基于射频识别和陀螺仪导引的AGV研究

摘要

自动导引运输车（AGV，英文全称:Automated Guided Vehicle）是集机械设计、自动控制原理、通讯与信息处理和计算机技术的综合运用，安装有自动导引和安全保护装置，并且能够沿着固定的导引路径运动的物流运输车。自其出现发展到现在，AGV凭借着其高智能化、高柔性化和高安全性等特点，迅速适应了工厂各种复杂的工作环境，在现代化的物流运输中起到了越来越重要的作用，其在各行各业中的应用前景必然将不可估量。
　　虽然自动导引运输车发展迅速，但是国内对AGV的研究起步较晚，各种核心技术研究进展缓慢，很多高端产品只能依赖进口，因其价格的昂贵性和使用及维护要求高使得 AGV不能在中小型企业中得到普及。本文在查阅大量文献资料和对目前现有 AGV的导引方式详细研究的基础上，创新的采用了射频识别和陀螺仪结合的导引方式，设计了一款成本低、亲民化的自动导引运输车。该种导引方式结构简单，易于实现，便于在中小型企业推广普及。
　　本文在综合分析自动导引运输车组成的基础上，遵循了模块化的设计原则，制定了本课题所设计AGV的总体方案。根据工厂实际，对AGV的机械部分进行了综合设计，采用四轮分布式结构，中间两轮差速驱动、前后万向轮导向，能够实现直线、左转、右转以及原地旋转，从根本上解决了传统AGV转弯半径过大问题。根据控制系统要求，将AGV的硬件做单元化拆解。首先设计独立的模块化单元，然后利用搭积木的方式完成整机的组装。根据 AGV完成的动作，用 C语言对控制程序进行编写，实现对 AGV自动控制；用Visual Basic开发平台对AGV进行软件设计，编写上位机控制界面，实现对AGV路径规划和任务下达，完成手动模式和自动模式的调度。根据AGV实际使用，设计样机进行调试工作。首先对实验场地和工作环境进行规划设计，其次对射频识别模块的读卡速度和准确性进行了单独验证，最后对AGV手动模式和自动模式下分别进行了实验。通过对实验数据进行分析和相关性能参数优化改进，完全能够达到要求的设计指标。
　　本文设计的这款基于射频识别和陀螺仪导引的 AGV，将射频标签作为导引和定位使用。在导引时与陀螺仪结合解决了磁导引路径不容易变更和激光导引价格昂贵的问题，在定位时解决了传统导引定位精度低的问题，真正实现了低成本、亲民化，完全能够满足中小型企业对AGV的要求。

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中文摘要

英文摘要

第一章 绪 论

1.1 课题研究背景及意义

1.2 AGV发展现状及发展趋势

1.3 本课题研究内容与结构

第二章 AGV总体方案设计

2.1 AGV导引方式现状

2.2 AGV的技术指标

2.3 AGV整体构成

2.4 AGV运动阐述

2.5 本章小结

第三章 AGV车体部分设计

3.1 AGV车体结构设计

3.2 AGV驱动部分

3.3 本章小结

第四章 AGV硬件和电路设计

4.1 AGV硬件设计

4.2 AGV电路设计

4.3 本章小结

第五章 AGV程序设计和软件开发

5.1 AGV程序设计

5.2 AGV软件开发

5.3 本章小结

第六章 AGV样机调试

6.1 AGV实验场地规划

6.2 AGV实验验证

6.3 本章小结

第七章 结论与展望

7.1 结论

7.2 展望

参考文献

致谢