AGV自动导引车发展趋势及控制系统设计

左 巍

（华晨宝马汽车有限公司 辽宁 沈阳 110005）

1 引言

首先本文针对自动导引车做以系统的背景研究和设计，然后提出了自动导引车的软件、硬件和机械的创建思路和实现方案，对自动导引车的技术重点进行了理解分析，并最后将各个功能模块进行组建，实现自动寻迹运行功能。

2 AGV系统组成

AGV 控制系统有车体单元、供电单元（磷酸铁锂电池）、引导单元（光电传感器）、主控单元（PLC）。

2.1 车体单元

轮车的驱动机构和运动单元基本上与三轮车相同。图1所示是两轮独立驱动，前轮（万向轮）带有辅助轮的方式。转动半径为0的时候，因为车体可以做中心原点转向，这样就可以在窄小的场所内改变运动方向。

图1 车体底盘结构

2.2 引导单元

2.2.1 底部轨迹传感器 磁导航传感器使用间隔距离为10毫米分布的16个信号采集点，可以测试出磁条上部10高斯以下的微小磁场，每个信号采集点都有对应的电信号相对输出。自动运行导引车运行时，磁条检测传感器内部垂直于磁条上方的连续3至5个采集点会输出电信号。依靠16条检测信号通道中输出的3至5路的电信号，可以检测出磁条相对于JH-16磁条检测传感器的偏离位移，AGV自动运行导引车自行作出行驶方向或位置变更，保证小车按磁条埋敷路线保持行驶。

表1 性能指标表

2.3 AGV行走路线识别

AGV自动导引车的行走轨迹设计对于保证自动导引车安全工作是有着及其重要的意义，长久以来一直是探讨的热点。它研究的是在行走过程中有阻碍物的情况下，如何为 AGV自动导引车寻找目标点，安全的避开阻碍物，沿着合理的路径进行工作，以及获取环境信息等。

行走路线的描述：行走路线生成算法产生平滑的路线描绘，控制算法根据路线的描绘计算出对应的参考位子，而且计算出相对应的控制量。执行单元因此发出左右两侧驱动电机的控制信号，此时经过传感器的记录并测算出两个驱动轮的位移，然后计算出AGV自动导引车的位置和行走方向。路径识别是智能车控制系统的关键技术之一，它是将路况等信息传送给主控制关键途径。AGV 路径识别方案制定的优劣，直接影响着 AGV 的控制效果。

3 直流电动机调速方案

3.1 直流无刷电动机的结构

直流无刷电机在结构上与永磁同步电机基本相似，但是没有笼型绕组和其它的发动装置，转子一般由永磁硅钢片按规定的极对数（2p=2，4?）组成三相定子绕组，分别与电气开关线路中相对应的开关连接，位置传感器的跟踪转子与电机的转轴相连接。当定子绕组的某一相通电时，该电流与转子的磁极相互作用产生转矩，驱动转子运转，并且由位置传感器将转子磁钢位置转换成电气信号去控制电子开关线路，进而使电机定子每相绕组按照一定的导通顺序接通，定子相电流换相随转子的位置变化而变化，随转子的运转，位置传感器不断的发送信号用来改变电枢绕组的通电状态，使得在某一磁极下导体中的电流方向一直保持不变，这就是直流无刷电机的换流原理。因电子开关线路的接通顺序是与转子转角同步的，所以达到了机械换相器的运转作用。直流无刷电机按基本构造来说，可以理解为是电子开关线路、位置传感器、永磁同步电动机等，三部分组成的电动机系统。其结构原理图如图2所示.

图2 直流电动机原理图

4 系统设计硬件设计

AGV 硬件电路设计是智能小车各个指标实现的基础，其对软件系统的设计也具有决定性的作用。为了使智能车能够快速稳定行驶，路径判断迅速、转向敏捷，PLC必须把直流驱动电机的控制与路径识别精密地结合在一起。小车控制系统主要由控制器、传感器、控制面板（按钮触摸屏）、电动机驱动器、电源、报警器等五个部分组成。小车前端安装有三个红外线传感器，用于检测前方障碍物，当任前方传感器有信号，小车就会停止前进、报警灯闪烁、蜂鸣器鸣笛，障碍物移开后，小车继续前进。在小车底部装有两个模拟量传感器和三个数字。

[1]王皖君，张为公.自动导引车导引技术研究现状与发展趋势[J].传感器与微系统，2009，28（12）：5-10.

[2]武星，楼佩煌，唐敦兵.自动引导车路径跟踪和伺服控制的混合运动控制[J].机械工程学报，2011，47（3）：43-48.