一种循迹AGV移动机器人控制系统的设计

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所属分类:AGV设计资料
摘要

设计一款寻迹AGV移动机器人,分析磁导式引导方法的原理,根据磁导原理进行AGV控制器的电路设计。AGV采用步进电机驱动,对步进电机的电路及相应的控制算法进行设计,最终完成AGV控制系统的设计。

0 引言

AGV移动机器人(Automated Guided Vehicles System)是一种以电池为动力,以磁、光为导航,可以沿着预定轨迹自动化行驶的特种移动机器人。AGV移动机器人可以极大程度地提高柔性制造系统和立体化智能仓库的智能程度,它是现代化生产线和物流线上的执行装置和连接装置。AGV移动机器人广泛应用在制造业中,世界各地的发达国家都极为关注AGV移动机器人关键技术的研发。AGV移动机器人可以作为安装平台嵌入在生产线中,也可以直接用于工厂的运输,有效地降低了生产成本、提高了生产效率。AGV移动机器人逐渐成为柔性制造系统和立体化智能仓库中的核心设备,在码垛、仓储、搬运等作业过程中发挥了有效作用。2013年6月,广州召开了首届“AGV移动机器人应用与产业发展论坛”,着力于推动我国机器人事业的发展,为我国经济的转型升级提供强有力的工具,AGV移动机器人行业将迎来发展的黄金时期。

1 引导方法的分析

磁导式引导方法是目前常用的AGV机器人引导方式,由于磁带的铺设过程比较简单,磁带成本较低,因此磁导式引导具有灵活的运动途径和可靠的运动控制,但是暴露在外的磁带容易受到破坏,同时因为磁带的磁性往往会吸附铁质小物件,进而引起对AGV移动机器人的干扰。

磁导式的引导原理是磁导航传感器根据铺设在路面上的磁条引导AGV移动机器人运行,如图1所示,磁导航传感器一般具有8个或者16个开关量的指示灯,控制器通过判断指示灯的通断来确定AGV移动机器人的偏移量和偏移方向。

2 控制器的电路设计

控制器是AGV移动机器人的大脑,其主要工作是帮助AGV移动机器人解决如何去的问题,本文通过对比市场上常用的控制器最终选用国产某型号的一体机作为AGV移动机器人的控制大脑,一体机采用控制器加显示屏的硬件设施,同时兼备编程控制和人机界面的功能,一体机采用的编程原理类似于三菱PLC控制器,其信号输出为NPN型,即低电平有效的输出方式,一体机的接线原理如图2所示。

一种循迹AGV移动机器人控制系统的设计

图1 AGV 移动机器人磁导航传感器

3 步进电机电路设计

本文选择应用86步进电机作为AGV移动机器人的动力源,步进电机的控制需要配合步进电机驱动器,步进电机驱动器通过接收控制器传输的脉冲和频率信号完成对电机速度和距离的控制。步进电机的速度取决于控制器发出的脉冲频率,频率越高则发出脉冲所用的时间就越短,电机的旋转速度就会越快。步进电机的一圈可以划分为360°,电机转一圈需要接收200个脉冲,所以每一个脉冲就会驱动电机运行1.8°,步进电机在大负载的情况下难免会出现丢步现象,所以为了防止电机的精度过低,驱动电路往往增加电机驱动器,步进电机驱动器近一步增加了驱动电机的细分,提高了电机的精度。本文结合电机的电压、功率等因素决定选用型号为MB450B的驱动器,驱动器的接线端口如表1所示,其中,“A+”、“A-”、“B+”、“B-”分别接步进电机的AB两组。

一种循迹AGV移动机器人控制系统的设计

图2 一体机接线原理图


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