自动引导小车AGV的结构设计开题报告.docx

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自动引导小车AGV的结构设计开题报告

毕业设计（论文）开题报告

学生姓名：

学号：

专业：

机械工程及自动化

设计（论文）题目：

自动引导小车（AGV）的结构设计

指导教师:

开题报告填写要求

1．开题报告（含“文献综述”）作为毕业设计（论文）答辩委员会对学生答辩资格审查的依据材料之一。

此报告应在指导教师指导下，由学生在毕业设计（论文）工作前期内完成，经指导教师签署意见及所在专业审查后生效；

2．开题报告内容必需用黑墨水笔工整书写或按教务处统一设计的电子文档标准格式（可从教务处网页上下载）打印，禁止打印在其它纸上后剪贴，完成后应及时交给指导教师签署意见；

3．“文献综述”应按论文的格式成文，并直接书写（或打印）在本开题报告第一栏目内，学生写文献综述的参考文献应很多于15篇科技论文的信息量，一般一本参考书最多相当于三篇科技论文的信息量（不包括辞典、手册）；

4．有关年月日等日期的填写，应当依照国标GB/T7408—94《数据元和互换格式、信息互换、日期和时刻表示法》规定的要求，一概用阿拉伯数字书写。

如“2009年3月15日”或“2009-03-15”。

毕业设计（论文）开题报告

1．结合毕业设计（论文）课题情况，根据所查阅的文献资料，每人撰写

2000字左右的文献综述：

文献综述

摘要简要地介绍了自动引导小车的现状和定义以及所涉及的技术，列举了典型的机械结构特点，综合阐述了自动引导小车的关键技术，并对自动引导小车的发展进行展望，最后总结了研究本科题的意义。

关键词定义结构特点技术展望

随着工业自动化、计算机集成系统技术的提高、柔性制造系统（FMS）和物流业的发展[1]，无人搬运车系统（简称AGVS）已成为柔性制造系统和自动化仓储系统中物流运输的有效手段[2]。

无人搬运车系统的核心设备是无人搬运小车（AGV）[3]，载重量从几十公斤到上百吨，在港口、码头、机床、化工、汽车、家电、军械、邮政、电工、飞机制造和自动化仓储系统等场所得到了广泛应用[4]。

1.AGV的定义

自动引导小车简称为AGV，是英文AutomatedGuidedVehicle的缩写。

AGV是采用自动或人工方式装载货物，按设定的路线自动行驶或牵引着载货台车到指定的地点，再用自动或人工方式装卸货物的工业车辆[5]。

按日本JISD6801的定义：

AGV是以电池为动力源的一种自动操纵行驶的工业车辆。

AGV只有按物料搬运作业自动化、柔性化和准时化的要求，与自动导向系统、自动装卸系统、通信系统、安全系统和管理系统等构成自动导向车系统（AGVS）才能真正发挥作用[6]。

2.AGV的结构

AGV的各组成部分一般有：

导向系统、车体、蓄电池及充电装置、驱动装置、转向装置、移栽装置、控制与通信系统、安全装置。

导向系统是AGV的核心部分，用来保证AGV按设定的路线自动行驶[7]。

车体由车架、减速器、电动机、车轮等组成，车架常采用焊接刚结构，要求有足够的刚性。

蓄电池常采用24V或48V直流工业蓄电池，供电周期为20h左右[8]。

驱动装置由车轮、减速器、制动器、电动机及速度控制器等部分组成，并由计算机或人工进行控制，它是一个伺服驱动的变速控制系统[9]。

转向装置的结构有三种：

铰轴转向式三轮车型、差速转向式四轮车型和全轮转向式四轮车型。

移栽装置用来装卸货物，其装卸方式分为被动装卸和主动装卸两种。

控制与通信系统包括车上控制器和地面（车外）控制器，均采用微型计算机，通过通信网络进行联系。

AGV的安全装置包括多级硬件和软件，例如，在AGV的前面设有红外光非接触式防碰传感器和接触式防碰传感器——保险杠；AGV的前后有黄色警视信号灯，当AGV行走时信号灯闪烁；每个驱动轮带有安全制动器，断电时制动器自动接上；小车每一面都有急停按钮和附有传感器的安全保险杠，当小车轻微接触障碍物时，保险杠受压，小车停止；一旦发生故障，AGV自动进行声光报警，同时通过无线通线系统通知AGV监控系统。

3.AGV的特点

（1）运行路径和目的地可以由管理程序控制，机动能力强。

而且某些导向方式的线路变更十分方便灵活，设置成本低[10]。

（2）工位识别能力和定位精度高，具有与各种加工设备协调工作的能力。

在通信系统的支持和管理系统的调度下，可实现物流的柔性控制。

（3）载物平台可以采用不同的安装结构和装卸方式，能满足不同产品运送和加工的需要。

因此，物流系统的适应能力强。

（4）可装备多种声光报警系统，能通过车载障碍物探测系统在碰撞到障碍物之前自动停止。

当其列队行驶或在某一区域交叉运行时，具有避免相互碰撞的自控能力，不存在认为差错。

因此AGV比其他搬运系统更安全。

（5）AGV组成的物流系统不是永久性的，而是在给定的区域内设置。

与传统物流输送系统在车间内固定设置且不易变更相比，该物流系统的设置柔性强，并可以充分利用人行通道和交叉通道，从而改善车间地面利用率。

（6）与其他物料输送方式相比，初期投资大，但可以大幅度降低运行费用，特别是在产品类型和工位较多时。

4.AGV技术的发展及在物流发展中的展望

AGV产品所涉及的关键技术主要包括：

引导技术、控制技术、电源技术三个方面[11]。

（1）引导技术在已被探索研究和开发应用的引导方法主要有：

电磁感应法、光学引导法、化学引导法、磁感应法、位置推断法、参考标志法、惯性导航法和图像识别法等。

随着计算机控制技术的应用和各种高精度传感器的实用化，其他各种引导技术也不断地成熟和应用。

根据对国外几十家生产AGV公司的27个系列产品所采用的主要引导技术的统计结果，可以明显地看到各种引导技术应用的情况[12]。

其中，电磁感应引导技术所占的应用比例最高，这表明该项技术已经十分成熟，应用也就最多。

而机器视觉引导技术应用的比例还很少[13]，因此，该项技术还需要深入研究和不断完善。

除此而外，就是自主导航技术仍然处在研究阶段，还有许多实用化技术问题有待于解决。

（2）控制技术这里所提到的控制技术的概念有多层含义，既包括对AGV行为单纯的控制技术，也包括对AGV行为的决策方法。

随着计算机硬件技术、并行分布式处理技术、自动控制技术和传感器技术不断进步以及软件开发环境的不断完善，为AGV的控制性能的提高提供了必要的技术基础。

人工智能技术在AGV上的应用，如环境理解与障碍识别、任务实现与路径规划和模糊与神经网络控制等使AGV向着智能化和自主化运行控制方向发展。

此外，在当今的工业生产中，不仅对物流系统有着高度的柔性要求，而且还要实现对生产组织的重构。

因此，在物流系统中，对多个AGV运行行为的统一调度和协调控制已经成为AGVS研究的重要内容。

（3）电源技术AGV运行所消耗能源一般是由蓄电池提供。

蓄电池容量的确定是AGV设计的重要参数之一，它的选择应保证车辆在规定的作业方式和工作时间内提供足够的能量。

目前，用于AGV的蓄电池有两种类型：

即铅—酸蓄电池和镍—镉蓄电池。

其中，铅酸型蓄电池所占比例很大。

除电池本身特性外，AGV使用过程中的充电技术也是值得重视的问题。

但是，AGV所涉及到的电源技术问题，将随着蓄电池技术的发展而得到解决。

目前，AGV的应用领域主要用在制造业，特别是在重型机械及部分非加工制造中的应用。

在制造业中主要用于物料分发、装配和加工制造方面。

其中，装配作业中，汽车工业是AGV的应用大户。

在物料分发中，主要用于生产工序间的物料移送和仓储作业中的物料移送[14]。

在净化室中，AGV更可大显身手，满足净化要求极高的操作。

另外，AGV还可以作为机器人的“脚”，使机器人在更大范围内自动完成作业、水泥地面的光整等[15]。

在有核辐射的地方，使用机器人与AGV的配合，完成检修与材料搬运等工作。

因此，随着电子、图像识别、传感和信息技术的发展，AGV的应用领域越来越广。

5.总结

从自动引导小车概述来看，自动引导小车的开发和应用是比较晚的，随着计算机技术和各种高精度的传感化，以及效率的提高，产生了自动引导小车。

此次研究设计自动引导小车的结构和系统。

可以进一步的了解自动引导小车结构特点。

在全面了解的基础上，结合运用自己所学的知识，自己研究设计一种装备有磁性的自动引导小车，使得在“无人操作工厂”得以利用。

通过自动引导小车结构和系统设计，也可以培养自身综合运用机械设计知识的能力，从而提高独立分析解决问题的能力，以此来适应社会需求。

参考文献

[1]田其编.仓储物流机械与设备[M].北京：

机械工业出版社，2008.

[2]鲁晓春.仓储自动化[M].北京：

清华大学出版社，2002.

[3]宁德仁.浅谈AGV及无人搬运系统工艺及装备[J].1996.

[4]周全申.现代物流技术与装备实务[M].北京：

中国物资出版社,2002.

[5]王国华.现代物流工程[M].北京：

国防工业出版社，2005.

[6]王小波.AGVS系统技术应用[J].北京：

物流技术，1997（1～6）.

[7]戴庆辉.先进制造系统[M].北京：

机械工业出版社，2007.

[8]樊跃进.AGV充电系统设计机械工业自动化[J].1994.

[9]冯星华.AGV及其控制系统研制电子机械工程[J].2001.

[10]魏国成.自动导向搬运车系统物流技术[J].1994.

[11]储江伟.郭克友.自动导向车导向技术分析与评价.起重运输机械[J].2002（11）：

1—5.

[12]朱晓春.先进制造技术[M].北京：

机械工业出版社,2004.

[13]王荣本，冯炎等.一种视觉导航的实用型AGV设计.机械工程学报[N].2002.

[14]王耀斌，简晓春主编.物流装卸机械[M].北京:

人民机械出版社,2003.

[15]韩权利，赵万华，丁玉成.未来制造业模式——智能制造.机械工程师[J]，2002

（1）:

26-28.

毕业设计（论文）开题报告

２．本课题要研究或解决的问题和拟采用的研究手段（途径）：

1本课题要研究的问题

本课题主要研究的是自动引导小车的结构和系统设计，通过查阅相关资料后，对自动引导小车的结构有了一定的了解，因此要完成此次设计主要考虑以下几个方面的设计问题：

（1）确定传动方案

（2）蜗轮蜗杆的设计

（3）轴的设计

（4）控制系统的设计

2拟采用的研究手段

通过观察研究，自动引导小车的结构和系统主要包含以下几部分的设计：

（1）确定传动方案

通过查阅相关资料，在三轮机构与四轮机构之间比较，三轮机构虽然成本较低，但没有四轮机构的较大的负载能力及较好的平稳性。

具体的设计将在设计说明书中说明。

（2）蜗轮蜗杆的设计

通过查阅相关资料，首先要选择蜗杆的传动类型，以及蜗轮蜗杆的受力分析，再进行齿根弯曲疲劳强度的设计以及蜗轮蜗杆的主要参数及几何尺寸，并画出蜗轮蜗杆零件图。

具体的设计将在设计说明书中说明。

（3）轴的设计

轴主要是前轮轴与后轮轴的设计，首先要进行轴上的受力分析，拟定轴上零件装配方案，根据查阅相关手册，确定轴上尺寸，最后要惊行轴的校核。

具体的设计将在设计说明书中说明。

（4）控制系统的设计

查看单片机的相关资料，设计自动引导小车的控制系统，选择伺服电机，进行脉冲的发射，来改变两个伺服电机的速度，采用差速来控制小车的转弯。

（5）运用AutoCAD、Pro/engineer等机械绘图软件分别绘制出相关零件图和纵向运动机构的三维造型。

毕业设计（论文）开题报告

指导教师意见：

1．对“文献综述”的评语：

2．对本课题的深度、广度及工作量的意见和对设计（论文）结果的预测：

指导教师：

年月日

所在专业审查意见：

负责人：

年月日