磁导航AGV机器人关键技术的研究及应用

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所属分类:AGV设计资料
摘要

磁导航AGV机器人是一种应用于现代化生产线和智能物流线上的特种搬运机器人,其所具有的灵活性和智能性极大的提高了柔性制造系统和现代物流系统的生产效率。磁导航AGV机器人是一个集运动控制与执行,动态规划与决策,环境感知等多功能于一体的综合系统,其依托机械工程为载体融合了电子工程,自动化控制,计算机工程,传感器技术,人工智能等多学科的知识,代表着机电一体化技术的最高成就。在发达国家磁导航AGV机器人已经广泛推广应用,而我国的磁导航AGV机器人还处于起步阶段,一些关键技术还是受制于国外的技术封锁,所以对AGV机器人技术的研究迫在眉睫。本文从机械本体设计、动态控制、路径规划等方面展开磁导航AGV机器人技术的具体研究,其主要的研究内容为:第一,通过阅读大量文献及参加磁导航AGV机器人应用工厂的现场调研,研究了AGV机器人在国内外的发展及应用现状,分析了磁导航AGV机器人在结构设计、轨迹规划、遥控定位等方面所最先进的技术,确定了本文的具体研究内容和研究方法。第二,结合现场工况分析设计了磁导航AGV机器人机械结构,通过分析机器人的传动方案,完成了机器人电机的计算选型,主动轮的结构设计,通过分析磁导航AGV机器人应用完成了机器人外观、保持架的结构设计。第三,通过分析磁导航AGV机器人的功能要求完成了机器人控制系统的设计,完成了机器人人机交互系统、传感系统、安全防护系统设计,通过设计控制器、驱动器、传感器、电机的硬件电路完成了硬件控制平台的搭建,提出了一种新的磁导航AGV机器人的循迹算法,并借助控制器完成了循迹算法的编写和实验。第四,研究了磁导航AGV机器人的路径规划,应用Dijkstra算法将机器人的运行环境进行数学建模,把地图环境标记为点坐标并求出点到点的最短距离,然后建立优化矩阵,对计算出的最短路径进行修正,在修正的基础上引入择优算法,最终完成最优路径的规划,并通过Matlab进行实验仿真,仿真结果达到了预期效果。

目 录

磁导航AGV机器人关键技术的研究及应用

图 1-1 AGV 机器人示意图

1 绪 论

1.1 选题背景
1.2 AGV 机器人的发展应用
1.2.1 国外 AGV 机器人的发展概况
1.2.2 国内 AGV 机器人的发展概况
1.3 研究目的及意义
1.4 研究内容及方法

2 AGV 机器人机械系统设计

2.1AGV 机器人技术参数
2.2 AGV 机器人驱动方式分析
2.3 电机的分析选型
2.3.1 直流无刷电机
2.3.2 伺服电机
2.3.3 步进电机 11
2.3.4 电机方案的确定
2.4 传动方式
2.4.1 带传动
2.4.2 链传动
2.4.3 齿轮传动
2.4.4 传动方案的确定
2.5 主动轮设计
2.5.1 主动轮减震设计
2.5.2 结构设计
2.5.3 驱动轴的校核
2.6 驱动单元的装配
2.7 保持架结构设计
2.8 本章小结

3 AGV 机器人控制系统设计

3.1 引导方法的分析
3.1.1 光学引导
3.1.2 电磁引导
3.1.3 图像引导
3.1.4 磁道式引导
3.1.5 激光引导
3.1.6 引导方式的确定
3.2 传感器分析
3.2.1 障碍物传感器
3.2.2 磁导航传感器
3.2.3 地标传感器
3.2.4 防碰撞传感器
3.3 控制硬件外部接线电路设计
3.3.1 主控单元的 I/0 分布
3.3.2 驱动电机外部接线电路设计
3.3.3 传感器的电路设计
3.4 循迹算法程序的设计
3.4.1 运行分析
3.4.2 循迹算法的分析
3.4.3 循迹算法程序的编写
3.5 人机交互界面
3.6 实验
3.6.1 人机交互实验
3.6.2 负载实验
3.6.3 续航实验
3.6.4 工厂应用实验
3.7 本章小结

4 AGV 机器人路径规划

4.1 最短路径
4.1.1Dijkstra 实现最短路径步骤
4.1.2 最短路径的计算
4.1.3 最短路径的仿真
4.2 最优路径
4.2.1 所有最短路径的实现
4.2.2 最优路径的求解
4.3 本章总结

5 总结与展望

参考文献

致 谢
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