磁引導(dǎo)AGV的磁導(dǎo)航方式

摘 要：AGV（Automated Guided Vehicle）是一種新興的物流倉(cāng)儲(chǔ)設(shè)備，主要被應(yīng)用于柔性生產(chǎn)系統(tǒng)以及物流運(yùn)輸系統(tǒng)中，有效提高了上述生產(chǎn)運(yùn)輸系統(tǒng)的自動(dòng)化性能。文章主要以磁導(dǎo)航方式為重要技術(shù)手段，研究磁感應(yīng)技術(shù)在物流AGV小車的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：AGV；磁導(dǎo)航；方式

引言

隨著AGV技術(shù)的發(fā)展，我國(guó)生產(chǎn)AGV的廠家逐年增加。其中作為行業(yè)領(lǐng)軍品牌新松以其優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品享譽(yù)國(guó)內(nèi)外，被命名為國(guó)家863計(jì)劃智能機(jī)器人產(chǎn)業(yè)化基地以及國(guó)家機(jī)器人工程研究中心，同時(shí)科技部也命名新松為國(guó)家高技術(shù)研發(fā)計(jì)劃成果產(chǎn)業(yè)基地。

1 AGV的驅(qū)動(dòng)方式

1.1 單驅(qū)動(dòng)

在三輪車型的驅(qū)動(dòng)AGV較為常用，前輪驅(qū)動(dòng)，為兩側(cè)從動(dòng)輪提供動(dòng)力，同時(shí)兼負(fù)轉(zhuǎn)向。

1.2 差速驅(qū)動(dòng)

該結(jié)構(gòu)有兩個(gè)分布在車體軸線兩邊的固定驅(qū)動(dòng)輪驅(qū)動(dòng)，通過(guò)兩輪的差速來(lái)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)彎。該車型不但可以實(shí)現(xiàn)前進(jìn)后退，還能夠原地自旋，并且其左右轉(zhuǎn)彎的最大轉(zhuǎn)角可以超過(guò)90°，相較于單驅(qū)動(dòng)，差速驅(qū)動(dòng)在轉(zhuǎn)彎上具有較高的適應(yīng)性。

1.3 雙驅(qū)動(dòng)

該種驅(qū)動(dòng)形式多用于四輪大型車，四個(gè)輪子中，兩個(gè)為驅(qū)動(dòng)輪，兩個(gè)為從動(dòng)輪，驅(qū)動(dòng)輪除了負(fù)責(zé)驅(qū)動(dòng)外，還負(fù)責(zé)轉(zhuǎn)向。該車型不但能夠?qū)崿F(xiàn)前進(jìn)后退，最突出特點(diǎn)在于可以多向行駛，即行駛過(guò)程中，可以對(duì)車身姿態(tài)進(jìn)行隨意調(diào)整，因此在一些特殊作業(yè)場(chǎng)合以及通道狹窄的作業(yè)場(chǎng)合中極為適用。

1.4 多輪驅(qū)動(dòng)

用于八輪車型：四個(gè)驅(qū)動(dòng)兼轉(zhuǎn)向輪，四個(gè)從動(dòng)自由輪。這種車型可以前進(jìn)、后退、全方位行駛，多應(yīng)用于重載行業(yè)輸送，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，成本較高。

2 AGV磁導(dǎo)航

AGV磁導(dǎo)航傳感器采用CA-08J磁傳感器，通過(guò)該傳感器，AGV能夠?qū)ξ⑷醮艌?chǎng)進(jìn)行精確檢測(cè)，并通過(guò)8位數(shù)字信號(hào)轉(zhuǎn)換，從而以磁導(dǎo)航傳感器為基準(zhǔn)，檢測(cè)出磁體位置，根據(jù)信息反饋，AGV車能夠自動(dòng)進(jìn)行位置調(diào)整，從而使得AGV車沿磁條行駛。磁導(dǎo)航傳感器安裝在AGV車體前方的底部，距離磁條表面20-30mm，磁條寬度為40mm，厚度1mm。傳感器采用JH-485型AGV磁導(dǎo)航傳感器利用其內(nèi)部間隔10mm平均排布的8個(gè)采樣點(diǎn)，用來(lái)檢測(cè)磁條上方100Gauss以下的微弱磁場(chǎng)。運(yùn)行過(guò)程中，受到AGV車上的磁導(dǎo)航傳感器作用，采樣點(diǎn)會(huì)產(chǎn)生信號(hào)。由于采樣點(diǎn)同傳感器磁條垂直，因此可以判定磁條同AGV車位置不一，AGV車偏離，而AGV會(huì)對(duì)偏離進(jìn)行調(diào)整，從而保證車的運(yùn)行時(shí)沿著磁帶的。（如圖1所示）

3 站點(diǎn)識(shí)別

該技術(shù)主要應(yīng)用于自動(dòng)化運(yùn)輸以及物流中，是AGV在該領(lǐng)域的關(guān)鍵技術(shù)。站點(diǎn)識(shí)別技術(shù)能夠準(zhǔn)確控制AGV速度，并對(duì)其進(jìn)行準(zhǔn)確定位，因而在調(diào)度對(duì)接上位機(jī)中作用顯著。目前的工廠生產(chǎn)中，大多AGV在使用過(guò)程中都需使用地標(biāo)。其目的在于對(duì)站點(diǎn)進(jìn)行識(shí)別。而在車身兩側(cè)設(shè)置地標(biāo)傳感器，保證傳感器同導(dǎo)航磁條之間的距離，且保證地標(biāo)傳感器同地面垂直。如圖2所示，地標(biāo)傳感器原理與磁導(dǎo)航傳感器類似，它采用一路霍爾傳感器，用來(lái)檢測(cè)100Gauss以下微弱的磁信號(hào)變化，S極磁場(chǎng)以及N極磁場(chǎng)可以利用地標(biāo)傳感器予以區(qū)分，且利用兩路NPN輸出可以對(duì)指示加以區(qū)分，通過(guò)以上措施，在信息接收以及表示上控制器可以更加靈活。依照實(shí)際需要，AGV可以進(jìn)行工位準(zhǔn)停，并對(duì)分叉路徑進(jìn)行識(shí)別，根據(jù)任務(wù)需要加速減速等。

4 磁導(dǎo)航方式的實(shí)現(xiàn)與導(dǎo)向糾正

圖3為AGV自動(dòng)小車的循線糾偏示意圖。假定AGV車身行駛的方向?yàn)閥軸正方向，車身橫向中心線為x軸，AGV車的中心為原點(diǎn)建立AGV的運(yùn)動(dòng)坐標(biāo)系。黑色空心圓點(diǎn)代表磁傳感器的采樣點(diǎn)，每個(gè)磁傳感器成一列排布上，按照間距10cm均布8個(gè)霍爾傳感器。前后傳感器距離為D，與y軸成偏角的虛線表示導(dǎo)航磁帶。通過(guò)前后傳感器來(lái)檢測(cè)AGV軸線偏離導(dǎo)航線的偏移量D1和D2，由此可以計(jì)算出AGV的航向偏角a和中心偏移量b。數(shù)學(xué)關(guān)系如（1）、（2）所示：

tana=■ （1）

b=■ （2）

利用三角運(yùn)算對(duì)AGV行駛偏角進(jìn)行計(jì)算，依照反饋數(shù)據(jù)，小車控制器可以對(duì)行駛偏角以及橫向偏差進(jìn)行判斷，并計(jì)算出合理的控制信息，從而控制電機(jī)驅(qū)動(dòng)器，以此實(shí)現(xiàn)左右兩電機(jī)能夠差速運(yùn)轉(zhuǎn)，從而糾正偏差。

5 結(jié)束語(yǔ)

文章所述的AGV的磁控制方法，是一種簡(jiǎn)單可靠的運(yùn)行控制方法，經(jīng)實(shí)踐驗(yàn)證了其可行性和穩(wěn)定性，利用CA-08J磁導(dǎo)航能夠?qū)崿F(xiàn)磁導(dǎo)航的運(yùn)行和糾偏。

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作者簡(jiǎn)介：吳偉濤（1984-），男，漢族，遼寧沈陽(yáng)，助教，碩士研究生，遼寧裝備制造職業(yè)技術(shù)學(xué)院，機(jī)械制造自動(dòng)化。