AGV無人車總體設計

雷開旭 姜翔耀 韋國端

摘 要：計算機信息技術以及自動化技術的飛速發展，為AGV的研究與應用提供了廣闊的空間，AGV逐漸被廣泛地應用于汽車、煙草、物流等各個行業中，尤其在自動化物流倉庫中AGV發揮著越來越重要的作用。

關鍵詞：AGV;底盤;無人車;物流運輸;自動駕駛

1.前言

在現代物流設備中，物流搬運AGV已經成為了不可缺少的重要工具，其具有智能化且動作靈活的優點，能夠大大地提高工作效率。具體來說，物流搬運AGV主要有以下幾個方面的特點：第一，物流搬運AGV可以指定工作類型，能確保重復工作的可靠性，大大提高工作的效率。第二，物流搬運AGV導向方便，能夠更好的促進功能的調整，有利于整體車間環境的重新布置。第三，物流搬運AGWV能夠自動將貨物輸送到指定的地點，大大地節省人力與物力。第四，物流搬運AGV可以更好地配合自動倉庫系統中的自動輸送線，實現貨物的自動裝卸。第五，物流搬運AGV的供電電源是直流電池噪音污染小，能夠有效地改善作業的環境。

2.傳感器技術

要對AGV小車的當前位置、速度以及行車姿態等進行實施的監控與反饋，才能保證AGV車正常穩定的工作，將AGV小車所處的詳細的狀態信息反饋給控制器，并根據具體情況完成上位機的操作指令。確保AGV小車能夠正常的運行、安全工作的必要條件就是能實施有效獲取內部以及外部環境狀態，智能化傳感器的出現及發展進一步提高了AGV的智能化程度。目前智能化傳感器主要分為兩種類型，即內部與外部，內部智能化傳感器主要用于控制以及監測測AGV自身，外部傳感器主要是用于感知外部的各種環境信息，安裝在AGV小車上。

3.智能控制技術

智能控制主要是指自主驅動智能機器實現控制目標的種自動控制技術，隨著計算機信息技術以及其他技術的發展與滲透，控制技術得到了深入的研究與發展，控制系統向智能系統發展成為了一種必然的趨勢。智能控制技術的出現主要是為了解決傳統方法難以解決的控制難題，如今主要使用知識學習型智能控制、模糊控制、人工智能控制、神經網絡控制等這幾種相對成熟的控制方法，國外主要使用神經網絡控制與模糊控制應用于機器人控制領域。

4.直流電源技術

AGV必須要有充足的電能才能正常工作，目前AGV主要的供電方式分為無線與有線兩種，其中有線的供電方式制約了AGV的自主性與行走范圍，因此多采用無線的供電方式，主要包括攜帶發動機與車身上裝置直流蓄電池這兩種供給方案，然而這兩種方式存在著一定的缺陷，制約了AGV在工作中運行的時間，影響了系統的持久性與可靠性。由此，應提高AGV能源供給的可靠性以及效率，這樣才能確保AGV小車順利有效的工作。直流電源技術是AGV小車發展的瓶頸AGV需要工作的時間一般持續在八個小時左右，長時間的工作需要尋求一種滿足長時間放電的、容量大的電池，理想的電池應具有非常高的能量密度，需要具有耐高溫、成本低且能夠快速放電、充電等特點。

鎳鎘蓄電池：內阻大，可供大電流放電，放電時電壓變化小與其他種類電池相比之下，鎳鎘電池可耐過充電或放過電，操作簡單方便放電電壓依據其放電電流有些差異，大體上是1.2V左右鎳鎘電池的放電終止電壓為1.0V/CELL，實使用溫范圍在-20度-60度，在此范圍內要進行放電，可重復500次以上的充放電。

鋰電池：擁有高能量密度。與高容量鎳鎘電池相比，體積能量是其1.5倍，能量密度是其2倍，高電壓，平均使用電壓為3.6V，是鎳鎘電池，鎳氫電池的3倍，使用電壓平坦而且高容量，廣泛的使用溫度-20度-60度，充放壽命長，經過500次放電后其容量至少還有70%以上。由于鋰電池具備了能量密度高電壓高，工作穩定的特點。

鉛酸蓄電池：鉛酸蓄電池是一種使用最廣泛的電池，它以海綿狀的鉛作為負極，二氧化鉛作為正極，我們把這兩種物質稱為活性物質，用硫酸水溶液作為電解液，它們共同參與電池的電化學反應。鉛酸蓄電池具有良好的可逆性，電壓特性平穩，使用壽命長，適用范圍廣，原材料豐富，且可再生使用及造價低廉等優點。主要應用在交通運輸，礦山，港口，國防，計算機，科研等國已經濟各個領域，是社會生產經營活動和人類生活中不可缺少的產品。

5.AGV機械系統設計

5.1車體結構形式

AGV小車的結構形式主要包括轉向形式驅動形式以及軸數三個方面。單驅動形式結構多用于三輪車體結構，這種車型結構能夠實現小車的左右轉彎、前進以及后退，該結構對地面要求不高，抓地性較好，多用于小型AGV差速驅動形式車體包括四個輪子的車型與三個輪子的車型這種車型能夠實現小車的左右轉彎、前進以及后退、原地自旋等，該車型與單驅動形式相比，其轉彎的效果更佳。四輪子的車型對地面的平整度要求較高，祥和的適應性相對較差，不適宜于室外工作。雙驅動形式多見于四輪車型，其主要優點是能夠在運動過程中更好的控制車身變化，可以用于特殊的作業環境場合，其主要缺點是車的適應性較差，且成本相對較高。多輪驅動形式多用于八輪車型，該車型結構較為復雜，成本較高且難以控制，多用于重載行業。

5.2車身結構與布置

車身的主要功能是控制原器件，支撐所有的機械零件，因此，在進行車身的設計時應注重其剛度與強度，使其性能可以滿足車體的順利運行以及加速，采用鋼結構件或者鋼管焊接而成，外殼由薄鋼板鈑金而成，在能夠滿足剛度與強度的基礎上減輕車身重量。車身布局要考慮到車身的平衡性，將蓄電池放置于車架底部中間位置，將電機驅動器、電器元器件、PLC控制器等放置于車架上。

6.驅動電機的選擇

6.1電機類型

AGV需要具有靈活性、自由性以及較強的適應性，因此一般采用蓄電池供電，多選用直流電動機。直流電動機一般分為直流印刷電機、小慣量直流電機、寬調速直流電機、杯形轉子直流電機。

6.2驅動單元設計

文章設計的AGV的車體主要由兩個萬向輪于兩個驅動輪支撐，驅動電動機不僅能夠通過左右輪的差速實現AGV的轉向，而且是AGV行駛的動力，為了確保車能夠正常的載重運行，順利的完成各項動作，需要很據電機的特性，并計算出電機的驅動扭矩，進而確定小車的驅動電機的大小與減速器減速比。

7.結語

AGV小車是物流倉庫自動化以及智能化的體現，使整個自動立體倉庫自動化的重要工具。AGV技術目前主要以室內應用為主，今后將會根據市場及行業的發展需求逐步發展為戶外或者半戶外。在新技術、新設備日益更新的當今社會GV將會具有更加廣闊的發展空間及平臺。

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作者簡介：

雷開旭（2000年2月2日）， 性別男，民族漢族，籍貫山東省德州市，鄭州市高新區鄭州大學機械工程專業本科生

姜翔耀（1998年9月12日），性別男，民族漢族，籍貫河南省商丘市，鄭州市高新區鄭州大學機械工程專業本科生

韋國端（1998年11月15日），性別男，民族水族，籍貫貴州省三都水族自治縣，鄭州市高新區鄭州大學機械工程專業本科生