四轮全向agv的设计与实现【字数：13698】
随着生产自动化的提高与现代物流技术的不断发展，传统制造业的生产方式发生的重大变革。自动引导小车随着这个趋势发展起来。AGV是以蓄电池为动力，在底部安装有光学或电磁等非接触传感导向装置，以单片机作为微控制器的无人搬运车辆。本系统设计以一辆基于STM32单片机的无线遥控全向运动小车。小车采用四台大功率交流电机，轮子采用Mecanum全向轮，可实现全向运动；小车的运动方向控制由上位机发送控制指令；转速控制采用DA控制方式。该系统设计中为保证AGV小车及周围人和物体的安全，安装了超声波传感器，在软件中设置安全距离，保证小于安全距离时小车自动停车。同时加入升降台的控制，能够满足实际搬运中货物运输的需求。并能够通过识别地面上的IC卡来实现小车的定位。方向控制方面基于WiFi网络与上位机软件实现通讯功能。经过不断调试，设计的小车能够根据进行循迹模式与手动遥控控制模式之间自由切换，并且其稳定性、灵敏性良好。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 论文章节安排 2
1.4 本章小结 2
2 系统总体方案设计 3
2.1 系统设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 全向轮运动原理 5
2.4 本章小结 6
3 系统硬件设计 7
3.1 主控制器设计 7
3.1.1 时钟电路 7
3.1.2 复位电路 8
3.2 系统电源设计 8
3.2.1 24V转220V 9
3.2.2 24V转5V 9
3.2.3 5V转3.3V 9
3.3 伺服驱动设计 10
3.3.1 伺服电机 10
3.3.2 伺服驱动器 10
3.3.3 电机速度调理电路 11
3.4 电磁检测设计 12
3.5 升降平台设计 13
3.6 本章小结 15
4 系统软件设计 16
4.1 系统软件总体设计 16
4.2 WiFi模块软件设计 17
4.2.1 模 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
块配置 17
4.3 循迹模式软件设计 19
4.3.1 循迹模式工作流程 19
4.3.2 磁条检测软件设计 20
4.3.3 循迹软件设计 20
4.4 全向运动软件设计 22
4.5 本章小结 23
5 系统运行调试 24
5.1 循迹模式调试 24
5.2 全向移动模式调试 25
5.2.1 数据接收调试 25
5.2.2 全向移动调试 26
5.3 本章小结 27
6 总结与展望 28
6.1 总结 28
6.2 展望 28
6.3 对环境及社会可持续发展的影响 28
参考文献 29
附 录 30
附录一：系统实物图 30
附录二：系统电路原理图 31
附录三：系统核心程序 32
致 谢 36
1 绪论
1.1 研究背景与意义
五十年代，第一台自动导引车是由Barrett电子公司在美国开发成功。但在六十年代和七十年代AGV技术主要在欧洲得到发展。八十年代，发展中心又转移到美国目前在国内AGV的应用逐渐开始推广。从应用的行业分析，分布面非常广阔，有汽车工业、飞机制造业.家用电器行业、烟草行业、机械加工、仓库、邮电部门等。这说明AGV在我国有一个潜在的广阔市场。随着社会科技的发展和市场需求水平的提高，AGV技术也有其自身的主要发展方向。
磁导航传感器是AGV小车中定位的核心部件，它是利用集磁道钉的磁场特性研究磁信号检测、车辆与磁道钉之间相对运动于一体的试验平台。这样设计的小车具有良好的可靠性、独立性、兼容性与安全性。同时AGV系统的控制结构愈来愈多的具有跟踪物料和储存信息的功能，用来支持“准时制”生产，以便允许与AGV之间或任何其他控制器进行通信。把AGV和移动机器人的能够进行灵活操作的优点结合起来，使之具有更高的科技含量和取得更前沿的应用。
1.2 国内外研究现状
国外将AGV投入工业应用已经有60多年了，世界上第一台AGV车诞生于美国，是由美国Barrett电子公司于1953年开发的。这是一种由牵引式拖拉机改造成的小车，使用起来十分方便，能够完成物流系统的自动连接，极大地提高了生产率，也因此AGV迅速得到了广泛的开发与应用。20世纪60年代，欧洲的工业大国就开始装备大量的、各种功能的AGV系统。随着计算机技术和微处理器技术的发展与普及，生厂商们开始研发更为灵活的AGV系统。到了80年代，欧洲装配了将近10000台AGV，分布领域十分广泛。80年代末，国外的AGV技术已经达到了成熟阶段，美国在欧洲的技术基础上将AGV系统发展到了更先进的水平。日本在1963年首次引进AGV系统，随即在1966年就开办了日本国内第一家生产AGV的工厂。
目前国内在全向移动平台的研究上面进程缓慢，由于国外对国内技术保持封锁状态，欧美的一些国家已经成功地把全向移载机构应用到工业化生产之中，大大加快了这些发达国家的工业信息化进程。近几年，国内诸多高校对全向移动机器人的轮体设计制造布局进行研究，研究的主要方向是以麦克纳姆轮为基础。目前AGV机器人的主要配件都需要从国外进口，成本控制难度较大，但业内有部分企业为了拿订单、抢市场，不惜牺牲产品质量，以达到节约成本、降低价格的目的。这种情形给同行带来了巨大的生存压力，使得同行不得不降低价格，直接导致AGV行业的平均利润不断缩水。从总体现状看来，我国在全方位移动平台上的研究还处于起步阶段。不过国内市场空间非常大，等国内AGV真正形成规模，未来AGV市场一定会持续高速增长。
1.3 论文章节安排
第一章：绪论。主要介绍研究背景及意义，国内外研究现状以及论文章节安排。
第二章：系统总体方案。介绍本课题的设计目标，全向AGV小车设计的方案，最后阐述了小车全向运动原理。
第三章：系统硬件设计。首先介绍系统主控制器设计，包括主控制器复位电路、晶振电路，系统电源设计，伺服驱动设计，电磁检测设计，最后是升降平台设计。
第四章：系统软件设计。先是对系统软件的总体概况，接着是WiFi通讯设计，循迹模式下的软件设计，全向运动模式下的软件设计。
第五章：调试与分析。介绍课题的调试与分析过程。
第六章：总结与展望。对重要环节进行总结，并提出了相关部分的改进方向。
目 录
1 绪论 1
1.1 研究背景与意义 1
1.2 国内外研究现状 1
1.3 论文章节安排 2
1.4 本章小结 2
2 系统总体方案设计 3
2.1 系统设计目标 3
2.2 设计方案 3
2.3 全向轮运动原理 5
2.4 本章小结 6
3 系统硬件设计 7
3.1 主控制器设计 7
3.1.1 时钟电路 7
3.1.2 复位电路 8
3.2 系统电源设计 8
3.2.1 24V转220V 9
3.2.2 24V转5V 9
3.2.3 5V转3.3V 9
3.3 伺服驱动设计 10
3.3.1 伺服电机 10
3.3.2 伺服驱动器 10
3.3.3 电机速度调理电路 11
3.4 电磁检测设计 12
3.5 升降平台设计 13
3.6 本章小结 15
4 系统软件设计 16
4.1 系统软件总体设计 16
4.2 WiFi模块软件设计 17
4.2.1 模 *好棒文|www.hbsrm.com +Q: ￥351916072￥
块配置 17
4.3 循迹模式软件设计 19
4.3.1 循迹模式工作流程 19
4.3.2 磁条检测软件设计 20
4.3.3 循迹软件设计 20
4.4 全向运动软件设计 22
4.5 本章小结 23
5 系统运行调试 24
5.1 循迹模式调试 24
5.2 全向移动模式调试 25
5.2.1 数据接收调试 25
5.2.2 全向移动调试 26
5.3 本章小结 27
6 总结与展望 28
6.1 总结 28
6.2 展望 28
6.3 对环境及社会可持续发展的影响 28
参考文献 29
附 录 30
附录一：系统实物图 30
附录二：系统电路原理图 31
附录三：系统核心程序 32
致 谢 36
1 绪论
1.1 研究背景与意义
五十年代，第一台自动导引车是由Barrett电子公司在美国开发成功。但在六十年代和七十年代AGV技术主要在欧洲得到发展。八十年代，发展中心又转移到美国目前在国内AGV的应用逐渐开始推广。从应用的行业分析，分布面非常广阔，有汽车工业、飞机制造业.家用电器行业、烟草行业、机械加工、仓库、邮电部门等。这说明AGV在我国有一个潜在的广阔市场。随着社会科技的发展和市场需求水平的提高，AGV技术也有其自身的主要发展方向。
磁导航传感器是AGV小车中定位的核心部件，它是利用集磁道钉的磁场特性研究磁信号检测、车辆与磁道钉之间相对运动于一体的试验平台。这样设计的小车具有良好的可靠性、独立性、兼容性与安全性。同时AGV系统的控制结构愈来愈多的具有跟踪物料和储存信息的功能，用来支持“准时制”生产，以便允许与AGV之间或任何其他控制器进行通信。把AGV和移动机器人的能够进行灵活操作的优点结合起来，使之具有更高的科技含量和取得更前沿的应用。
1.2 国内外研究现状
国外将AGV投入工业应用已经有60多年了，世界上第一台AGV车诞生于美国，是由美国Barrett电子公司于1953年开发的。这是一种由牵引式拖拉机改造成的小车，使用起来十分方便，能够完成物流系统的自动连接，极大地提高了生产率，也因此AGV迅速得到了广泛的开发与应用。20世纪60年代，欧洲的工业大国就开始装备大量的、各种功能的AGV系统。随着计算机技术和微处理器技术的发展与普及，生厂商们开始研发更为灵活的AGV系统。到了80年代，欧洲装配了将近10000台AGV，分布领域十分广泛。80年代末，国外的AGV技术已经达到了成熟阶段，美国在欧洲的技术基础上将AGV系统发展到了更先进的水平。日本在1963年首次引进AGV系统，随即在1966年就开办了日本国内第一家生产AGV的工厂。
目前国内在全向移动平台的研究上面进程缓慢，由于国外对国内技术保持封锁状态，欧美的一些国家已经成功地把全向移载机构应用到工业化生产之中，大大加快了这些发达国家的工业信息化进程。近几年，国内诸多高校对全向移动机器人的轮体设计制造布局进行研究，研究的主要方向是以麦克纳姆轮为基础。目前AGV机器人的主要配件都需要从国外进口，成本控制难度较大，但业内有部分企业为了拿订单、抢市场，不惜牺牲产品质量，以达到节约成本、降低价格的目的。这种情形给同行带来了巨大的生存压力，使得同行不得不降低价格，直接导致AGV行业的平均利润不断缩水。从总体现状看来，我国在全方位移动平台上的研究还处于起步阶段。不过国内市场空间非常大，等国内AGV真正形成规模，未来AGV市场一定会持续高速增长。
1.3 论文章节安排
第一章：绪论。主要介绍研究背景及意义，国内外研究现状以及论文章节安排。
第二章：系统总体方案。介绍本课题的设计目标，全向AGV小车设计的方案，最后阐述了小车全向运动原理。
第三章：系统硬件设计。首先介绍系统主控制器设计，包括主控制器复位电路、晶振电路，系统电源设计，伺服驱动设计，电磁检测设计，最后是升降平台设计。
第四章：系统软件设计。先是对系统软件的总体概况，接着是WiFi通讯设计，循迹模式下的软件设计，全向运动模式下的软件设计。
第五章：调试与分析。介绍课题的调试与分析过程。
第六章：总结与展望。对重要环节进行总结，并提出了相关部分的改进方向。
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