全向移动AGV机械结构设计含SW三维图

喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 喜欢就充值下载吧。。资源目录里展示的文件全都有，，请放心下载，，有疑问咨询QQ:1064457796或者1304139763 ==================== 全向移动AGV机械结构设计文献综述 摘要：AGV以轮式移动为特征，较之步行、爬行或其它非轮式的移动机器人具有行动快捷、工作效率高、结构简单、可控性强、安全性好等优势。其具有平面内三个自由度，可以沿任意方向平移和绕中心旋转，适合工作在空间狭窄有限，对机器人机动性要求高的场合。介绍了国内外AGV的研究发展与前景。并对AGV小车的移动结构，悬架减震和旋转升降的移载装置作出了分析，对比了不同的全向移动车轮和几种减震悬架之间的特点，并就课题要求，初步选定了一套设计方案。 关键词：全方位移动；路径跟踪；传感器 1.引言 AGV(Automated Guided Vehicles)又名无人搬运车，自动导航车，激光导航车。其显著特点的是无人驾驶，AGV上装备有自动导向系统，可以保障系统在不需要人工引航的情况下就能够沿预定的路线自动行驶，将货物或物料自动从起始点运送到目的地。AGV的另一个特点是柔性好，自动化程度高和智能化水平高，AGV的行驶路径可以根据仓储货位要求、生产工艺流程等改变而灵活改变，并且运行路径改变的费用与传统的输送带和刚性的传送线相比非常低廉。AGV一般配备有装卸机构，可以与其他物流设备自动接口，实现货物和物料装卸与搬运全过程自动化。此外，AGV还具有清洁生产的特点，AGV依靠自带的蓄电池提供动力，运行过程中无噪声、无污染，可以应用在许多要求工作环境清洁的场所。 AGV技术的发展国内外AGV有两种发展模式：第一种是以欧美国家为代表的全自动AGV技术，这类技术追求AGV的自动化，几乎完全不需要人工的干预，路径规划和生产流程复杂多变，能够运用在几乎所有的搬运场合。这些AGV功能完善，技术先进；同时为了能够采用模块化设计，降低设计成本，提高批量生产的标准，欧美的AGV放弃了对外观造型的追求，采用大部件组装的形式进行生产；系列产品的覆盖面广：各种驱动模式，各种导引方式，各种移载机构应有尽有，系列产品的载重量可从50kg到60000kg（60吨）。尽管如此，由于技术和功能的限制，此类AGV的销售价格仍然居高不下。此类产品在国内有为数不多的企业可以生产，但功能和国外的还有部分差距。  第二种是以日本为代表的简易型AGV技术－－或只能称其为AGC（Automated Guided Cart），该技术追求的是简单实用，极力让用户在最短的时间内收回投资成本，这类AGV在日本和台湾企业应用十分广泛，从数量上看，日本生产的大多数AGV属于此类产品（AGC）。该类产品完全结合简单的生产应用场合（单一的路径，固定的流程），AGC只是用来进行搬运，并不刻意强调AGC的自动装卸功能，在导引方面，多数只采用简易的磁带导引方式。由于日本的基础工业发达，AGC生产企业能够为其配置上几乎简单得不能再简单的功能器件，使AGC的成本几乎降到了极限。AGV在我国的研究及应用起步较晚。20世纪70年代后期,北京起重运输机械研究所研制了三轮式AGV；80年代后期,北京机械工业自动化研究所为二汽研制了应用在立体化仓库中的AGV；90年代,清华大学国家CIMS工程中心将从国外引进的AGV成功地应用于CIMS的实验研究；1992年，国产AGV第一次应用于柔性生产线。沈阳新松机器人自动化股份有限公司、昆明自动化物流工程公司等是我国生产AGV比较知名的企业[1]。 AGV自动导引车是融合了电子技术和机械技术的典型机电一体化产品。随着各种AGV新产品不断开发，AGV自动导引车技术不断发展，先进的传感器、电子电力器件、光电器件、计算机、控制技术、电池技术、机构学等高新技术成果逐渐地集成到AGV新产品及其系统技术中去，使它的技术附加值越来越大。AGV的基本结构有车体；蓄电和充电装置；驱动装置；导向装置；车上控制器；通信装置；安全保护装置；移载装置。 2.总体结构方案 2.1总体布局 2.1.1方案一 图2.1.1 AGV小车方案一 （1）车体：由车架和相应的机械装置所组成，是的基础部分，是其他总成部件的安装基础。 （2）蓄电和充电装置：AGV常采用24V和48V直流蓄电池为动力。蓄电池供电一般应保持连续工作8小时以上的需要。 （3）驱动装置：由车轮、减速器、制动器、驱动电机及速度控制器等部分组成，是控制AGV正常运行的装置。其运行指令由计算机或人工控制齐发出，运行速度、方向、制动的调节分别由计算机控制。为了安全，在断电时制动装置能靠机械实现制动。 （4）转向装置：接受导引系统的方向信息，通过转向装置来实现转向动作。 （5）车上控制器：接受控制中心的指令并执行相应的指令，同时将本身的状态(如位置、速度等)及时反馈给控制中心。 （6）安全保护装置：包括对AGV本身的保护、对人或其他设备的保护等方面。 （7）移载装置：与所搬运货物直接接触，实现货物转载的装置[2]。 2.1.2方案二 图2.1.2 AGV小车方案二 1- 车体；11-行走机构；3-升降旋转装置；61-连接部件 该仓储AGV小车包括车体1、以及与车体1可分离式连接的货架。具体地为，车体1的顶部与货架的底部可分离式连接，货架的底部设置有一抵接部，车体1的顶部设置有连接部件61，当连接部件61与抵接部的连接时，仓储AGV小车可带动所述货架位移。 车体1依靠各自个麦克纳姆轮的方向和速度，这些力的最终合成在任何要求的方向上产生一个合力矢量从而保证了车体1在最终的合力矢量的方向上能自由地移动，而不改变机轮自身的方向。麦克纳姆轮的轮缘上斜向分布着许多小滚子，故轮子可以横向滑移。小滚子的母线很特殊，当轮子绕着固定的轮心轴转动时，各个小滚子的包络线为圆柱面，所以该轮能够连续地向前滚动。麦克纳姆轮结构紧凑，运动灵活，是很成功的一种全方位轮[3]。 2.1.3方案三 图2.1.3 AGV小车方案三 AGV输送装置包括:支撑框架;主传动轴，转动安装在支撑框架上，左右两端安装有主动链轮;被动链轮，转动安装在支撑框架上，被动链轮和主动链轮上安装有输送链条;链条导轨;搭接支撑板，转动安装在支撑框架的前端，转动行程中具有处于竖立状态以让开AGV本体上的避障传感器的避让工位、还具有用于搭接在立体库的支架上或者是立体库配合架子上的搭接工位;驱动机构，安装在支撑框架上，用于驱动搭接支撑板转动。搭接支撑板处于避让工位时，不影响AGV的激光避障以及防撞避障功能，保证安全使用;处于搭接工位时，相当于形成一个桥梁，即使AGV输送装置与立体库高度不—致，也可以实现托盘的转运，避免托盘打滑[4]。 2.2移动技术 图2.2.1 麦克纳姆轮 （1）麦克纳姆轮：Mecanum轮是目前应用最广泛，技术最成熟的一种全方位轮，由轮毂和安装在轮毂外缘上的一组鼓形混子组成。辐子与车轮轴线成一定角度，它绕车轮轴线旋转的同时也能绕自身轴线转动。为了保证运动的平滑性，轮子的形状要保证车轮的侧视图为圆形。三个或三个以上的Mecanum轮通过转速和转向的配合可以实现全方位运动。然而，由于棍子之间存在间隙，使得车轮转动过程中与地面的接触点不断变化，会造成车体的振动和打滑，影响机器人的运动精度[5]。 图2.2.2 舵轮 （2）舵轮:舵轮主要包括驱动和转向两个部分，通过驱动、转向电机分别驱动,实现舵轮本体的二自由度运动,该轮是在万向轮以及麦轮交互设计优化的基础上形成的,集成了两类轮的优点,并克服了麦轮用于移动机器人时存在的承载能力弱、振动、打滑等缺陷，如今已经在诸如重载搬运移动机器人等方面得到广泛的应用[6]。 2.3悬架减震 （1）该专利提供的AGV小车减震结构,包括装配在AGV小车驱动轮上的驱动轮安装板,其特征在于,驱动轮安装板的正上方设置有支撑板和伸缩杆,支撑板上沿纵向设置有通孔,伸缩杆下端穿过通孔与驱动轮固定板固定相连,伸缩杆中下部沿周向设置有环形凸块,凸块外缘直径大于通孔直径,伸缩杆外部凸块上方套设有压缩弹簧,伸缩杆外部压缩弹簧上方套设有压缩螺柱,凸块、压缩弹簧、压缩螺柱的外部套设有与压缩螺柱相配合的固定螺母,固定螺母与支撑板固定连接,固定蝶母的上端设置有与压缩螺柱相配合的背紧螺母;具有均匀调节弹簧预紧量、能够准确控制减震间隙、预防脱磁或磁导触地等现象发生的优点[7]。 图2.3.1 利用支撑板和伸缩杆的减震装置 （2）这项专利公开的AGV小车减震机构,包括弹簧压板、导柱、一级减震弹簧以及二级减震弹簧,所述弹簧压板固定在小车底板上方,所述一级减震弹簧穿过小车底板,两端分别与弹簧压板和电机设备相抵,所述导柱的底部固定在电机设备上,顶端伸出弹簧压板且在顶端设有弹簧固定机构,在该弹簧固定机构和弹簧压板的上表面之间设置二级减震弹簧。一级减震弹簧可以对车体进行初期减震,满足针对不同地面情况进行减震,在基础减震后,由于每次减震都会引起车体共振,因此二级减震弹簧可以抵消共振造成的颠簸和影响[8]。 图2.3.2 利用一、二级弹簧的减震装置 2.4旋转升降移载装置 2.4.1潜入式AGV小车升降牵引机构 升降杆通过安装支架固定在AGV小车顶部，升降杆一侧设有动力装置固定板，动力装置固定板上安装动力装置，动力装置连接控制器，动力装置的输出轴连接齿轮，升降杆下端设有与所述齿轮相配合的齿条；安装支架上固定限位开关支架，限位开关支架上安装光电开关，光电开关连接控制器。本实用新型公开的潜入式AGV小车升降杆结构简单，生产制造成本低，升降杆升降灵活，方便拖挂货架[9]。 图2.4.1 潜入式AGV小车升降牵引机构 2.4.2AGV升降牵引机构 包括定位组件、升降组件、驱动组件以及感应组件，升降组件、驱动组件及感应组件装设于定位组件上，升降组件与驱动组件相配合，由驱动组件带动升降组件运行，定位组件包括安装支架，升降组件位于安装支架中部，驱动组件及感应组件分列于升降组件两侧；升降组件包括牵引杆，牵引杆置于升降导向套中，升降导向套固定于安装支架上，牵引杆贯穿升降导向套两端，牵引杆上具有限位环；驱动组件包括转轴，转轴与驱动电机的动力轴相连，转轴边缘设有凸轮轴承，凸轮轴承位于限位环上方，由凸轮轴承将限位环及牵引杆向下方挤压，牵引杆与安装支架之间设有顶升结构，顶升结构将限位环及牵引杆向上方顶升[10]。 图2.4.2 AGV小车升降牵引机构 2.4.3旋转升降装置 图2.4.3 升降旋转装置展示图 图2.4.4 升降旋转装置爆炸视图 图2.4.5 回转支承俯视图及其截面图 31-安装座；311-圆环；4-回转支承；41-第一功能圈；42-第二功能圈；43-安装圈；5-升降组件；51-丝杠；52-丝杠套；6-转盘、61-连接部件；7-第一致动组件；8-第二致动组件。 第一致动组件，其驱动连接第一功能圈； 第二致动组件，其用于驱动转盘转动； 升降旋转装置的升降动作由第一功能圈41、升降装置和第一致动组件7协同完成。其工作原理如下：减速电机驱动第一功能圈41(外齿圈)转动，进而第一功能圈41(外齿圈)分别带动丝杠51，31齿轮、传动齿轮转动。三组丝杠51同步转动，实现安装座31的升降。 安装座31上还设置有一可活动的圆环311，该圆环311用于提高转盘旋转的稳定性。同时，所述圆环311的内壁设置有连续的凸齿以形成一齿圈。所述圆环311与回转支承42同轴心的设置在安装座311的顶部，所述圆环311的安装高度与第二功能圈42一致。所述转盘6分别与圆环311和第二功能圈42连接。具体地，所述圆盘为一扁平的圆环311金属板，以刚性连接圆环311和第二功能圈42。 所述第二致动组件8包括伺服电机组和传动齿轮。所述伺服电机组包括减速电机和传动齿轮组成。所述减速电机置于安装座31的内部，其输出轴贯穿安装座31的顶部并与传动齿轮连接。所述传动齿轮与圆环311啮合传动。 本发明的升降旋转装置的旋转动作由第二功能圈42、转盘6和圆环311协同完成的。其工作原理如下：转盘6上可安装其他承载构件。减速电机驱动圆环311转动，进而圆环311和转盘6协同转动第二功能圈42，进而转动转盘6上的承载构件。 其中，回转支撑的结构设置、以及圆环311和第二功能圈42的组合设计，目的在于提供一种综合载荷性能优越的升降旋转机构。通过圆环311和第二功能圈42提高转动和刚性支撑性能。圆环311与双回转支承4组合实现旋转功能，内部回转支承4的第一功能圈41实现丝杠51的同步旋转。相比现有的旋转升降结构，本发明的结构简单紧凑，多齿咬合，具有大扭矩及较大的齿轮刚性。承受扭矩大，升降旋转的运行可靠[3]。 3.初步方案 图3.1 AGV立体结构示意图 车架：采用四轮布置结构。自动引导小车采用四轮独立驱动差速转向，直流伺服电动机经过减速器后直接驱动轮胎，当四轮运动速度不同时，就可以实现差速转向。 图3.2 AGV车架示意图 为使小车可以实现全向移动，故选用麦克纳姆轮作为小车的车轮。 悬梁： 图3.3 AGV二级悬架减震装置 包括弹簧压板、导柱、一级减震弹簧以及二级减震弹簧，两级弹簧减震保证小车行驶的平稳。 旋转及升降装置： 图3.4 AGV升降旋转装置 图3.5 回转支承俯视图及其截面图 通过圆环311和第二功能圈42提高转动和刚性支撑性能。圆环311与双回转支承4组合实现旋转功能，内部回转支承4的第一功能圈41实现丝杠的同步旋转。相比现有的旋转升降结构，本发明的结构简单紧凑，多齿咬合，具有大扭矩及较大的齿轮刚性。承受扭矩大，升降旋转的运行可靠。 4.总结 从AGV的发明到现在已经有50多年的历史，随着应用领域的扩展和用户要求的提出,自动引导车的种类和形式变得多种多样。目前AGV正在朝着性能不断提高；模块化；多传感器融合；高精度化；网络化；多媒体化方向发展。AGV的发展,将会带给制造业更多的机遇和挑战。所以AGV还有待进一步的改善。 本次设计的AGV采用了四轮驱动的车架和二级弹簧减震装置，并使用了旋转升降的移载装置，使其具有以下特点： 1、全向移动，使搬运过程更为流畅。 2、360度旋转升降，适用各种复杂工况。 3、能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车。 该课题能够很好将理论知识和实际设计相结合，能够提高机械综合素质。可以通过对本次课题加强自己的理论知识和设计水平。 参考文献 [1]百度文库：AGV国内外情况报告. [2]搜狐网：AGV是什么？AGV组成结构又是什么？凌鸟智能，2018. [3]国家知识产权网：一种仓储AGV小车及智能仓储系统，2019. [4]国家知识产权网：一种AGV输送装置及AGVCN202011040767.9 [5]贾茜，汪木兰，刘树青，朱钢，全方位移动机器人研究综述，南京工程学院，2015. [6]杨洋，全向AGV结构设计与寻迹控制研究，西安建筑科技大学，2020. [7]国家知识产权网：一种AGV小车减震结构CN201820620135.1，2018 [8]国家知识产权网：AGV小车减震结构CN201720414814.9，2017. [9]X技术：AGV升降牵引机构的制作方法，文档序号：13271648. [10]X技术：AGV升降牵引机构的制作方法，文档序号：13271648. [11]Ma Ning;Zhou Chenhao;Stephen Aloisius，Simulation model and performance evaluation of battery-powered AGV systems in automated container terminals，2021. [12]Yaqiu Liu;Hui Jing;Xun Liu;Yunlei Lv,An improved hybrid error control path tracking intelligent algorithm for omnidirectional AGV on ROS,2021. [13]Liang Zhao;Bin Cao;Feng Lin,Research of Intelligent Dynamic Dispathcing System of High Speed and High Precision AGV,2019.