AGV无人车总体设计

雷开旭　姜翔耀　韦国端

摘 要：计算机信息技术以及自动化技术的飞速发展，为AGV的研究与应用提供了广阔的空间，AGV逐渐被广泛地应用于汽车、烟草、物流等各个行业中，尤其在自动化物流仓库中AGV发挥着越来越重要的作用。

关键词：AGV;底盘;无人车;物流运输;自动驾驶

1.前言

在现代物流设备中，物流搬运AGV已经成为了不可缺少的重要工具，其具有智能化且动作灵活的优点，能够大大地提高工作效率。具体来说，物流搬运AGV主要有以下几个方面的特点：第一，物流搬运AGV可以指定工作类型，能确保重复工作的可靠性，大大提高工作的效率。第二，物流搬运AGV导向方便，能够更好的促进功能的调整，有利于整体车间环境的重新布置。第三，物流搬运AGWV能够自动将货物输送到指定的地点，大大地节省人力与物力。第四，物流搬运AGV可以更好地配合自动仓库系统中的自动输送线，实现货物的自动装卸。第五，物流搬运AGV的供电电源是直流电池噪音污染小，能够有效地改善作业的环境。

2.传感器技术

要对AGV小车的当前位置、速度以及行车姿态等进行实施的监控与反馈，才能保证AGV车正常稳定的工作，将AGV小车所处的详细的状态信息反馈给控制器，并根据具体情况完成上位机的操作指令。确保AGV小车能够正常的运行、安全工作的必要条件就是能实施有效获取内部以及外部环境状态，智能化传感器的出现及发展进一步提高了AGV的智能化程度。目前智能化传感器主要分为两种类型，即内部与外部，内部智能化传感器主要用于控制以及监测測AGV自身，外部传感器主要是用于感知外部的各种环境信息，安装在AGV小车上。

3.智能控制技术

智能控制主要是指自主驱动智能机器实现控制目标的种自动控制技术，随着计算机信息技术以及其他技术的发展与渗透，控制技术得到了深入的研究与发展，控制系统向智能系统发展成为了一种必然的趋势。智能控制技术的出现主要是为了解决传统方法难以解决的控制难题，如今主要使用知识学习型智能控制、模糊控制、人工智能控制、神经网络控制等这几种相对成熟的控制方法，国外主要使用神经网络控制与模糊控制应用于机器人控制领域。

4.直流电源技术

AGV必须要有充足的电能才能正常工作，目前AGV主要的供电方式分为无线与有线两种，其中有线的供电方式制约了AGV的自主性与行走范围，因此多采用无线的供电方式，主要包括携带发动机与车身上装置直流蓄电池这两种供给方案，然而这两种方式存在着一定的缺陷，制约了AGV在工作中运行的时间，影响了系统的持久性与可靠性。由此，应提高AGV能源供给的可靠性以及效率，这样才能确保AGV小车顺利有效的工作。直流电源技术是AGV小车发展的瓶颈AGV需要工作的时间一般持续在八个小时左右，长时间的工作需要寻求一种满足长时间放电的、容量大的电池，理想的电池应具有非常高的能量密度，需要具有耐高温、成本低且能够快速放电、充电等特点。

镍镉蓄电池：内阻大，可供大电流放电，放电时电压变化小与其他种类电池相比之下，镍镉电池可耐过充电或放过电，操作简单方便放电电压依据其放电电流有些差异，大体上是1.2V左右镍镉电池的放电终止电压为1.0V/CELL，实使用温范围在-20度-60度，在此范围内要进行放电，可重复500次以上的充放电。

锂电池：拥有高能量密度。与高容量镍镉电池相比，体积能量是其1.5倍，能量密度是其2倍，高电压，平均使用电压为3.6V，是镍镉电池，镍氢电池的3倍，使用电压平坦而且高容量，广泛的使用温度-20度-60度，充放寿命长，经过500次放电后其容量至少还有70%以上。由于锂电池具备了能量密度高电压高，工作稳定的特点。

铅酸蓄电池：铅酸蓄电池是一种使用最广泛的电池，它以海绵状的铅作为负极，二氧化铅作为正极，我们把这两种物质称为活性物质，用硫酸水溶液作为电解液，它们共同参与电池的电化学反应。铅酸蓄电池具有良好的可逆性，电压特性平稳，使用寿命长，适用范围广，原材料丰富，且可再生使用及造价低廉等优点。主要应用在交通运输，矿山，港口，国防，计算机，科研等国已经济各个领域，是社会生产经营活动和人类生活中不可缺少的产品。

5.AGV机械系统设计

5.1车体结构形式

AGV小车的结构形式主要包括转向形式驱动形式以及轴数三个方面。单驱动形式结构多用于三轮车体结构，这种车型结构能够实现小车的左右转弯、前进以及后退，该结构对地面要求不高，抓地性较好，多用于小型AGV差速驱动形式车体包括四个轮子的车型与三个轮子的车型这种车型能够实现小车的左右转弯、前进以及后退、原地自旋等，该车型与单驱动形式相比，其转弯的效果更佳。四轮子的车型对地面的平整度要求较高，祥和的适应性相对较差，不适宜于室外工作。双驱动形式多见于四轮车型，其主要优点是能够在运动过程中更好的控制车身变化，可以用于特殊的作业环境场合，其主要缺点是车的适应性较差，且成本相对较高。多轮驱动形式多用于八轮车型，该车型结构较为复杂，成本较高且难以控制，多用于重载行业。

5.2车身结构与布置

车身的主要功能是控制原器件，支撑所有的机械零件，因此，在进行车身的设计时应注重其刚度与强度，使其性能可以满足车体的顺利运行以及加速，采用钢结构件或者钢管焊接而成，外壳由薄钢板钣金而成，在能够满足刚度与强度的基础上减轻车身重量。车身布局要考虑到车身的平衡性，将蓄电池放置于车架底部中间位置，将电机驱动器、电器元器件、PLC控制器等放置于车架上。

6.驱动电机的选择

6.1电机类型

AGV需要具有灵活性、自由性以及较强的适应性，因此一般采用蓄电池供电，多选用直流电动机。直流电动机一般分为直流印刷电机、小惯量直流电机、宽调速直流电机、杯形转子直流电机。

6.2驱动单元设计

文章设计的AGV的车体主要由两个万向轮于两个驱动轮支撑，驱动电动机不仅能够通过左右轮的差速实现AGV的转向，而且是AGV行驶的动力，为了确保车能够正常的载重运行，顺利的完成各项动作，需要很据电机的特性，并计算出电机的驱动扭矩，进而确定小车的驱动电机的大小与减速器减速比。

7.结语

AGV小车是物流仓库自动化以及智能化的体现，使整个自动立体仓库自动化的重要工具。AGV技术目前主要以室内应用为主，今后将会根据市场及行业的发展需求逐步发展为户外或者半户外。在新技术、新设备日益更新的当今社会GV将会具有更加广阔的发展空间及平台。

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[7]朱晓春. 数控技术[M].北京：机械工业出版社，2001.5.

作者簡介：

雷开旭（2000年2月2日）， 性别男，民族汉族，籍贯山东省德州市，郑州市高新区郑州大学机械工程专业本科生

姜翔耀（1998年9月12日），性别男，民族汉族，籍贯河南省商丘市，郑州市高新区郑州大学机械工程专业本科生

韦国端（1998年11月15日），性别男，民族水族，籍贯贵州省三都水族自治县，郑州市高新区郑州大学机械工程专业本科生

（郑州大学  河南 郑州  450000）