2T双舵轮驱动AGV设计开题报告

全文总字数：5230字

1. 研究目的与意义（文献综述）

1.1 agv的发展与现状

agv，全称automatedguided vehicle，即自动引导车。根据国家标准gb/t 30030-2013的描述，agv是装备有电磁或光学等自动引导装置，由计算机控制，以轮式移动为特征，自带动力或动力转换装置，并且能够沿规定的导引路径自动行驶的运输工具，一般具有安全防护、移载等多种功能。

世界上第一台agv于1953年在美国诞生，由basrrett电子公司设计，主要用于仓储搬运等工作。在之后的1973年，瑞典的一所汽车装配厂首次将agv应用在汽车装配线上，agv正式进军制造业。关于agv的导引方式，英国于1954年首次采用了地下埋线的电磁导引技术。磁带导引技术也在那段时间渐渐兴起。之后，随着电子技术与微处理器技术的快速发展，激光光学导引和惯性导引等无线导引方式在上世纪80年代开始得到应用，并且运动准确性和控制的精确度得到了提高。而近年来，随着计算机技术引入agv，使得agv进一步朝着智能化、全自动化方向发展。机器视觉也开始出现在agv的相关研究中，视觉导引在将来很有可能广泛应用于agv中。亚马逊的kiva机器人就是当前agv的一个典型代表。

2. 研究的基本内容与方案

2.1 设计目标

关于AGV的设计，我国有给出推荐性国家标准GB/T 30029-2013《自动导引车（AGV）设计通则》进行参考，本次设计也基本按照该通则进行。本设计中需要实现的是2T双舵轮驱动AGV，按照字面含义，即要满足2吨载重量的运输任务，，驱动方式采用双舵轮。设计的目标集中在AGV的机械结构，最为重要的部分为底盘结构，完成底盘结构设计，并进行强度、刚度等性能校核。总体而言，一款新型的双舵轮AGV即为设计的最终目标。

首先，对于车体的设计，需要考虑以下几项内容：

（1）物料的重量、种类、重心、外形尺寸等；

（2）部件的安装要稳定可靠且维修方便；

（3）避免尖角、锐边；

（4）必要时设置防滑落装置；

（5）车体运动时静电的释放；

（6）主要控制期间的减振。

而后是驱动与转向部件的设计，应考虑的问题有：

（1）车轮负荷；

（2）驱动力；

（3）行驶速度；

（4）转向角度；

（5）使用环境；

（6）制动力等。

同时AGV的常用驱动与转向方式如下图：

图2-1 常见的驱动与转向方式

由此可见双轮驱动的常见方式有中间三种（图中用“1”、“2”、“3”标出），其中1、3两种双轮驱动方式驱动轮不属于舵轮，因此仅方式2的双轮驱动采用舵轮。不过，理论上，其他的驱动方式采用双舵轮驱动也是能够实现的。

再之后，是导引系统、移载装置、安全装置、供电装置以及车载控制系统的设计与选择，在此不一一列举分析。最终目标为设计出一款符合要求的双舵轮驱动AGV。

2.2 设计内容

目前常规的AGV主要由车体、驱动及转向部件、导引装置、安全装置、供电装置、车载控制系统、通讯装置等七部分组成，所以，可以说，AGV的设计是一项包括机械设计、自动控制、信息处理与通讯、软件工程等方面的综合设计。本论文中主要是对AGV的机械结构进行相关的设计。

实际上，AGV的驱动方式主要有差速式、舵轮式、全向移动式三种，而舵轮式AGV又按照舵轮的个数，可分为单舵轮、双舵轮、多舵轮驱动的AGV。本设计中采用双舵轮驱动。

设计内容中，首先需要确定的就是AGV的类型。按给定条件，该AGV应当属于载重型AGV。因此车轮需要承受整个AGV小车加上物料的整体重量，因此校核性能时车轮处属于一个重点部位。

关于驱动及转向方式，不拘泥于常见的双轮驱动方式，在其基础或其他驱动方式上进行适度的改变，以适合双舵轮驱动，在此给出以下几种初步拟定的方式：

表2-1 驱动方式及其示意图

（其中，为转向驱动轮，在此处即为舵轮；为自由从动轮，可随着车行进的方向旋转）

对于以上几种驱动方式，在之后会通过计算等形式的比较其优劣，最终确定出一种驱动方式用于设计研究。舵轮的工作原理与特点基本已经了解，不过其包含了驱动和转向的功能，结构较为精密，集成度较高，因此设计舵轮的具体结构时需要查阅大量相关的资料，使整个舵轮的结构合理化。此外，由于需要保证搬运物料时物料的平稳，需要设计悬架系统，提高AGV小车整体的抗振性能。此处的设计在某种程度上参考汽车上的悬架系统进行设计。最终设计完成后，还需要对整体的结构进行力学性能校核，只有满足要求才算是最终的设计结果。

2.3 拟采用的技术方案

2.3.1 总体设计方案

AGV的组成包含车体、驱动及转向部件、导引装置、安全装置、供电装置、车载控制系统、通讯装置等七部分，其中机械结构的设计主要包含在车体、驱动及转向部件两大部分。因此对于其他部分，只通过查阅相关资料，给出设计方向或模糊的设计方案。AGV车体的结构设计（包括悬架等）、驱动及转向部件的设计是整个设计的重点。

2.3.2 双舵轮AGV底盘结构设计方案

根据查阅的资料以及以上提出的几种驱动方式，通过计算或其他方式比较出各自的优缺点，选定一种驱动方案进行设计。车轮、悬架机构、车架，是最为简单的组成部分。零部件的三维模型建立、零部件的装配、综合力学性能分析等内容都在SolidWorks2018中完成。

3. 研究计划与安排

2月24日——3月14日：完成英文翻译与毕业设计的开题报告并给出几个拟定的设计方案；

3月15日——3月28日：比较各设计方案的优劣，而后完成双舵轮agv小车底盘的总体方案设计，包括agv驱动轮布置方式的确定、必要的相关计算等等；

3月29日——4月18日：利用solidworks完成双舵轮agv小车底盘的详细方案设计，包括舵轮结构、悬架结构、车体结构各零部件的计算与建模等等；

4. 参考文献（12篇以上）

[1]张辰贝西,黄志球.自动导航车(agv)发展综述[j].中国制造业信息化,2010,39(01):53-59.

[2]杨文华.agv技术发展综述[j].物流技术与应用,2015,20(11):93-95.

[3]武启平,金亚萍,任平,查振元.自动导引车(agv)关键技术现状及其发展趋势[j].制造业自动化,2013,35(10):106-109 121.