agv小車工作原理

　　AGV的導(dǎo)引是指根據(jù)AGV導(dǎo)向傳感器所得到的位置信息，按AGV的路徑所提供的目標(biāo)值計(jì)算出AGV的實(shí)際控制命令值，即給出AGV的設(shè)定速度和轉(zhuǎn)向角，這是AGV 控制技術(shù)的關(guān)鍵。簡(jiǎn)而言之，AGV的導(dǎo)引控制就是AGV軌跡跟蹤。 AGV導(dǎo)引有多種方法，比如說利用導(dǎo)向傳感器的中心點(diǎn)作為參考點(diǎn)，追蹤引導(dǎo)磁條上的虛擬點(diǎn)就是其中的一種。AGV的控制目標(biāo)就是通過檢測(cè)參考點(diǎn)與虛擬點(diǎn)的相對(duì)位置，修正驅(qū)動(dòng)輪的轉(zhuǎn)速以改變AGV的行進(jìn)方向，盡力讓參考點(diǎn)位于虛擬點(diǎn)的上方。這樣AGV就能始終跟蹤引導(dǎo)線運(yùn)行。

　　當(dāng)接收到物料搬運(yùn)指令后，控制器系統(tǒng)就根據(jù)所存儲(chǔ)的運(yùn)行地圖和AGV小車當(dāng)前位置及行駛方向進(jìn)行計(jì)算、規(guī)劃分析，選擇最佳的行駛路線，自動(dòng)控制AGV小車的行駛和轉(zhuǎn)向，當(dāng)AGV到達(dá)裝載貨物位置并準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成裝貨過程。然后AGV小車起動(dòng)，駛向目標(biāo)卸貨點(diǎn)，準(zhǔn)確停位后，移載機(jī)構(gòu)動(dòng)作，完成卸貨過程，并向控制系統(tǒng)報(bào)告其位置和狀態(tài)。隨之AGV小車起動(dòng)，駛向待命區(qū)域。待接到新的指令后再作下一次搬運(yùn)。

　　AGV小車的特點(diǎn)

　　1、自動(dòng)化程度高；

　　由計(jì)算機(jī)，電控設(shè)備，磁氣感應(yīng)SENSOR，激光反射板等控制。

　　當(dāng)車間某一環(huán)節(jié)需要輔料時(shí)，由工作人員向計(jì)算機(jī)終端輸入相關(guān)信息，計(jì)算機(jī)終端再將信息發(fā)送到中央控制室，由專業(yè)的技術(shù)人員向計(jì)算機(jī)發(fā)出指令，在電控設(shè)備的合作下，這一指令最終被AGV接受并執(zhí)行——將輔料送至相應(yīng)地點(diǎn)。

　　2、充電自動(dòng)化；

　　當(dāng)AGV小車的電量即將耗盡時(shí)，它會(huì)向系統(tǒng)發(fā)出請(qǐng)求指令，請(qǐng)求充電（一般技術(shù)人員會(huì)事先設(shè)置好一個(gè)值），在系統(tǒng)允許后自動(dòng)到充電的地方“排隊(duì)”充電。

　　另外，AGV小車的電池壽命很長(zhǎng)（2年以上），并且每充電15分鐘可工作4h左右。

　　3、美觀，提高觀賞度，從而提高企業(yè)的形象。

　　4、方便，減少占地面積；生產(chǎn)車間的AGV小車可以在各個(gè)車間穿梭往復(fù)。

　　AGV小車的結(jié)構(gòu)組成

　　1、車體

　　AGV的物理主體部分，車架和相應(yīng)的機(jī)械裝置所組成，是其他總成部件的安裝基礎(chǔ)。

　　2、驅(qū)動(dòng)電源裝置

　　AGV常采用24V和48V直流蓄電池為動(dòng)力。常采用鉛酸電池或鋰電池，鋰電可自動(dòng)充電，24小時(shí)可工作。

　　3、驅(qū)動(dòng)裝置

　　車輪、減速器、制動(dòng)器、驅(qū)動(dòng)電機(jī)及速度控制器等部分組成，是控制AGV正常運(yùn)行的裝置。其運(yùn)行指令由計(jì)算機(jī)或人工控制齊發(fā)出，運(yùn)行速度、方向、制動(dòng)的調(diào)節(jié)分別由計(jì)算機(jī)控制。為了安全，在斷電時(shí)制動(dòng)裝置能靠機(jī)械實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。

　　4、導(dǎo)引裝置

　　磁導(dǎo)傳感器+地標(biāo)傳感器，接受導(dǎo)引系統(tǒng)的方向信息，通過導(dǎo)引+地標(biāo)傳感器來實(shí)現(xiàn)AGV的前進(jìn)、后退、分岔、出站等動(dòng)作。

　　5、車上控制器

　　接受控制中心的指令并執(zhí)行相應(yīng)的指令，同時(shí)將本身的狀態(tài)（如位置、速度等）及時(shí)反饋給控制中心。

　　6、通信裝置

　　實(shí)現(xiàn)AGV與地面控制站及地面監(jiān)控設(shè)備之間的信息交換。

　　7、安全保護(hù)裝置

　　障礙物感應(yīng)器+物理防撞（感應(yīng)器下發(fā)黑色皮條）+急停開關(guān)，主要對(duì)人、AGV本身或其他設(shè)備的保護(hù)等。

　　8、運(yùn)載裝置

　　牽引棒：與所搬運(yùn)貨物直接接觸，實(shí)現(xiàn)貨物運(yùn)載的裝置。

　　9、信息傳輸與處理裝置

　　對(duì)AGV進(jìn)行監(jiān)控，監(jiān)控AGV所處的地面狀態(tài)，并與地面控制站實(shí)時(shí)進(jìn)行信息傳遞。

　　AGV的導(dǎo)引方式

　　所謂AGV導(dǎo)引方式是指決定其運(yùn)行方向和路徑的方式。它不同于前面所說的一般通信。常用的導(dǎo)引方式分兩大類：車外預(yù)定路徑方式和非預(yù)定路徑方式。

　?。?） 車外預(yù)定路徑導(dǎo)引方式是指在行駛的路徑上設(shè)置導(dǎo)引用的信息媒介物，AGV通過檢測(cè)出它的信息而得到導(dǎo)向的導(dǎo)引方式，如電磁導(dǎo)引、光學(xué)導(dǎo)引、磁帶導(dǎo)引（又稱磁性導(dǎo)引）等。

　　反光帶或磁帶導(dǎo)引

　　1）反射式導(dǎo)向。如圖XXX所示，這種引導(dǎo)方式是在地面上連續(xù)鋪設(shè)一條用發(fā)光材料制作的帶子，或者用發(fā)光涂料涂抹在規(guī)定的運(yùn)行路線上，在車輛的底部裝有檢測(cè)反射光傳感器，通過偏差測(cè)定裝置到驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)來不斷調(diào)整車輛前進(jìn)的方向。

　　2）磁性式導(dǎo)向。是在地面上連續(xù)鋪設(shè)一條金屬磁帶，而在車輛上裝有磁性傳感器，檢測(cè)磁帶的磁場(chǎng)，通過磁場(chǎng)偏差測(cè)定控制驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)向電機(jī)來調(diào)整車輛行駛方向。

　　電磁感應(yīng)導(dǎo)引

　　電磁感應(yīng)引導(dǎo)是目前AGV采用最廣泛的一種導(dǎo)引方式（見圖XXX）。一般需要在地面開槽（約51mm寬，15mm深）埋設(shè)電纜，接通低壓、低頻信號(hào)，在電線周圍產(chǎn)生磁場(chǎng)。車上需安裝有兩個(gè)感應(yīng)線圈，并使其分別位于此導(dǎo)引線的兩側(cè)。導(dǎo)向線中電流約為200～300mA，頻率為2kHz～35kHz。，當(dāng)高頻電流流經(jīng)導(dǎo)線時(shí)，導(dǎo)線周圍產(chǎn)生電磁場(chǎng)，AGV上左右對(duì)稱安裝有兩個(gè)電磁感應(yīng)器，它們所接收的電磁信號(hào)的強(qiáng)度差異可以反映AGV偏離路徑的程度。AGV的自動(dòng)控制系統(tǒng)根據(jù)這種偏差來控制車輛的轉(zhuǎn)向，連續(xù)的動(dòng)態(tài)閉環(huán)控制能夠保證AGV對(duì)設(shè)定路徑的穩(wěn)定自動(dòng)跟蹤。這種電磁感應(yīng)引導(dǎo)式導(dǎo)航方法目前在絕大多數(shù)商業(yè)化的AGVS上使用，尤其是適用于大中型的AGV。

　　視覺引導(dǎo)

　　視覺引導(dǎo)是在所經(jīng)路徑上斷續(xù)地設(shè)有若干引導(dǎo)標(biāo)志或反射板（也可是玻璃球），小車據(jù)此自動(dòng)識(shí)別和判斷路徑（見圖XXX）。引導(dǎo)的標(biāo)志除條形碼外，還可用圓形、方形、箭頭等圖形。視覺引導(dǎo)式AGV是正在快速發(fā)展和成熟的AGV，該種AGV上裝有CCD攝像機(jī)和傳感器，在車載計(jì)算機(jī)中設(shè)置有AGV行駛路徑周圍環(huán)境圖像數(shù)據(jù)庫(kù)。AGV行駛過程中，攝像機(jī)動(dòng)態(tài)獲取車輛周圍環(huán)境圖像信息并與圖像數(shù)據(jù)庫(kù)進(jìn)行比較，從而確定當(dāng)前位置并對(duì)下一步行駛做出決策。這種方式由于不要求人為設(shè)置任何物理路徑，因此在理論上具有最佳的引導(dǎo)柔性，隨著計(jì)算機(jī)圖像采集、儲(chǔ)存和處理技術(shù)的飛速發(fā)展，該種AGV的實(shí)用性越來越強(qiáng)。此外，還有鐵磁陀螺慣性引導(dǎo)式AGV、光學(xué)引導(dǎo)式AGV等多種形式的AGV。

　?。?） 非預(yù)定路徑（自由路徑）導(dǎo)引方式其一是指在AGV上儲(chǔ)存著布局上的尺寸坐標(biāo)，通過識(shí)別車體當(dāng)前方位來自主地決定行駛路徑的導(dǎo)引方式，又稱車上軟件一編程路徑方式；其二是指激光導(dǎo)引。

　　激光引導(dǎo)

　　該種AGV上安裝有可旋轉(zhuǎn)的激光掃描器，在運(yùn)行路徑沿途的墻壁或支柱上安裝有高反光性反射板的激光定位標(biāo)志，AGV依靠激光掃描器發(fā)射激光束，然后接受由四周定位標(biāo)志反射回的激光束，車載計(jì)算機(jī)計(jì)算出車輛當(dāng)前的位置以及運(yùn)動(dòng)的方向，通過和內(nèi)置的數(shù)字地圖進(jìn)行對(duì)比來校正方位，從而實(shí)現(xiàn)自動(dòng)搬運(yùn)。目前，該種方式的應(yīng)用越來越普遍。并且依據(jù)同樣的引導(dǎo)原理，若將激光掃描器更換為紅外發(fā)射器、或超聲波發(fā)射器，則激光引導(dǎo)式AGV可以變?yōu)榧t外引導(dǎo)式AGV和超聲波引導(dǎo)式AGV。

　　AGV的定位方法

　　為了保證定位的精度與可靠性，必須采用合適的傳感器，不同的傳感器又形成了不同的定位方法。主要有基于光敏器件的定位方法，渦流傳感器的定位方法、光電傳感器的定位方法，傳感器組合定位方法等。

　　基于光敏器件的定位方法

　　這種定位方法的原理是光電效應(yīng)。由光敏晶體管光照特性可知，其光電流輸出與照度之間有較好的線性度。隨著AGV與目標(biāo)位置的不斷靠近，其照度不斷增大，光敏器件的輸出隨之增大，由此可以控制AGV的定位。這種定位方法有效檢測(cè)范圍較長(zhǎng)，可達(dá)到200mm以上，但定位精度較低，光敏器件在整個(gè)定位過程中輸出變化不明顯，給標(biāo)定帶來困難。

　　基于電渦流傳感器的定位方法

　　渦流傳感器線性測(cè)量范圍大，靈敏度高，能直接測(cè)出位移量。采用這種定位方法能夠進(jìn)行精確定位。電渦流傳感器的主要元件為線圈，它的形狀與尺寸關(guān)系到傳感器的靈敏度與測(cè)量范圍，定位過程中檢測(cè)范圍一般較長(zhǎng)（100mm以上），因而體積較大。線圈工作時(shí)產(chǎn)生的電磁場(chǎng)對(duì)坐標(biāo)導(dǎo)引方法與電磁感應(yīng)導(dǎo)引方法所用的傳感器產(chǎn)生磁影響。

　　基于光電傳感器的方法

　　這種定位方法由光電對(duì)管組成。正常情況下，接收管可接收到紅外信號(hào)。當(dāng)AGV到達(dá)目的位置時(shí)，AGV擋住紅外線而促使發(fā)出控制信號(hào)。這種定位精度可達(dá)1.5mm以上。如果在發(fā)射管前裝一細(xì)小的光隙，定位精度可提高至0.6mm以上。但這種定位方法在自動(dòng)導(dǎo)引結(jié)束后至最后精確定位前無法對(duì)AGV進(jìn)行控制。

　　傳感器組合定位方法

　　傳感器組合定位方法由光引導(dǎo)與精定位兩部分組成。光引導(dǎo)采用光敏器件進(jìn)行導(dǎo)引，由于光敏器件的有效檢測(cè)范圍較長(zhǎng)，但精度較差，無法進(jìn)行精確定位而磁傳感器精度很高，采用組合的方法能將這二者的長(zhǎng)處結(jié)合起來，在定位時(shí)，先由紅外線作引導(dǎo)，使其與目的位置逼近，最后用精定位元件（如接近開關(guān)）進(jìn)行精定位。這種方法精度高，但裝置要復(fù)雜些。

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