基于STM32的磁导式AGV设计

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所属分类:AGV设计资料
摘要

本文从实际应用以及价格角度考虑出发,研制一款性价比高的AGV小车。从成本方面出发,选用以磁条为引导介质的磁导航系统。

为了提高导航系统的定位精度和灵活性,我们在磁导航系统的基础上增加了RFID卡。从技术层面考虑,引进无线射频技术,既能实现小车能够在分叉路径行驶,而且能提高其站点停位精准度。在无线射频技术中,多张RFID卡的同时使用,可以实现AGV多路线行驶。在导航系统的避障功能设计部分,由超声波与红外传感器配合使用,来降低只使用超声波的避障盲区。AGV核心控制芯片选择高性价比的STM32,该芯片的性能能满足AGV的设计需要。

1 课题的研究意义

近年来,工厂物流自动化技术及自动化设备集成制造系统技术日渐成熟、工厂生产的自动化设备也快速发展起来,并且随着工厂立体仓库、柔性生产系统的普遍应用,AGV作为联系及调度分散型物流系统,保证其工作连续性的必要工具,对他的研究含有重要的意义。现在AGV从其性能和价格相比较而言,国内生产的性能低,价格也低,而更多的高端产品较多的依赖于进口。由于进口的AGV价格很昂贵,导致了我国现有的小型以及私有企业没有能力去承担其昂贵的价格,这就限制了导航系统的发展以及AGV在企业的发展。

本文从实际应用以及价格角度考虑出发,并结合某电子企业生产线物料搬运技术改进项目,设计出基于STM32的磁导式AGV控制系统。

2 系统方案设计

本课题的核心控制系统是STM32F103RDT6单片机,其功能是收集和处理由传感器检测到的信号,并发送信号到AGV小车的电机,控制其移动,停止,提升、下降或转向。

本文的系统总体设计框图如图1所示。
基于STM32的磁导式AGV设计

系统外部信号由3部分得到:路线跟踪模块、避障模块和RFID路线站点检测模块。

导航路径跟踪模块是通过霍尔传感器检测磁条路线来收集信号,STM32F103RDT6单片机处理传感器收集的高低电平变化信号,通过控制电机驱动模块控制小车的移动状态和移动方向。导航避障模块传感器的探测方向应为小车行进的正方向,检测到前方预设距离中出现目标时,STM32F103RDT6单片机通过控制电机驱动模块,控制小车停止行走并驱动声光报警电路,小车报警灯亮起,蜂鸣器鸣叫,以提示工人把障碍物移走,待前方障碍物移走后,小车再重启,向前行走。

导航路径站点检测模块中传感器读取预先铺设好的RFID卡的数据并通过RS485传送回STM32F103RDT6单片机,STM32F103RDT6单片机通过传送回来的数据,对AGV小车进行顶升、放下物料,加速减速,站点停靠,分叉路线选择等功能操作。7寸Wince平板通过RS232接口STM32F103RDT6单片机连接。其主要实现平板电脑对单片机进行命令控制调试,即在平板电脑上编辑取放物料信息、站点信息、转弯信息、加减速信息等运行路线信息,平板电脑可以存储多条路径,需要运行的路径信息通过RS232传送的单片机上,单片机就会按照路径信息运行路线。按键开关直接通讯单片机,控制小车完成前进、后退、急停动作。

3 系统硬件电路设计

3.1 单片机最小系统

STM32F103RDT6单片机是整个控制系统的核心,STM32F103RDT6单片机在小车运行时持续采集传感器数据并将数据运算处理,从而控制小车运行方式,如小车前进、后退、转弯及停止等,涉及的传感器有超声波传感器、霍尔传感器、红外传感器、RFID传感器。

3.2 导航路径跟踪模块设计

本设计的AGV小车可以双向行驶,共使用14个高灵敏度线性霍尔磁传感器来检测运行道路上的磁条信号,单片机接收霍尔传感器的信号并处理,之后通过小车电机来控制小车运行。以此实现路径跟踪。

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