毕业设计(论文)-某市物流自动化立体仓库设计(AGV自动导引小车).doc

安徽理工大学毕业设计提供全套毕业设计，欢迎咨询本科毕业设计说明书某市物流自动化立体仓库设计（二）ON THE DESIGN OF AUTOMATED STEREOSCOPIC WAREHOUSE (PART TWO)学院（部）： 机械工程学院 专业班级： 机设10-4班 学生姓名： 张 指导教师： 叶 2014年 5月 28日某市物流自动化立体仓库设计（二）摘要物流是现代生产的重要组成部分，而自动化立体仓库又是现代物流系统的重要组成部分。自动化立体仓库是用高层立体货架储存物资，利用计算机系统进行控制管理，利用自动控制堆垛机及运输车进行存取作业的现代化仓库。利用自动化立体仓库可以加快物流的周转，提高生产效率。而自动引导小车作为自动化立体仓库输送部分中重要的输送装置，对于立体仓库的高效正常运转起着重要作用。自动导引小车（Automatic Guided Vehicle，AGV）是指有电磁式或光学式自动导引装置，根据预先设定的程序，通过车上的传感器确定小车的具体位置信息，沿着预定的行驶路径自动行驶的搬运小车，具有运输效率高、节能、工作可靠、能实现柔性运输等许多优点。本文介绍了自动化立体仓库以及自动导引小车，同时在对淮南市物流自动化立体仓库建设可行性调查结果下对自动化立体仓库作了整体设计，同时为该仓库设计了自动导引小车，主要包括自动导引小车的车架整体设计、传动部分设计以及导引部分的设计。关键词：物流，自动化立体仓库，自动导引小车（AGV），设计5ON THE DESIGN OF AUTOMATED STEREOSCOPIC WAREHOUSE (PART TWO)ABSTRACTLogistics is an important part of modern production. And automatic stereoscopic warehouse is an important part of modern logistics system. Automated stereoscopic warehouse, also called libraries, high-rise warehouse shelves, automated Storage System. It is using top three-dimensional shelf Storage materials，computer system to control the management and automatic control of stacker and truck to carry on the modernization of the access to the warehouse. Using automated stereoscopic warehouse can speed up the logistics and improve production efficiency. Automatic Guided vehicles as the automated multi-layered storehouse important transporting part, for three-dimensional storage plays an important role in efficient working properly. Automatic Guided vehicles (AGV) refers to electromagnetic or optical Automatic guiding device, according to the preset program, through the sensor to determine the cars location information on the car, driving along a predetermined path. AGV is widely used in flexible manufacturing systems and factory automation, transportation with the advantages of high efficiency, energy saving, reliable operation, can realize the flexible transportation and many other advantages, greatly increase the production automation degree and production efficiency.This paper introduces the automatic solid warehouse and automatic guided vehicles, at the same time makes a overall design for the automatic stereoscopic warehouse and AGV in the feasibility study of construction of Huainan city logistics automation stereoscopic warehouse results, including the frame of the overall design for automatic guided vehicles,transmission part design and guide the design of the part.KEYWARDS：Logistics，Automated Stereoscopic Warehouse，Automatic Guided vehicles，DesignI目录摘要（中文）I摘要（外文）II1绪论12自动化立体仓库概述12.1概念12.2功能12.3 优点13自动化立体仓库的发展23.1自动化立体仓库的发展过程23.2自动化立体仓库在国内外的发展过程34自动化立体仓库的类型及选择44.1自动化立体仓库的类型44.2自动化立体仓库类型的选择45自动化立体仓库的组成45.1存储部分55.2存取部分55.3输送部分55.4控制管理部分66淮南市物流自动化立体仓库建设可行性研究67自动化立体仓库参数设计77.1货位数计算77.2立体仓库布局77.3仓库存储区的总体尺寸78自动导引小车（AGV）设计78.1绪论78.1.1概述78.1.2国内外AGV发展情况78.1.3 AGV的特点88.2自动导引小车（AGV）类型选择88.2.1自动导引小车类型88.2.2类型选择108.3 AGV的基本组成及设计108.3.1车体及设计11i8.3.2能源储存装置及选择118.3.3转向和驱动系统及选择118.3.4控制与通信系统128.3.5导引系统及导引方式选择138.4确定机械传动方案158.5电动机的选择158.5.1电机类型选择158.5.2电机型号选择158.6联轴器设计178.7机械部分设计178.7.1蜗杆传动设计178.7.2后轮轴的设计198.8滚动轴承选择与校核248.8.1后轮轴上的轴承248.8.2蜗杆轴上的轴承248.8.3前轮轴上的轴承25结论27参考文献28致谢29ii1绪论 生产物流是现代生产的重要组成部分，随着生产力的日益提高，生产物流系统中蕴藏的巨大潜力逐渐得到释放。物流的基本任务是完成物资的储存和运输。在生产过程中，仅有5%的时间用于产品的加工和制造，其余95%的时间用于储存、装卸、检测、包装、等待和运输，而储存、运输等费用占生产成本的40%左右。由此可见，物流对于现代生产的重要性。而物流自动化立体仓库则方便高效地实现了物料的存取，加快了物料的周转速度。2自动化立体仓库概述2.1概念自动化立体仓库又叫立库、高层货架仓库、自动存储系统（AS/RS，Automatic Storage/Retrieval System），货物存放在高层立体仓库节省占地，同时用计算机进行仓库控制，用堆垛机进行货物的存入和提取作业。通过自动化立体仓库可以很方便自动、精确、快速地实现对货物的搬运、储存和拣取。2.2功能（1） 储存和保管功能 自动化立体仓库最基本和主要的功能是储存和保管货物，科学对货物进行存储。根据存储货物的性质和特点在存储物品时需要配备相应的设施，以保证货物的性能不受影响。例如在仓库中需要配备相应通风设备、空调等设备防止货物地挥发、受潮、粉尘堆积、温度影响等。（2） 调节货物运输能力的功能 在货物的运输和存取作业中，由于各种运输工具在运输能力上存在差异，因此要做到各运输工具之间的完美运输衔接是十分困难，而自动化立体仓库则能够很好地通过仓库对这种差异进行调节和完善。（3） 调节供应的功能 物流的三大重要职能之一就是通过物流系统的自动化立体仓库创造物资的时间效用。产品的生产和消费这两个过程既是不均衡的，但同时又是连续的，这样就容易产生生产和消费两个过程之间的脱节，而自动化立体仓库则很好地调节了生产和消费两个过程。2.3 优点 与日常生产和生活中的普通仓库相比较，自动化立体仓库的优势主要表现在：（1） 高层立体货架储存 通过使用高层立体货架存储货物，自动化立体仓库很好地节约了仓库的占地，有效地提高了仓库的空间利用率，充分地利用了仓库的地面和空间。另一方面，通过计算机的控制和管理，高层立体货架存储能够严格按照先入先出原则，实现货物的先入先出，避免由于货物的成分变质和老化、钢铁件的生锈等使货物失效而产生浪费。计算机地控制和管理也可以很好地避免货物的丢失。（2） 电子计算机控制和管理 自动化立体仓库通过电子计算机进行控制和管理可以精确地实现对货物地控制和管理，有效地降低了在信息处理和货物存取过程中的误差。电子计算机控制和管理能够方便地对货物进行管理，合理地降低仓库的货物存储量，从而加快企业地资金周转，节约了企业的流动资金。电子计算机地控制管理使得仓库的管理迈出了重要地一大步。（3） 自动存储 自动化立体仓库通过搬运机器人，自动导引小车，堆垛机等机械设备实现了仓库地自动化。自动化操作提高了劳动生产率，有效地降低了工人的劳动强度，明显加快了立体仓库的货物存取速度，有效地提高了仓库的自动化水平。自动化立体仓库与其他生产系统通过与自动存储设备相连接，使企业物流更加合理化。另一方面，仓库地自动存取对于一些特殊的货物，如有毒、有刺激性气味的货物，可以更加安全地进行存取。3自动化立体仓库的发展3.1自动化立体仓库的发展过程自从20世纪60年代建成了世界上第一座自动化立体仓库以来，自动化立体仓库得到了快速地发展，其发展过程主要包括以下几个过程：人工储存、机械存储、自动存储、集成化存储和智能自动仓储。（1） 人工存储 这一过程货物的存储和提取主要依靠人力实现，机械化设备较少，不过具有较好的直观性。（2） 机械存储 在这一过程中，货物的存取主要通过各种输送带、搬运车、吊车、堆垛机以及升降机来实现。通过机械设备很好地提高了仓库的储存能力，同时也很好地满足了生产中对速度和搬运的要求。（3） 自动化存储 1952年，第一辆自动导引小车研制出来，自动化寻出技术得到了很大地发展，对自动化立体仓库地发展起到了至关重要的促进作用。随着自动化货架、自动存取机器人以及自动识别和分拣系统技术的不断成熟，自动化仓储成为研究热点。（4） 集成自动化存储 集成自动化仓库，自动存取系统，自动识别系统已经不再是独立的系统，而是通过计算机技术和信息技术的有效整合，从而形成一个有机的整体。集成存储技术作为计算机集成制造系统物料储存的重要技术得到了很大的发展。自动化仓库技术已实现并整合其他信息系统，致力于智能和模糊控制的研究。（5） 智能自动化存储 智能自动化作为21世纪的新技术，虽然还处于初期发展阶段，但是将智能自动化技术应用于自动化立体仓库蒋具有很好的前景，这将成为现在和未来几十年科研人员的研究重点，从而极大提到自动化仓库的人工智能水平。3.2自动化立体仓库在国内外的发展过程20世纪40年代国外开始建设自动化立体仓库，经过20多年的发展自动化立体仓库得到广泛应用，其自动化水平不断提高。1989年已经建成超过4000多座自动化立体仓库，其中美国、日本、和西欧等国家拥有数量较多。20世纪60年代初期，我国第一台1.25t桥式堆垛机在北京成功设计出来，并由大连起重机厂成功制造出来。经过10几年地研究，我国第一座立体仓库在郑州纺织机械厂成功建成，进入21世纪以后，自动化立体仓库在我国得到迅猛发展，全国各地建成了许多自动化立体仓库。序号行业 总体应用情况2010年应用情况 1烟草最成熟的应用领域，占全部市场应用约为17% 烟草工业自1995年开始在昆明卷烟厂开始应用，目前已完成约100套系统。2010年有红塔、龙岩、安徽、许昌、贵州等多个项目开工建设 2医药最成熟的应用领域，占市场总量13%医药工业最早开始于1993年羊城药业，目前市场完成超过100套山东华鲁制药、哈尔滨三联制药等多个项目启动 3军队自1990年开始，目前已经建设各类自动化立体库约65套2010年约20个项目完成十二五期间将有更大发展 4机电、汽车最早应用的行业之一，自1980年开始目前市场保有量超过100套北汽福田、SEW传动等多个项目启动 5铁路、轨道交通最早开始于2000年，目前应用大约35-40套朔黄铁路、上海轨道交通等多个项目启动表1我国自动化立体仓库的应用情况表数据来源：中国物流技术协会信息中心2010年调研报告4自动化立体仓库的类型及选择4.1自动化立体仓库的类型（1）按建筑形式可分为整体式和分离式两种。 整体式：是指货架除了存储货物以外，还作为建筑物的支撑结构，构成建筑物的一部分，即库房货架一体化结构，一般整体式高度在12米以上。这种仓库结构重量轻，整体性好，抗震好。分离式：分离式中存货物的货架在建筑物内部独立存在。分离式高度在12米以下，但也有15米至20米的。适用于利用原有建筑物作库房，或在厂房和仓库内单建一个高货架的场所。（2）按照货物存取形式分为单元货架式、移动货架式和拣选货架式。 单元货架式：单元货架式是常见的仓库形式。货物先放在托盘或集装箱内，再装入单元货架的货位上。 移动货架式：移动货架式由电动货架组成，货架可以在轨道上行走，由控制装置控制货架合拢和分离。作业时货架分开，在巷道中可进行作业；不作业时可将货架合拢，只留一条作业巷道，从而提高空间的利用率。拣选货架式：拣选货架式中分拣机构是其核心部分，分为巷道内分拣和巷道外分拣两种方式。“人到货前拣选”是拣选人员乘拣选式堆垛机到货格前，从货格中拣选所需数量的货物出库。“货到人处拣选”是将存有所需货物的托盘或货箱由堆垛机至拣选区，拣选人员按提货单的要求拣出所需货物，再将剩余的货物送回原地。4.2自动化立体仓库类型的选择 根据上述自动化立体仓库类型的介绍选择分离式、单元货架式。因为采用分离式可以使用已有的建筑，充分利用，同时后期如果仓库改进也比较方便。而单元货架式则可以根据物流情况选择货架数，避免过度浪费或者货位数不够。5自动化立体仓库的组成自动化立体仓库主要由货物储存部分、货物存取部分、货物输送部分以及控制管理部分，是物流系统中的一个重要部分， 对实现企业生产自动化和一个国家的发展有着很大的作用。自动化立体仓库的产生和发展是现代制造业和现代物流业发展的结果，其自动化程度高、容量大，满足现代物流业高速发展的需要，对它的研究已成为现代物流发展的重要内容。主要设备包括高层货架、托盘、货箱、巷道堆垛机、输送机、自动导引小车、控制系统、分拣系统、仓库管理系统等一系列组成，构成了自动化立体仓库系统。图5-1自动化立体仓库的系统组成5.1存储部分自动化立体仓库的基础部分即是存储部分。存储部分包括高层立体货架、托盘以及货箱。立体货架按照其高度可以分为以下三种：低层货架（5米以下）、中层货架（5米到15米）以及高层货架（15米及以上）。立体货架的机械结构主要有分离式、整体式两种。另一方面，如果按照货架的外形又可以分为4种形式，包括分拣货架、活动货架、单元货架、以及重力货架。通过在货格和货物上贴上条形码，利用扫描器的扫描可以有效地提高货物的存取速度和精确程度。5.2存取部分货物的周转速度以及自动化仓库的建筑结构在很大程度上都与自动化立体仓库的货物存取方式有关。主要的存取装置包括吊车、叉车以及堆垛运输机等。这些装置不仅具有高空作业的性能而且操作既准确又安全可靠，可以方便地实现自动化作业，也便于遥控作业的进行。在这些装置中堆垛机应用广泛，起着重要的作用。自动立体仓库的前期主要以桥式堆垛机为主，通过悬挂在大梁上的门架，利用门架的上下和旋转来搬运货物。经过多年的研究和发展，巷道式堆垛机逐渐取代了桥式堆垛机。5.3输送部分根据货物的类型、装运条件和仓库结构等因素确定自动化立体仓库的输送部分。常用的输送装置主要有自动导引小车、搬运机器人以及传送带等。其中自动导引小车(Automatic Guided Vehicle)是一种能自动装卸货物的先进的搬运设备，可以实现自动寻找最佳路线并行走到指定位置，同时在输送过程中遇到障碍时可以自动排除的全自动运输装置。自动导引小车一般用蓄电池作为动力源提供动力。而搬运机器人也已经成为自动化立体仓库在输送过程中比较普遍和重要的一部分。一般搬运机器人的抓取质量是2065kg，提升速度能够达到0.30.5m/s，水平行走速度则在0.53.5m/s之间。这些输送设备的应用后大大减轻了手工搬运的劳动量，提高了劳动生产率，同时也大大加快了仓库的输送速度。由于制造工艺地飞速发展，机械化、自动化程度地不断提高，自动化立体仓库输送部分已经逐渐形成一搬运机器人、自动导引小车为主，以及自动识别装置和自动分拣装置组成的系统。自动输送系统可以方便有效地实现不同情况下对输送路径和速度的最佳选择，从而完成对货物的输送。5.4控制管理部分 自动化立体仓库根据不同的情况，可以采用不同的控制方式，实现对仓库的控制和管理。例如采用对堆垛机、输送机进行PLC控制，也可以只对单台机械进行网络控制；而高级自动化立体仓库则采用分布控制，由中央计算机、直接控制堆垛机、输送机等设备的可编程控制器组成一个高级控制器实现对仓库的控制。管理计算机负责出入库的管理、查询、打印以及仓库相应指标计算分析显示，是一个自动化仓库的管理中心。中央控制计算机作为控制中心，主要负责管理和协调计算机与输送部分之间的联系，比如堆垛机与计算机之间的联系，从而实现控制整个仓库的运行工作。直接控制则是通过可编程控制器操作的单机自动控制器。图5-2自动化立体仓库主要设备6淮南市物流自动化立体仓库建设可行性研究见淮南市物流自动化立体仓库建设可行性报告7自动化立体仓库参数设计根据仓库特点以及货物要求采用仓库分离式建筑形式，降低仓库建设成本。7.1货位数计算根据物流货物实际考察结果，货物平均尺寸40mm30mm15mm，存储量98000件，设计货箱尺寸1m1m1m，每个货箱可装载36件货物，货位数即为2700个。7.2立体仓库布局 由于仓库货位数2700个，设计巷道数为5个，所以立体货架为25=10排，立体货架为9层，故列数为2700（109）=30列，此立体仓库的总体参数为：10排，9层，30列，5个巷道，共计2700个货位。7.3仓库存储区的总体尺寸设计立体仓库的货箱尺寸为1m1m1m，要求货箱和货架在高度方向的净空间未100mm，长度方向的净空间为50mm，宽度方向前后净空间为50mm，巷道式堆垛机宽度为1.2m，安全间隙为左右各500mm，则：货格的高度为：1000+100=1100mm货格的宽度为：1000+502=1100mm货格的宽度为：1000+502=1100mm每排货架总高度为：110029=9.9m由于货架为30列，故每排货架的长度为：110030=33m，每排货架高度900m，则巷道宽度为：堆垛机+左右间隙=1200+5002=2.2m。该仓库存储区的总体尺寸为：总长33m，总高9.9m，总宽为5个，巷道宽度+10排货架宽度=52.2+1.110=22m，即总体尺寸为：33m22m9.9m。8自动导引小车（AGV）设计8.1绪论8.1.1概述自动导引小车（Automatic Guided Vehicle，AGV）是指有电磁式或光学式自动导引装置，根据预先设定的程序，通过车上的传感器确定小车的具体位置信息，沿着预定的行驶路径自动行驶的搬运小车。自动导引小车一般以蓄电池为动力源，同时车上配备非接触导向引导装置、自动寻址装置的无人运输车。自动导引小车作为一种简易移动搬运机器人，主要用于自动化立体仓库、柔性生产线，作为搬运设施使用。8.1.2国内外AGV发展情况 20世纪50年代第一辆自动导引小车在美国研制成功。经过10年多发展，由于当时美国工人对于AGV的抵制使得发展受阻。不过由于欧洲托盘系统的完善和标准化，欧洲对于AGV的研究迅速发展。到70年代的时候，欧洲已经有了4800多辆自动导引小车。自动导引车系统（AGVS）在60年代从自动化仓库进入到柔性加工系统(FMS)，这一改进使得自动导引小车系统得到快速发展。10多年以后AGV作为生产组成部分的一个重要环节进入了生产系统，使AGV得到了广泛应用，尤其是在汽车制造业。 我国对于AGV的发展较晚，20世纪70年代才由北京起重机械研究所研制出第一台电磁导引定点通信的AGV。直到21世纪出才由昆明船舶设备集团有限公司研制出首套投入生产的激光导引无人车系统。目前，我国对于AGV的研究技术已经越来越成熟，自动导引车和自动导引车系统也得到了广泛使用。8.1.3 AGV的特点AGV 的特点主要有以下几个方面：（1）无人驾驶：AGV 上由于装有自动导向系统，因此可以实现在没有人工引航的情况准确地按照预定轨迹自动行驶，将货物运送到目的地。（2）柔性化：AGV具有很高地自动化水平，同时还实现了智能化，因此AGV 可以根据仓库仓储货位的要求、生产工艺流程等的改变而灵活方便地改变的行使路径，高效地实现柔性制造生产，同时与传统的输送带和刚性的传送带相比，由于路径改变所消耗的费用会降低很多。（3）自动化：一般情况下,自动导引小车都配备有自动装卸装置，因此可以与其它物流设备方便地实现自动衔接，实现了货物在装卸与搬运过程中的的无人操作，实现了全过程的自动化。（4）安全可靠：AGV可以装备多种声光报警系统，在碰撞到障碍物之前就能通过车载障碍探测系统自动探测并及时停车，同时在多辆AGV在某一区域内交叉运行时，具备避免相互碰撞的能力。因此，自动导引车系统比其它物料搬运系统更安全可靠。（5）清洁无污染：由于AGV 采用自带蓄电池作为动力源，具有清洁生产的特点，同时运行过程中无噪声、无污染，适用于对环境要求较高的的场所。（6）投资成本大：自动导引小车系统与其它物料输送方式相比，在初期需要巨大的投资，不过一旦投资建成，对于有大批量搬运要求的情况可以大幅度降低运行费用，尤其实在工位较多或者产品类型较多时。8.2自动导引小车（AGV）类型选择8.2.1自动导引小车类型（1）按照自动导引小车的外形可以分为以下5种： 1）托盘式AGV：托盘式AGV应用广泛，主要用来搬运托盘。托盘可以采用不同的已在装置移动托盘，例如托辊、链条、升降架，或者采用手动搬运。托盘式AGV主要适用于搬运系统中地面高度的两点间的搬运。AGV可以完成取货、卸货，完成指定工作后回到待机点等待下一个控制命令。一般托盘式AGV搬运重量可达1.52.1t，直线行走速度可达60m/min，转弯速度为直线行走速度的一半左右。此类AGV采用的蓄电池容量为210400Ah， 2）牵引式AGV：最早使用的自动导引小车是牵引式AGV。牵引式AGV由两部分组成，包括牵引车和挂车。牵引车的作用是拖动挂车，货物则放在挂车上，一般采用多个挂车。牵引式AGV的拖动能力（即挂车载重）为220t，电机功率一般为0.7510kw，动力源采用容量为3001000Ah的蓄电池。行走速度可达60100m/min。牵引式AGV一般用于大批或中等运输量。 3）单元载荷式AGV：根据不同的用途需求和载荷大小，单元载荷式AGV分为不同的形式。一般用于要求行走速度较快，搬运距离较短的情形。常用的单元载荷式AGV载荷为0.55t，行走速度为3080m/min。单云载荷式AGV适合用于搬运面积较大、重量较重的货物。4）叉车式AGV：叉车式AGV由于不需要复杂的移栽装置就能方便有效地与自动化立体仓库里的其他搬运设备衔接，实现货物的转移、搬运。为了避免货叉与其他设备地碰撞，需要加装检知器。货叉可以根据货物的不同形状采用不同形式。一般叉车式AGV有效载荷为23t，物品提升高度为34m。另一方面，为了保持AGV行走的稳定性，搬运过程速度不能太快。 5）轻便式AGV：随着轻便型载荷用途的日益广泛开发了轻便型AGV。轻便型AGV由于结构轻便简单，使用非常广泛，同时价格相对也较低。图8-1自动导引小车类型（2） 按照有无轨道分为有轨和无轨。 所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨小车结构牢固，承载力大，造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。地面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用于中小规模的箱体类工件FMS中。高架有轨小车（空间导轨）相对于地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好，但承载力小。有轨小车由于需要机械式导轨，其系统的变更性不够理想。 无轨小车是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。AGV的类型AGV的应用1. 电磁感应引导式AGV1仓储业2. 激光引导式AGV2制造业3. 视觉引导式AGV3邮局、图书馆、港口码头4铁磁陀螺惯性引导式AGV4烟草、医药、食品、化工5光学引导式AGV5危险场所和特种行业表2.AGV的类型和应用资料来源：百度文库8.2.2类型选择 根据上述的介绍以及物流自动化立体仓库的现状选择无轨导引托盘式自动导引小车。因为该技术较为成熟，同时不仅能很好地实现物流货品的存储而且效率较高。8.3 AGV的基本组成及设计通常情况下，AGV主要由车体、能源储存部分、转向与驱动系统、安全装置、通信与控制系统、导引系统组成。图8-2 AGV的基本组成8.3.1车体及设计车体是装配AGV其他零部件的主要职称装置，主要包括底盘、车架、车轮、壳体和控制室等。考虑到无人操作等原因，车体通常都具有无人驾驶与自动作业的特殊要求。车架通常采用钢构件焊接而成，为减轻重量，有时也采用铝合金制作。为了降低重心，增加AGV的稳定性，车体底盘一般建在大块钢板上。同时考虑到AGV运行过程中可能出现故障导致与其他设施或者人碰撞，车身外表应不得有尖角或凸起部分。考虑到车体结构较为复杂，所以车架整体采用压力铸造。8.3.2能源储存装置及选择AGV采用蓄电池作为能源储存装置。蓄电池的选用需要考虑AGV的功率大小、体积、充电时间和充电方式以及维护的难易程度。通常情况下选用24V或者48V直流蓄电池。由于工作时间地原因，需要蓄电池可以满足8小时以上的工作需要，而对于两班制的情况要求能满足17小时以上的工作要求。AGV的充电方式常用的有自动充电和人工充电两种方式。人工充电是指当AGV需要充电时，由控制中心指挥，AGV驶向充电区域，由专职人员完成AGV与充电器间的电路连接。充电完成后，人工脱离电路连接。而自动充电是指当AGV需要充电时自动向地面控制中心发出充电请求，由控制中心指挥驶向充电区域，利用车上携带的充电连接器与充电系统连接完成充电。充电结束后，AGV自动脱离充电系统。选择人工充电方式，降低AGV的设计成本，同时便于AGV的工作。利用专人负责AGV的充电工作。8.3.3转向和驱动系统及选择AGV的转向和驱动通常采用电气方式实现前进、后退、自动导向和转弯。通常由驱动轮、从动轮以及转向机构构成，采用3轮、4轮或者6轮。3轮结构采用前轮转向和驱动，而4轮和6轮一般采用双轮驱动、差速转向或者独立转向的方式。为了提到AGV的转弯精度通常驱动和转向电机都采用直流伺服电机。 (a)中间轮驱动 （b)差速转向 (c)前轮驱动转向 (d)前后轮驱动转向 图8-3 AGV常用的驱动方式对比上述驱动方式，选择4轮差速转向方式。因为3轮相对4轮稳定性较差，而6轮驱动方式多了2个车轮又提高了设计成本，综合成本以及AGV功能要求选择4轮差速转向方式图8-4差速型转间流程图8.3.4控制与通信系统工作过程中，AGV需要通过通信系统从主控计算机接收指令并报告自己工作状况。而主控计算机则收集AGV发回的信息并且监视其工作情况，同时下达命令。AGV配备有车载计算机，控制自身地工作。一般采用PLC或单片机实现，它是AGV行驶和工作的控制中枢。主要完成的功能有：接收主控计算机下达的命令、任务；向主控计算机报告AGV的自身工作状况，如AGV的位置、行驶速度、方向等。车载控制系统是AGV的核心部分，一般由计算机控制系统、导航系统、通讯系统、操作面板及电机驱动器构成.计算机控制系统可采用PLC、单片机及工控机等。导航系统根据导航方式不同可分为电磁导航、磁条导航、激光导航和惯性导航等不同形式.通过导航系统能使AGV确定其自身位置，并能沿正确的路径行走。通讯系统是AGV和控制台之间交换信息和命令的桥梁，由于无线电通讯具有不受障碍物阻挡的特点，一般在控制台和AGV之间采用无线电通讯，而在AGV和移载设备之间为了定位精确采用光通讯.操作面板的功能主要是在AGV调试时输入指令，并显示有关信息，通过RS232接口和计算机相连接。通常AGV小车与主控计算机通过无线电通信，或通过线路埋设的带线进行感应通信，也可以通过红外激光实现。固定路径AGV多采用埋在地槽你的通信线缆或固定位置的红外线装置进行通信，而自由路径AGV多采用无线电通信。8.3.5导引系统及导引方式选择导引部分是AGV的关键部分，AGV需要实现无人驾驶的情况下选择合理路线，这需要依靠导引系统的导引，从而实现沿一定的路线自动行驶。1.固定路线方式 固定路线的导引方式有电磁制导方式、光学控制带制导方式、激光制导方式和超声波制导方式。(1)电磁制导方式 该方法需在AGV行走的路线下埋设专用的电缆线，通以低频正弦波电流，从而在电缆周围产生磁场。AGV上的电磁感应传感器检测到磁场强度，在小车沿线路行走时，输出磁场强度差动信号，车上控制器根据该信号进行纠偏控制。该方法可靠性高，经济实用，是目前最为成熟且应用最广的导引方式。它的主要缺点是:AGV路径改变很困难，而且埋线对地面要求较高。(2)光学控制带导引方式 利用地面颜色与漆带颜色的反差，漆带在明亮的地面上涂为黑色，或在黑暗的地面上涂为白色。小车上装备有发射和接收功能的红外光源，用以照射漆带。小车上装有光学检测器，均匀分布在漆带及两侧位置上，检测不同的组合信号，以控制小车的方向，使其跟踪路轨。可以采用模糊控制算法对小车进行控制。该方法的缺点是:漆带颜色需保持鲜明，否则光学传感器检测到的信号变弱。因此，则需要经常对漆带颜色进行加深工作。(3)激光制导方式该方法是在AGV行走路径的特定位置处，安装一批激光/红外光束的反射镜。在AGV行驶过程中，车上的激光扫描头不断地扫描周围环境，当扫描到行驶路径周围预先垂直安好的反射板时，即“看见”了“路标”。只要扫描到三个或三个以上的反射板，即可根据它们的坐标值以及各块反光板相对于车体纵向轴的方位角，计算出AGV当前在全局坐标系中的X, Y坐标和当前行驶方向与该坐标系X轴的夹角，实现准确定位和定向。该导引方法的特点是，当提供了足够多反射镜面和宽阔的扫描空间后，AGV导引与定位精度十分高。该方法的缺点是成本昂贵，传感器、反射装置等设备安装复杂。(4)超声波制导方式该方法类似于激光/红外测量方法，不同之处在于不需要设置专门的反射镜面，而是利用一般的墙面或类似物体就能进行引导，因而在特定环境下提供了更大的柔性和低成本的方案。但由于反射面大，在制造车间环境下应用常常有困难。2.自由路径导引（1）惯性导引 惯性导引是指采用陀螺仪检测AGV 的方位角并根据从某一参考点出发所测定的距离来确定当前位置，通过与给定的路线进行比较来控制AGV 的行驶方向的导引方式。优点是技术先进，灵活性强，便于组合，柔性极好。缺点是陀螺仪对振动较敏感，另外可能需要辅助定位措施。（2） 激光导引激光导引是指AGV 实时接收四周固定设置的反射镜片反射过来的激光信号，通过连续的三角几何运算来确定AGV 的当前位置，引导AGV 沿规定的路径行驶的导引方式。优点是定位精度高，可以适合多种环境而且也可以适应复杂路径和狭窄通道。缺点是系统成本较高同时扫描头需较高位置。（3）超声波导引超声波导引是指利用墙面或类似物体对超生波的反射信号进行定位导向的导引方式。优点是无需设置反射镜面；缺点是当运行环境的反射情况较复杂时，应用十分困难。（4） GPS 导引 GPS 导引是指通过全球定位系统对非固定路面系统中的控制对象进行跟踪和制导的导引方式。优点是适合室外远距离的跟踪和制导。缺点是精度取决于GPS 的精度及控制对象周围环境等因素，而且技术还处于发展完善中，不够成熟。图8-5电磁导引路线8.4确定机械传动方案 对比常用传动方案，选择四轮传动形式。AGV两前轮通过电机独立驱动利用差速实现转向，两后轮采用万向轮减少转弯时候的误差。通过直流伺服电动机驱动