AGV小车的设计与研究

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1、摘要关键字：AGV；连杆机构；激光导向1•绪论01.1论文研究的背景及意义01.2自动导引小车的定义及特点01.3自动导引小车的发展简史01.4自动导引小车的应用现状01.5AGV的关键技术及本论文的研究内容1.5.1自动导引小车的关键技术1.5.2本论文研究的主要内容：01.6本章小结02.AGV系统结构设计以及动力学建模型02.1AGV系统结构设置02.2AGV小车的动力学建模12.2.1车体运动建模22.2.2驱动后轮的运动建模42.2.3车体整体的动力学模型2.3本章小结82.AGV中机

2、械部分主要零件的选取93.1伺服驱动电动机的选取及其参数92.1.1电机的结构图及其主要参数的选取101.1.2伺服电机的选取过程121.1.3减速器的使用范围及选取141.2伺服电机及其控制143.2.1伺服电机工作原理143.2.2伺服电机控制参数15163.3.1轴设计的方法163.3.2驱动后轮轴的设计173・3轴的设计及其参数的计算3.3.3车轮轴的受力分析和校核193.3.4车轮轴承的受力分析和校核203.4齿轮的设计和选取213.5本章小结234.结论与展望232.1结论232.2

3、展望23致谢错误!未定义书签。参考文献231•绪论内容提要:本章介绍本论文研究的重要意义，综述自动导引小车的基本概念、组成及其发展简史、应用现状和前景，并分析目前自动导引小车的主要引导方式、关键技术，在此基础提出了本论文的研究内容。1.1论文研究的背景及意义1.2自动导引小车的定义及特点1.3自动导引小车的发展简史1.4自动导引小车的应用现状1.5AGV的关键技术及本论文的研究内容1.5.1自动导引小车的关键技术1.5.2本论文研究的主要内容：1.6本章小结2.AGV系统结构设计以及动力学建模型

4、内容提要：设计了一辆前后轮分独立驱动的小车，后轮用步进电机驱动，实现动力源，前轮由私服电机驱动，实现转向。并建立其动力学方程。2.1AGV系统结构设置所设计的AGV小车的模型如图2.1所示。小车采用前后轮独立驱动的模式，后轮由电机带动齿轮传动，给与合适的动力源。前轮有电机带动直推轴焊接横轴来实现转向。四轮结构与三轮结构相比有较人的负载能力和平稳性。J(J1.蓄电池组2.伺服交流电动机3.激光扫描仪4.车载控制器5.无线通讯装置6.伺服交流电动机7.减速器8.驱动车轮图2.1AGV小车的模型图由于

5、采用了两轮独立驱动差速转动的方式，因此两个驱动车轮的速度的同步性成，成为车辆稳定运行的一个重要指标。鉴于此，齿轮减速结构与车轮通过柔性连轴器来连接。2.2AGV小车的动力学建模自从AGV问世以来，人们在自动导引车的控制过程中一般满足于基于运动学的控制模型，而很少有人进行基于动力学的控制设计等方面的内容。事实表明，根据AGV车体动力学模型，可以得到直接的电机输入与行走、导向车轮转速的非线性的耦合关系，将对指导车体机械结构设计、路径规划以及合理的路径跟踪控制规律设计有重要而且深远的意义。由于AGV在

6、实际问题中有较严格地面要求的环境中运动，车速较低，限定了加速度的问题，而不会发生明显的车体“上跳”运动的现象出现，故可以在二维空间来研究其动力学模型。现以我以后轮为电机带动齿轮来实现动力驱动的方式传达力矩，前轮则为由电机直接带动轴的转动从而达到转动的方式来实现转向的AGV为例建立动力学模型。AGV由车体、蓄电池和充电系统、驱动装置、转向装置、精确停车装置、车上控制器、通信装置、信息采样子系统、超声探障保护子系统、移载装置和车体方位计算子系统等等组成。根据上述的介绍，我们可以不难看出同步行进的四轮

7、AGV机械结构分为以下儿个部分：车体部分：包括车架、蓄电池、驱动电机、转向电机和齿轮减速机构等，车体受到由后轮传动来的驱动力和前轮的反作用力的作用。驱动后轮：所受的外力可能有两部分组成。一部分是地面的作用力：另一部分是来自车体给于的外力。其中这部分力包括自身的支撑反力和电机产生的等效驱动力矩等。通过齿轮改变转速来调节速率可以得到不用的转速，从而改变AGV的的运动行进方向，已经更好的做到预定的线路跟踪。前轴和连轴：起到支撑作用，同吋车轮和竖轴是同轴的，前轮的转动有地面给于的摩擦力也有电机传递的力矩

8、。2.2.1车体运动建模车体受力的示意图见图2.2。图中1八R为驱动左后轮、和驱动右后轮与车体的连接处。图中的A、B为导向左前轮和导向右前轮与车架连接处的垂直点。车体在L、R、A、和B处分别是受到图示沿X、Y方向的阻力和沿Z方向的扭矩。C则为车体的重心，通过C建立起瞬吋惯性坐标系O-XYZ,X轴则平行于L=R的连线，Z轴垂直于车体的平面。勺、Z?2、Q］、6Z2>q、C2为车体集合参数，匕•、Vy和W分别表示的是车体质心的X向、Y向的速度和Z向的角速度。在经过了上述的假设的基础之上，我们不难可以