基于霍尔效应的AGV小车磁导航传感器设计开题报告

1. 研究目的与意义（文献综述）

随着社会的发展，“智能”这个词的使用越来越广泛。智能贯穿我们社会的各个领域，例如工业、商业、娱乐。工业自动化不断的发展，企业对物料自动化搬运技术提出了更高的要求，我国目前还处于传统的人工搬运或者半自动搬运状态，由于其固有的局限性已经很难满足新的要求。而自动导向小车(automated guided vehicle agv)凭借因其可靠、安全、高效、灵活等特点，适应了物流自动化发展的最新要求，具有非常广阔的应用前景。

为了实现工厂生产的高度自动化、提高生产效率和降低生产成本，采用自动导航小车作为生产过程中的物流搬运系统，以实现其快速、及时、低成本、规模优化和易于库存控制管理等目的。自动导航小车因其具有无人驾驶、智能化水平高、柔性好、行驶路径可根据生产工艺流程等改变而灵活改变、占地面积小、可在狭窄空间作业、代替人来完成危险作业、依靠自带的蓄电池提供动力、运行过程中无噪声、无污染的特点，广泛应用于仓储业、制造业、邮局、图书馆、港口码头和机场、烟草、医药、食品、化工及服务行业。国外的自动导航小车研究、开发己实现了产业化，我国目前应用的主要为进口产品。作为一种高效物流输送设备和工厂自动化的理想手段，自动导航小车今后必将得到迅速发展和普及应用。这不仅是现代化工业迅速发展的需要，更主要是自动导航小车本身所独具的优越性所决定的，一项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%都用于存储、装卸、等待加工和输送;在美国，直接劳动成果占比例不足生产成本的10%，且这一比例还在不断下降，而存储、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变物流结构、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。自动导航小车适应性好、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。导航小车对机器人的机械结构及驱动装置提出了许多特殊要求，这将导致传统机械的重大变革。机器人是工程上少有的高阶、非完整约束的多自由度系统。这对机器人的运动学、动力学及控制理论的研究提供了一个非常理想的实验平台，在对其研究的过程中，很可能导致力学及控制领域中新理论、新方法的产生，另外，机器人的研究还可以推动仿生学、人工智能、计算机图形、通信等相关学科的发展。因此，agv的研制具有十分重大的价值和意义。

磁导航被认为是一项非常有应用前景的技术，主要通过测量路径上的磁场信号来获取车辆自身相对于目标跟踪路径之问的位置偏差，从而实现车辆的控制及导航。磁导航具有很高的测量精度及良好的重复性，相对于光学导航系统，磁导航不易受光线变化等的影响，在运行过程中，磁传感系统具有很高的可靠性和鲁棒性。磁条一旦铺设好后，维护费用非常低，使用寿命长，且增设、变更路径较容易。

2. 研究的基本内容与方案

2.1基本内容

AGV小车利用磁条导航，对于磁条的检测依靠磁导航传感器，磁导航传感器要检测微量磁信号，一般采用霍尔传感器，设计此霍尔元件为核心的磁导航传感器是此设计的核心。

2.2研究目标

磁导航传感器的达到的性能指标：

1）检测的磁场灵敏度：对表面磁场500高斯的磁条，检测距离40mm

2）输入电压：DC10-30V

3）消耗电流:40mA以下

4）检测极性：S极

5）检测点数：16点（10mm间距）

6）输出方式：单点输出或编码输出

7）响应时间：0.5mS

2.3技术方案

1、 AGV小车的导航方法采用磁条导航，对于磁条的检测依靠磁导航传感器，磁导航传感器要检测微量信号，一般采用霍尔传感器，主要是对于此次导航传感器的霍尔元件的设计。该导航传感器采用HAL131高灵敏度单极性霍尔效应集成传感器

2、HAL131型霍尔传感器应用霍尔效应原理采用半导体集成技术制造的磁敏高温电路，它是由内部电压稳压器、霍尔电压发生器、差分放大器、温度补偿单元、施密特触发器和集电极开路输出组成的磁敏传感电路，其输入为磁感应强度，输出是一个数字电压信号。他是一种单磁极工作的磁敏电路，适合矩形或者柱形磁体下工作。其相关参数见表一

表一

HAL131型霍尔传感器功能图电特性如图1，磁特性如图2.

图1

图2

该传感器阵列由16个HAL131型霍尔磁敏传感器等10mm间隔分布而成，当传感器阵列经过磁导带上方时，相应的传感器接通，输出高电平，反之则不输出；小车根据信号可判定传感器的位置，并对小车方向做出相应的调整，使磁导带始终保持在传感器阵列的中间位置，这样就达到了导向的目的。

3、HAL131型磁导航传感器的输出OUT端与PLC输入模块相连，电流从PLC输入端流出，从PLC公共端流出。然后通过与其相连的计算机进行数据分析，得出结果。

3. 研究计划与安排

第1周：明确设计任务，确定设计的agv磁导航传感器的功能要求，查阅资料。

第2周：阅读技术资料，确定磁导航传感器的检测元件。

第3周：完成开题报告。

4. 参考文献（12篇以上）

[1]唐文伟.agv在物流领域中的应用前景分析.物流技术，2001

[2]白韶红，集成霍尔传感器的发展[j}，自动化仪表，2003年3月，第24卷第3期

[3]徐鼎新，开关型霍尔集成传感器的原理与应用[j}，计测技术，2003