确认；与生产线和库存管理系统进行网络在线连接以向工厂或车间管理系统提供实时物流信息。在AGV运输物料过程中，由于AGV 按固定规划路径行驶，不易与其它加工设备或其他障碍物碰撞，很少甚至没有导致产品或生产设备的损坏。AGV小车通过安装地面电缆、磁导航带或其他不构成障碍的地面导引物引导，方便。小车中AGVS系统具有极高的可靠性。AGVS是由若干台AGV小车组成，当一台AGV损坏无法工作时，其它AGV的生产效率不受影响并可以保持高度的系统可调度性。AGV小车采用蓄电池作为动力来源，既节约能源又保护环境。AGV小车的充电和驱动系统耗能少，能源利用率高，并且AGV 工作噪音低对制造和仓储环境没有不良影响。

项目实施过程，通过分组分工及各研发阶段分期实施完成。柯昌权同学在导师指导下负责整体规划和过程实施；张清同学主要进行市场调研和数据分析，确定AGV小车设计功能和成本核算；杜永康、谢延同同学基于机电一体化技术专业知识，完成AGV小车硬件结构搭建；团体进行基于自动化传感检测技术和智能控制算法，完成AGV小车软件程序设计，以及AGV小车测试和改进。

具体内容：第一阶段对AGV进行结构框架设计，包括传感器位置安装；第二阶段对AGV小车进行程序编程，包括实现AGV功能应用各类传感器的程序逻辑结构框架设计、AGV前进与后退等状态的编写，以及整体程序的调试；第三阶段对AGV小车整体功能进行试验，对故障修理、程序微调及改善等。

智能AGV小车的设计与实现

[摘要] AGV（Automated Guided Vehicle）即自动导引运输车，是指装备有电磁或光学等传感器的自动导引装置，它能够沿着规定好的路径行驶，并且具有安全保护以及各种移载功能装置的运输车。

AGV由计算机，电控设备，导航设备等控制，它的自动化程度高，目前已经广泛的应用工业、军事、交通运输、电子等领域。AGV属于轮式移动机器人（WMR――Wheeled Mobile Robot）的范畴。自第一辆AGV于1953年诞生以来，AGV技术不断发展并趋向成熟。在欧、美等发达国家应用也最为广泛。由于AGV 技术门槛较低，在我国已有多家企业生产此类产品，并逐渐应用于各行各业。

本项目根据控制系统设计要求，选定以STM32单片机作为CPU进行控制系统设计。本文分析研究了AGV硬件设计基本要求及并给出实现方案，软件设计方面采用嵌入式系统的设计方案，采用无刷直流电机作动力驱动以及电机驱动器PID参数调整方案。

首先，介绍AGV小车车体结构设计基本要求及方案，本项目设计作品为前轮转向，后轮独立驱动的四轮式设计结构。

其次，本项目将AGV自动引导小车控制硬件设计组成，主要内容有：供电系统设计方案、控制电路原理图设计方法、各类传感器设计原理方法。

最后，介绍AGV软件设计方法，主要内容为利用定时器中断、串口中断、I/O 口数据传输、定时器定时等方法实现AGV自动控制功能。

关键词：AGV，STM32单片机，磁导航设计，PWM。

第一章绪论

1.1 AGV小车的背景和发展

AGV小车一直以来都作为为物料搬运使用。世界上第一辆AGV由Barrett电子公司于1953年在美国开发成功，并且其具有一个以真空管为基础的控制器。上世纪五十年代末到六十年代初期时，已有多种类型的牵引式AGV作用于工厂和仓库。

在上世纪六十年代和七十年代AGV技术则主要在欧洲得到发展。当时的导引技术主要依靠地面控制器开关埋在地下的导线产生的电磁频率指引AGV沿着规划路径行驶。到了20世纪八十年代，发展中心又转移到美国，无线式引导技术被引入到AGV系统中，例如激光和惯性进行导引。

自20世纪80年代以来，AGV系统已经逐步发展成为生产物流系统中最大的专业分支之一，并趋向产业化发展，成为现代化企业不可缺少的自动化装备之一。

1.2 自动引导小车（AGV）定义和特点

AGV(Automatic Guided Vehicle),即自动导引车，根据美国物流协会定义，AGV是指装备有电磁或光学传感器等自动导引装置，并且能够沿着规划好的导引路径行驶，且具有小车编程和停车选择装置、安全保护以及各种移载或装卸物料功能的轮式运输车。AGV是以电池为动力来源、车体装有非接触导向装置，具备独立寻址系统的无人驾驶自动运输车。

AGVS(Automatic Guided Vehicle System)即自动导引车系统，它由AGV小车、上位机管理系统、路径导引系统、通信系统、小车停靠工位以及充电工位等组成。AGVS的上位机管理系统通过通信系统与系统内的AGV小车通信，控制和制定AGV小车作业调度和计划，并优化AGV的作业过程和控制AGV的运行路线、实时监控AGV的运行状态，使AGV在计算机的管制下有条不紊地作业，并通过物流系统软件而集成于整个工厂与车间的生产监控和管理系统中。自动导引车系统(AGVS)易于和其他自动化系统集成，并且容易扩展。

应用AGV小车具有很多特点：

1）AGV可以非常方便地与其它不同的物流系统实现自动连接，例如AS/RS(自动化立体仓库/存入取出系统)、自动积放链、各种缓冲站、升降机和机器人等；