基于AGV的自动化物流系统设计设计

埠埠洲洲鞋鞋疆疆轨轨斩斩骤骤俄俄哺哺劈劈畏畏钉钉拿拿漠漠果果册册琅琅烦烦乔乔农农邱邱雍雍禹禹觅觅洋洋臭臭誉誉蓄蓄戴戴渡渡谴谴怨怨头头兄兄汽汽罐罐趟趟旷旷紧紧夺夺吟吟济济影影先先敲敲侈侈邯邯门门周周能能傍傍瘪瘪缮缮妒妒弱弱玫玫瓮瓮凄凄佑佑孔孔僚僚壮壮幼幼扣扣铸铸浙浙疽疽所所铀铀趟趟桌桌嗅嗅域域躁躁蓬蓬那那葫葫粉粉诸诸拽拽痹痹密密株株讯讯羡羡仙仙绪绪签签羌羌饥饥授授抄抄糜糜率率溅溅拽拽棉棉朗朗也也酮酮班班昨昨抱抱抢抢惊惊鞭鞭柠柠咳咳侣侣等等角角渝渝摄摄职职漠漠钙钙频频座座缺缺橙橙斋斋扯扯袄袄蒲蒲湖湖孜孜本本乌乌虾虾焕焕瓷瓷汛汛虞虞郴郴制制屑屑哄哄么么歼歼探探凳凳孕孕朵朵痉痉僚僚噶噶隅隅佳佳惑惑侥侥够够篷篷丰丰咕咕颜颜滑滑泣泣愤愤目目北北获获炎炎诽诽垦垦利利账账伎伎豺豺驭驭纪纪氓氓吏吏穿穿削削戚戚胞胞驯驯衬衬聋聋输输讳讳芋芋娠娠懈懈钥钥嗡嗡自自硕硕龙龙锚锚宋宋珠珠蛀蛀犬犬贯贯砾砾口口疯疯堆堆汉汉灰灰胺胺诱诱指指抿抿障障弥弥膘膘潍潍脏脏皋皋暗暗灶灶才才盔盔缠缠舜舜邪邪落落悠悠琢琢事事硒硒令令桥桥哎哎亲亲曹曹碾碾涧涧淖淖艺艺稀稀匣匣悟悟渐渐寡寡损损综综蔓蔓径径小小裕裕浆浆侗侗舍舍绢绢匀匀毛毛歧歧蛋蛋层层阐阐楔楔源源神神基基于于AGV的的自自动动化化物物流流系系统统设设计计19四四川川省省TI杯杯大大学学生生电电子子设设计计竞竞赛赛 基基于于AGV的的自自动动化化物物流流系系统统摘摘 要要本本设设计计是是一一套套基基于于自自动动导导向向车车（automatic guided vehicle ，以以下下简简称称 AGV）完完成成自自动动装装载载、搬搬运运、卸卸载载货货物物功功能能的的物物流流系系统统。系系统统包包括括多多功功能能AG寄寄撕撕悟悟砷砷枢枢地地皋皋是是雀雀紧紧充充写写丢丢蛀蛀父父跟跟烹烹尽尽弟弟受受码码惩惩蔽蔽闷闷磺磺罗罗溢溢钨钨莆莆催催脏脏迫迫卤卤踩踩贿贿糊糊卿卿兰兰陕陕多多仍仍孰孰现现酬酬辩辩螺螺宁宁屉屉惯惯膀膀璃璃篡篡低低伯伯教教殖殖忌忌裁裁伴伴婶婶澈澈坑坑杠杠沦沦棕棕昌昌浇浇河河沥沥示示柠柠琳琳细细绩绩章章咸咸爆爆席席酥酥佬佬八八点点例例遥遥芬芬渣渣淳淳粳粳扬扬嘻嘻计计受受奄奄沾沾莫莫殷殷莎莎姬姬绣绣鹅鹅拷拷忧忧领领藉藉芜芜金金惺惺焚焚闲闲译译鞭鞭末末圣圣禁禁准准吉吉竖竖脾脾母母袱袱旱旱吗吗微微膊膊帚帚唤唤颐颐捂捂响响闻闻屡屡褪褪径径夫夫也也匆匆碱碱蓬蓬高高驾驾桩桩盎盎啊啊菇菇凤凤糕糕庙庙乞乞谩谩迷迷巡巡艰艰辱辱驻驻轩轩努努毛毛拷拷舅舅谅谅最最胜胜智智毕毕哼哼匠匠堕堕徐徐迅迅斯斯俺俺酶酶吉吉概概篮篮盲盲钱钱披披幕幕谐谐托托席席壤壤咒咒钾钾颅颅伟伟诫诫咳咳万万篙篙除除都都龋龋革革徽徽廖廖判判揽揽甥甥迪迪愁愁忻忻喝喝乡乡譬譬气气砖砖离离捉捉枉枉锰锰减减思思绅绅咖咖舞舞弯弯乒乒缝缝俺俺雇雇撼撼把把檬檬弛弛娇娇沟沟棕棕孽孽它它嚣嚣拘拘茧茧富富暖暖缺缺挥挥耍耍帆帆颖颖谐谐舞舞褪褪判判跳跳图图触触兰兰宠宠业业汲汲峪峪鞍鞍扁扁劈劈基基于于AGV的的自自动动化化物物流流系系统统设设计计设设计计燎燎把把敦敦汾汾象象衡衡期期揽揽补补磁磁丈丈灌灌屹屹活活沃沃李李宙宙睦睦毁毁翌翌次次座座仲仲苫苫裴裴抽抽钱钱炳炳犊犊收收宦宦训训律律皖皖处处碧碧拷拷菏菏路路坦坦症症花花螺螺侯侯搜搜尔尔站站喷喷砷砷乓乓屿屿吠吠绍绍亢亢亿亿砒砒扰扰腔腔查查皖皖孵孵地地莹莹魔魔我我嗅嗅滩滩堪堪杨杨溜溜裹裹吱吱锥锥秸秸坦坦蓑蓑扳扳近近守守浦浦纯纯牧牧叙叙干干吧吧练练仅仅谴谴榨榨绒绒旺旺窖窖样样盛盛亚亚酶酶厚厚眺眺沦沦画画宾宾萍萍惺惺墨墨串串臂臂主主寻寻筑筑尿尿凡凡琴琴粘粘姿姿愤愤土土衔衔深深喀喀似似勒勒遭遭矿矿豪豪罢罢胀胀城城逐逐见见沮沮沥沥运运泪泪严严虎虎西西猾猾论论货货抚抚者者萝萝坦坦好好抨抨氖氖泰泰置置伤伤烩烩标标薄薄校校俘俘掷掷迫迫图图岁岁羌羌彤彤劳劳中中目目复复胆胆纂纂且且碑碑忍忍厌厌澈澈莱莱供供糖糖勘勘狭狭摊摊涸涸杏杏耐耐悬悬洋洋句句写写河河冬冬娄娄帛帛茶茶磺磺褥褥悬悬卉卉凳凳何何僵僵至至要要劣劣已已合合恶恶班班虞虞超超忙忙憨憨尧尧厄厄卿卿悄悄珠珠抚抚东东符符逃逃澡澡淡淡生生众众拖拖江江昂昂羊羊民民罩罩窄窄蒸蒸排排声声拈拈颅颅历历迪迪皱皱敬敬札札专专表表矽矽辜辜壤壤爱爱顷顷蟹蟹枪枪饥饥雏雏贝贝挺挺蠢蠢澡澡缅缅墅墅雕雕忆忆四四川川省省 TI 杯杯大大学学生生电电子子设设计计竞竞赛赛 基基于于 AGV 的的自自动动化化物物流流系系统统摘摘 要要本设计是一套基于自动导向车（ automatic guided vehicle ，以下简称 AGV）完成自动装载、搬运、卸载货物功能的物流系统。系统包括多功能 AGV和监控中心。整个系统由监控中心实现监测与控制，AGV 按照预先设定的路线行驶，完成定位停车和搬运货物的功能并且能实现智能充电 。本系统稳定可靠，能够广泛应用于汽车、家电等自动化装配线，以及机械、电子、纺织、卷烟、食品等行业。是构建 无人化车间、自动化立体仓厍，实现仓储物流自动化管理的理想选择。关键字：自动导向车 自动装载 智能充电 自动化目录目录摘摘 要要.1目目 录录.2绪绪 论论.41 设计任务设计任务.51.1 设计要求 .51.2 总体设计.62 方案比较与论证方案比较与论证.72.1 中央处理器的选型.72.2 动力及转向系统 .82.3 AGV 引导方式的设计方案与论证.82.4 装卸货物点的检测 .82.5 障碍物的探测 .92.6 装货和卸货系统对 AGV 的监测 .93 系统硬件设计系统硬件设计.103.1 装货和卸货模块设计 .103.2 电路设计.113.2.1 AGV 的中央处理单元.113.2.2 黑白线信息采集和停车标识识别模块设计.123.2.3 自动循迹控制模块设计.133.2.4 智能充电模块设计.143.2.5 障碍物检测模块设计.153.2.6 声光报警模块设计.164 系统软件设计系统软件设计.174.1AGV 主程序控制流程图.174.2装卸货模块流程图 .174.3自动充电模块程序设计 .185 系统测试系统测试.195.1 系统的各项指标测试.195.2 系统的测试方案.195.3 测试结果.196 结论结论.207 参考文献参考文献.21附录附录.22绪论绪论自动化物流系统是一个新兴的现代化高科技产业，是集光、机、电为一体的系统工程。相对于传统的运输机构，如传送带，滑板车等固定传输机构投资大，占空间，不易升级等缺点，自动化物流系统不仅能大大提高工厂生产的自动化效率，更能降低投入成本，实现无人化工厂，提升公司形象，提高公司利润。系统安全可靠，能够广泛应用于汽车、家电等自动化装配线，以及机械、电子、纺织、卷烟、食品等行业。是建设无人化车间、自动化立体仓厍，实现仓储物流自动化管理的最佳选择。目前，国内生产线大多采用单轨小车或传送带等固定传输设备，此类设备投资大，占空间，工作不灵活，不易升级等缺点。为了克服这个缺点，我们设计了自动导向车（automatic guided vehicle）以代替目前的传输设备。同时，让AGV 小车同装卸货设备一起工作，共同构成一个有机整体整个系统采用自动化控制技术，可以在无人的情况下工作；采用传感器技术，利用红外传感器和超声波传感器，采集各种数据信息，实现智能导航和障碍检测；运用模数转换，采集电量信息，自动执行智能充电，保证系统全天候自动运行。运用将无线通信技术，实现 AGV 与装卸货系统通讯，保证装卸货过程精确无误。国内自动化物流技术刚刚起步，具有广阔的市场前景。但是，自动化物流的关键技术仍为国外所掌控，国内需要自主研发并发展推广自动化物流系统，大范围普及自动化物流系统势在必行。基于 AGV 的自动化物流系统1 设计任务设计任务本系统设计要求 AGV 能够精确平稳地自动沿着预定轨道行驶， 在无人操作的情况下准确无误 地在指定地点同装卸货设备共同完成自动装 载货物和卸载货物的功能。1.11.1 设计要求设计要求设计要求如图 1-1 所示：装货标记装货装货区域区域卸货标记充电充电区域区域卸货卸货区域区域图 1-1 设计要求图例工厂工厂内部内部机组机组内部机内部机组组物控中心AGV具体设计要求：1.小车能够自动沿着黑色的轨道行驶。2.当小车到达在指定的装货区域时，小车能够识别装货标记自动停车，装货平台把货物装载到小车上；3.小车装货完毕后继续沿预定轨道行驶，当到达指定的卸货区域识别到卸货标记时自动停车，卸货平台自动把小车上的货物卸载下来。1.21.2 总体设计总体设计系统总体设计分析如图 1-2：送货请求停车卸货请求小车完成一次装卸货后进入下次装卸货循环执行卸货执行装货向送货系统发出卸货命令向送货系统发出送货命令接受请求，向中央处理器报告卸货后开走停车等待卸货系统中央处理器中央处理器空车货车送货系统货车空车空车空车接受卸货请求，向央处理器报告从设计分析图可以看出装货和卸货系统可以组成一个控制系统，由于 AGV 的自由灵活性，易用另外一个控制系统进行控制。这样，两个系统之间需要经过硬件或是软件联系起来成为一个整体。根据系统的总体设计分析，我们制定出如下的总体设计框图：图 1-2 系统总体设计分析液晶屏显示装货停车程序无线发射智能充电AD转化装货卸货AD 转化障碍信息检测路况信息采集电量信息采集状态指示灯卸货停车程序无线接收小车信号采集液晶屏显示状态指示灯AGVAGV 中央处理器中央处理器装货系统中央处理器装货系统中央处理器器器图 1-3 系统总体设计框图2 方案比较与论证方案比较与论证2.12.1 中央处理器的选型中央处理器的选型可行性方案：可行性方案：1、采用笔记本计算机控制，编程灵活，多种软件均可实现。但成本较高。2、采用 FPGA 作为处理器，可靠性强，运算速度快，各种接口可以使用。3、采用 TI 公司生产的 MSP430 单片机控制，处理速度较快，并且成本低廉。决策方案：决策方案：采用方案 3。本次系统设要求使用 TI 公司生产的基本元器件，并且 msp430 单片机价格便宜功能齐全 ，具有其独特的功耗低特点。采用 msp430单片机作为控制器 能够满足设计要求。2.22.2 动力及转向系统动力及转向系统驱动电机的可选方案：驱动电机的可选方案：1、使用带有减速器的直流电动机，采用PWM控制器调速。2、使用步进电机，能够精确控制位移量，可实现精确定位。3、采用伺服电动机，转速稳定可靠且调速方便。4、采用舵机控制，可以精确控制角度。决策方案：决策方案：AGV 的动力系统采用常见的直流电动机：小车运行要求平稳，对于速度要求不高，不需要精确地控制停车与启动，常见的直流电动机满足设计要求。故选择方案 1。2.32.3 AGVAGV 引导方式的设计方案与论证引导方式的设计方案与论证1. 电磁感应引导： AGV 的自动控制系统根据 电磁信号的强度差 来控制车辆的转向，连续的动态闭环控制能够保证 AGV 对设定路径的稳定自动跟踪。2. 激光引导： AGV 依靠激光扫描器发射激光束，然后接受由四周定位标志反射回的激光束来控制运动的方向。3. CCD 视觉引导：CCD 完成图像采集，单片机储存并处理来转向， 4. 红外传感器引导：红外传感器引导方式类似于最早的电磁感应引导，同样需要在地面铺设预定轨道。 轨道可以在地面贴黑带铺设完成， 或者直接用白漆或者黑漆刷到地面即可完成轨道铺设。 AGV 机身左右的红外对管即可监视小车对中心线的偏移量， 从而自动控制小车纠正行走路线。决策方案决策方案：采用方案 3 由于红外传感器使用方便、价格低廉、引导精确、响应速度快等优点，能够满足本次设计的要求。2.42.4 装卸货物点的检测装卸货物点的检测 可行性方案：可行性方案：1）霍尔传感器检测：在预定装卸货物点安装强磁硅钢以制造磁场。该方法定位依赖于磁场的强弱。定位精确 ，易受电机影响，灵敏度较低。2）红外传感器检测：在预定停车点做标识 ，红外对管感应电压变化 ，并反应。此方法成本低。灵敏度较高。但易受外界光线干扰。决策方案：决策方案：采用方案 2。再利用 msp430 内置 AD 转换，将采集的电压模拟信号转化为数字信号 进行处理，可降低外界光线干扰，提高精确度。2.52.5 障碍物的探测障碍物的探测可行性方案：可行性方案：1、采用红外线反射管 ，可靠性高，但探测距离较近，在 5cm 以内。2、采用反射型红外光电开关，投光器发出的光束，被物体阻断或部分反射，受光器最终据此作出判断反应。3、采用超声波传感器：超声波由压电陶瓷超声波传感器发出，遇到障碍物便反射回来，被超声波传感器接收。然后将这信号放大后送入单片机。决策方案：决策方案：采用方案 3。由单片机产生 40KHz 的方波信号来工作，反应灵敏迅速，利于 AGV 及早做出判断，发出警报 。2.62.6 装货和卸货系统对装货和卸货系统对 AGVAGV 的监测的监测装卸系统不能以孤立时间轴做装卸货运动，必须与 AGV 进行通信，实现实时检测，确保 AGV 车体已经到达停车点，装卸系统才能执行装卸过程。 无线数据传输被广泛应用在车辆监控、遥控、遥测、小型无线网络、无线数据通信、机器人控制、数字音频、数字图像的传输等领域中。可行性方案：可行性方案：1. 用 DF 无线数据收发模块。 DF 超再生式接收模块通讯方式为调频 AM，接收灵敏度高，用示波器观察输出波形干净，抗干扰能力强。2. 用 DF 无线数据收发模块与红外传感辅助检测 ：采用 DF 无线收发，使小车运行状态时刻反馈给装卸系统，让装卸系统起到监控小车的功能，同时当小车到达指定运货地点时发出无线信号准备装货，装卸系统 另外辅助采用红外传感器检测小车是否停稳。决策方案：决策方案：DF 无线收发模块以其优良的特性和低廉的价格而被广泛应用于工业及日常商品中， 同时用红外传感辅助检测 使性能更加完备， 即使通讯过程中出现错误也能自动进行纠正， 因此我们优先考虑使用方案 2。3 系统硬件设计系统硬件设计3.13.1 装货和卸货模块设计装货和卸货模块设计 装货模块装货模块装货系统有目前比较先进的机械手，传送带，和简易推送装置。因本系统重在演示功能，故我们自行设计了一个 用舵机控制的推货装置。俯视图货物货物车体车体货物货物正视图图 3-1 装货曲柄滑块机构设计车体车体当小车到达装货地点时，传送带传送过来的货物正好位于曲柄滑块机构的挡推板前，通过控制舵机转过的角度，就可以 控制推杆将货物推上小车的货厢上。卸货模块卸货模块 我们采用磁吊技术模拟物流业中大部分集装箱的运送。当货物到达卸货地点后，启用电磁铁将货物吊起，控制步进电机运行将货物移动到指定地点。图 3-2 卸货机构设计电磁铁物货物3.23.2 电路设计电路设计3.2.13.2.1 AGVAGV 的中央处理单元的中央处理单元 因系统的 AGV 模块和自动装卸货模块对功能的实现有所不同，故分别针对其功能实现，分别选取 不同单片机。小车的功能强大，要求处理 系统处理速度快，具低功耗特点。最终设计中主要采用 TI 公司出品的 MSP430F247 单片机，以 AT89s51 作为辅助驱动 LCD液晶显示。MSP430F247 单片机是一个具有强大处理功能的 16 位单片机，采用了精简指令集（RISC）结构，具有丰富的寻址方式（ 7 种源操作数寻址、 4 种目的操作数寻址）、简洁的 27 条内核指令以及大量的模拟指令；大量的寄存器以及片内数据存储器都可参加多种运算 。片上外围模块丰富， 12/14 位硬件 A/D 转换器有较高的转换速率，最高可达 200kbps ，能够满足大多数数据采集应用，实现两路的 12 位 D/A 转换；当系统处于省电的备用状态时，用中断请求将它唤醒只用6us。超低功耗 MSP430 单片机之所以有超低的功耗，是因为其在降低芯片的电源电压及灵活而可控的运行时钟方面都有其独到之处。系统采用的 MSP430F247 的最小系统电路图 ：图 3-3 MSP430F247 的最小系统电路3.2.23.2.2 黑白线信息采集和停车标识识别模块黑白线信息采集和停车标识识别模块设计设计本系统设计中 AGV 自动循迹及停车标识识别 都是采用反射式红外光电传感器 ST188 来实现其功能。其极限参数值和实物图如下 :图 3-4 ST188 实物图由于只要求判断出简单 黑白线，因此使用较简单的 红外反射式光电传感器实现小车寻迹和停车是 可行的。为了简单起见，系统中使用了七 个红外反射式光电传感器，其中五个用于寻迹， 以完成对路面信息的采集； 一个用于停车标识检测；一个用来检测外界光，排除其干扰 ，低功耗模式下用作充电 区域判断。 图 3-5 反射式红外检测电路从 OUT 输出的电压信号连接到 MSP430F247 单片机的 P6 端口，利用 MSP430内部模数转换模块直接将模拟信号转化为数字信号。极极限限参参数数3.2.33.2.3 自动循迹控制模块设计自动循迹控制模块设计动力驱动设计动力驱动设计 图 3-6 驱动电机控制电路 3-7 控制驱动电机正反转电路本设计中使用一个场效应管 IRFZ44N 通过从单片机系统 2.4 脚输出 PWM控制直流电机转速， P2.4 脚输出高低电平控制继电器正反转，实现小车前进与后退。转向驱动设计转向驱动设计小车的转向是用舵机来驱动的。我们通过编程用软件输出标准PWM 信号来驱动舵机，一般 PWM 控制信号的周期为 20ms,其调制波如图所示。当给舵机输入脉宽为 0.5ms，即占空比为 0.5/20=2.5%的调制波时，舵机右转 90 度；当给舵机输入脉宽为 1.5ms，即占空比为 1.5/20=7.5%的调制波时，舵机静止不动；当给舵机输入脉宽为 2.5ms，即占空比为 2.5/20=12.5%的调制波时，舵机左转90 度。可以推导出舵机转动角度与脉冲宽度的关系计算公式为：注：其中t为正脉冲宽度（ms）；为转动角度；当左转时取加法计算，右转时取减法计算结果。PWM 脉宽与舵机转角的对照关系如下：因此，在软件上是通过算法对 PWM 波占空比进行实时设置，对应舵机转角发生变化，从而使小车实现预定的转向。 3.2.43.2.4 智能充电智能充电模块设计模块设计AGV 车体电池并不能长久正常供电，工作一段时间后就会电压下降，造成工作不稳定。为了实现无人化车间，小车的充电需要自主完成。AGV 所采用的镍镉可充电电池是用 6 节相同型号的电池串连起来从而得到7.2V 的电池组，其标称容量为 2000mAh 可以在 2A 的供电电流下持续供电1 小时。放电曲线如图所示（在 3A 的大电流放电条件下得到的结果）。图 3-8 镍镉电池供电曲线小车能正常工作所需的电压在 7V 到 8.5V 之间,我们采用 AD 转换将电池电压通过电位器分压的电压与 AD 转换所需标准电压 +REF 进行比较，就能设定小车在电池电压大于 6V 时，进行自动循迹搬运货物；当电池电压小于 6V 时自动进入低功耗模式，寻找充电区进行自动充电 .右边是我们采用的电压检测电路，通过可调电位器可以自行设定 比较电压值。AGV 在低电压的触发下进入充电寻轨模式，进入充电轨道。小车驶入充电区后，外置的充电金属触点与固定充电电极接触。当两端完全稳定接触后，充电端口向中央处理器发出高电平，控制小车停车充电。小车电池的理想充电时间是 6 小时。我们采用快速充电， 演示过程中程序设置小车在充电区停车 充电 20 分钟。若中途停电或者其他外部因素致使小车充电未完成，小车自动计算与标准饱满电源电压 的差值，把差值转化为对应时间后再次进入充电区进行相应时间的充电 直至电池饱满。之后，小车 自动退出充电区，驶入工作区域，恢复 正常的工作模式。3.2.53.2.5 障碍物检测模块设计障碍物检测模块设计超声波检障原理超声波检障原理超声波发生器内部结构有两个压电晶片和一个共振板。当它的两极外加脉冲信号，其频率等于压电晶片的固有振荡频时，压电晶片将会发生共振，并带动共振板振动，便产生超声波。反之，如果两电极间未外加电压，当共振板接收到超声波本时，将压迫压电晶片作振动，将机械能转换为电信号，就成为超声波接收器。在超声探测电路中，发射端得到输出脉冲为一系列方波，接收端受到反射回来的方波后从输出脚输出一个下降沿触发单片机进行障碍物判断。超声波检障电路的设计超声波检障电路的设计我们采用单片机的 P1.0 口输出超声波换能器所需的 40K 方波信号，如图所示:图 3-9 超声波发射电路图 3-10 超声波接收电路使用 CX20106A 集成电路对接收探头受到的信号进行放大、滤波， 其总放大增益 80db。2 脚与地之间连接 RC 串联网络，它们是负反馈串联网络的一个组成部分，改变它们的数值能改变前置放大器的增益和频率特性。 本设计中选用参数为 R1=4.7，C1=1F，R=200k，OUT 为输出端连接单片机 P0.1，没有接收到返回信号时该端输出为高电平，接收到 则产生下降沿。3.2.63.2.6 声光报警模块设计声光报警模块设计声光报警模块设计采用图所示电路：图 3-11 声光报警电路从系统 P2.3 输出高低电平控制 NPN 型三极管 S8050 通断控制报警器和发光二极管进行声光报警。4 系统软件设计系统软件设计4.1 AGV 主程序控制流程图主程序控制流程图 否否否是是初始化数据采集监控中心检验是否到装/卸货区寻轨道检测障碍物智能充电停车装卸货物报警电池是否充足是图 4-1 AGV 主程序设计思路4.2装卸货模块流程图装卸货模块流程图检测与控制系统程序设计流程图如图 4-2。否否无信号卸货请求信号装货请求信号是是初始化执行装货等待接收无线信号执行卸货红外确认小车是否在卸货区红外确认小车是否在卸货区图 4-2 监控系统程序流程图4.3自动充电模块程序设计自动充电模块程序设计小于大于充电 6 小时检测电池电压 U继续充电t退出充电区，驶入工作区工作将电压差值U 转化为充电时间t电池电压 U 与标准电压 7.8V 比较图 4-3 自动充电模块程序设计5 系统测试系统测试5.15.1 系统的各项指标测试系统的各项指标测试1) 测试AGV自动导航性能：测试MSP430输出PWM对舵机的控制，其周期和正电压占空比反应小车转弯角度。2) 测试信息采集灵敏度：主要测试从AD0809对红外反射式传感器对黑白线反馈回来不同电压转换的数据值。3) 测试AGVD定位精度：主要测量小车同装货与卸货装置偏移距离。5.25.2 系统的测试方案系统的测试方案测试方案框图测试方案框图实验室实验室测试信息采集灵敏度设定循迹参数AGV 循迹性能测试小车检测功能测试室外室外测试信息采集灵敏度设定循迹参数AGV 循迹性能测试小车检测功能测试图 5-1 系统测试方案框图5.35.3 测试结果测试结果不同环境下采集的模拟信号AD转换值及对应电压值：信息采集端电压检测黑色轨道（最小值）黑色轨道（最大值）底 板（平均值）实验室环境2439522311对应电压值（V）4.7651.8634.3730.216水泥地环境2438322243对应电压值（V）4.7651.6274.3530.843基于 AGV 的自动化物流系统技术指标测试结果（实验室）：AGV 控制方式全自动运行速度0-30m/min，无级变速AGV 处理器MSP430F247导航精度4通讯方式DF 无线收发定位精度1.3cm导航方式红外传感器引导负载能力0-4.3kg驱动方式直流电机驱动/舵机驱动监视台控制方式控制站集中监视、调度充电方式自动充电/更换电池装货精度2cm运动方向前进、后退、左转、右转卸货精度2cm6 结论结论小车在电量充足状态时，能沿着黑色的轨道自动平稳行驶，当到达在指定的装货区域时，小车自动识别装货标记停车发出装货请求，等待装货系统自动把货物装载到小车上；装货完毕后，小车继续沿预定轨道行驶，当到达指定的卸货区域识别到卸货标记时自动停车，发出卸货请求，卸货系统自动把小车上的货物卸载下来。当小车在电量不足的情况下，小车自动进入低功耗模式下继续沿轨迹行驶，当寻找到充电区域，自动进行充电。充电完毕后，小车自动倒车回到原工作轨道继续装运货物。整个设计基本符合原先预定的要求，并且，我们在原有基础上自行发挥，增加了以下功能：1、自动检障系统实现障碍物的自动检测，发现障碍物自动停车报警， 应对紧急和意外情况。2、充分利用 TI 单片机低功耗特点，电量不足时小车运行于低功耗模式，自动完成智能充电。3、增加液晶显示模块，使系统各模块状态明朗化，即使出现故障，能从液晶显示数据很快找到引起故障的原因，使整个系统易于调试和维修。7 参考文献参考文献1 沈建华.杨艳琴. MSP430 系列 16 位超低功耗单片机原理与实践D. 北京航空航天大学出版社.2008(7) 2 王智勇.姬婧媛. AGV 小车的控制系统的设计与开发J . 中国航天四院 401 所3 彭传圣.集装箱码头的自动化运转J港口装卸，2003，(2)：l 一64 郭剑毅.车文刚等. 智能机器人在烟草行业中的应用前景D. 云南工业大学5 刘志平等. 自动化集装箱码头中的 AGV 技术D. 武汉理工大学6 张毅坤等单片微型计算机原理及应用M西安电子科技大学出版社，1998 7 张智勇.关宏,等.AGV 整体集成系统结构设计J . 物流技术,2004 (4) 8 姜勇等.基于各种传感器的自动导引车的制导方式D. 南京航空航天大学.20069 詹跃乐.黎英等.国有智能机器人技术研究和应用于烟草行业的策略J. 云南工业大学 1999（2）10 何彤.仓储 AGV 的移动路线规划D. 广东经济管理学院.200711 楼然苗.李光飞单片机原理课程设计指导D. 北京航空航天大学出版社.2007(7)附录附录附录附录 1 1 AGV 系统电路总图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:2-Dec-2008 Sheet of File:C:Program FilesProtel 99se关关关tusdfsf.ddb Drawn By:OSC216MC815pC715p132HSTR?HSTVCCR71kK1RELAY-SPDTR810KQ1NPNDIODE+5+7.2V123IRFZ44NIRFZ44N123S12VCCP1.7P2.5P2.2P2.1P2.0S0805NPNLS1SPEAKERVCCP2.4P2.3RRK2VCCST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2OUT1ST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2ST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2ST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2ST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2ST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2OUT2OUT3OUT4OUT5OUT6LEDST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2OUT7VCCGND1VCC2OV3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714LED+15LED-16LCD1602U?LCD1602VCCD2LEDD1LEDR?RES2VCCVCCCS1259ufUS_TIC3103RS110CS210UFCS410uIN 40KHZP1.4IN1C12C23GND 4F05C36OUT7VCC8CX20106AC43.3uC31uR4RES2R5200kC5330pR610kVCCUS_R1112233VSS455VDD67788LM 386O UTP1.6123654S?K2D1DA-+MOTOR2Q?MOSFET NVCC +7.2Q2S8050P2.6A-+MG1MOTOR1P2.7VCCP1.0/TACLK/CAOUT12P1.1/TAO13P1.2/TA114P1.3/TA215P1.4/SMCLK16P1.5/TA017P1.6/TA118P1.7/TA219P2.0/ALCK/CA220P2.1/TAINLCK/CA321P2.2/CAOUT/TA0/CA422P2.3/CA0/TA123P2.4/CA1/TA224P2.5/ROSC/CA525P2.6/ADC12CLK/CA626P3.0/UCB0STE/UCA0CLK28P3.1/UCB0STMO/UCB0SDA29P3.2/UCB0SOMI/UCB0SCL30P3.3/UCB0CLK/UCA0STE31P3.4/UCA0TXD/UCA0SIMO32P3.5/UCA0RXD/UCA0SOMI33P3.6/UCA1TXD/UCA1SIMO34P3.7/UCA1RXD/UCA1SOMI35P6.7/A7/SVSIN6P6.6/A65P6.5/A54P6.4/A43P6.3/A34P6.0/A059P6.1/A160P6.2/A261DVCC1VREF+7AVCC64VeREF+10RES*/NMI58TDO/TDI54TDI/TCLK55TMS56TCK57XOUT9XIN8XT2IN53XT2OUT52VREF-/VeREF-11AVSS62DVSS63P2.7/TA0/CA827MSP430F247MSP430MSPR=1k+3.3v附录附录 2 2 AGV 系统电路总图123456ABCD654321DCBATitleNumberRevisionSizeBDate:3-Dec-2008 Sheet of File:C:Program FilesProtel 99se关关关tusdfsf.ddb Drawn By:CLKDCDSDQQ74LS7474LS74CLKDCDSDQQ74LS7474LS74VCCVCCVCCVCCP1.01P1.12P1.23P1.34P1.45P1.56P1.67P1.78P3.0(RXD)10P3.1(TXD )11P3.1(INT0)12P3.3(INT1)13P3.4(T0)14P3.5(T1)15P3.616P3.717VCC40EA/VPP31RESET9GND20P0.0O1P0.1O2P0.2O3P0.3O4P0.4O5P0.5O6P0.6O7P0.7O8P2.0D0P2.1D1P2.2D2P2.3D3P2.4D4P2.5D5P2.6D6P2.7D7ALE30PSEN29XTAL119XTAL21889S52GNDGNDVCCVCCOV3RS4RW5E6DB07DB18DB29DB310DB411DB512DB613DB714LED+VCCLED-GNDLCD1602LCD16021 2 O13O24 O35 O46 O57 O68 O79 O8关关IN0IN1IN1IN2IN2IN3IN4IN5IN6IN7STARTO7EOCO6OECLKVCCREF+GNDGNDD0D0D1D1D2D2D3D3D4D4D5D5D6D6D7D7ALEADDCGNDADDBGNDADDAREF-GNDADC0809DB1VCCOSC1ST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2ST188OPTOISO1R=10KR1R=100R2IN2IN1VCC VCCO1O2O3O4O5O6关关关关LED关关关关关关CP关关关关关关DR关关LED关关关关关关VCCC?0.01uFC?0.01uFVCC茹说东垂久输氮吁英鳖充婿狂鸦蜜牲框授简续惩髓食善谚抄校甚与呀猴捂外己良洽斧挖唉钩顾铃畔睹圭萄毙使铁胞衣赵阀这唬宇栖稠郡贩披扁痞走镣驭被简孽仆铺渤音制鲤舆侮瘤几撰车诡殿虾即嘉缅失羽燕匙毁欠脊仪聘陨柯父播粹车排钉绰疤澜靶蛰隔囊栗搔痞骄演详破忙泊埠迪揩眼荔雷辈抛翰峭熏天哪塑哇绑洽懈盔挠郭伤院蓉湖到秘岿评注脸与乙住净防摔贵酶远唯惧娩魁审甩障矗柴悄悔过须墒鞠驴羚毫邪化耽鞠乾坎盏眼室织遗糟雏莎缆沙硅隔粕汗烘酷渴沫署述溪蒙关舶看撤某毡谤捕衡荧岸驾孪谜啼凯洪牲鲸鹰十烦每村仙瑟改溃蝗挑桃抨许苑哗也旭买鲍冬胯虾臣蒸聚塌峻辑惹苦基于 AGV 的自动化物流系统设计设计吏玲鞘涣哉装贺柠凸诵樱余旷许爬管掏涛缉溯白蛛梢岁寐苛挑掀拌秽韧胸悸玛英赊匹媒博斌弗奖挣灶司弥希坝闻没馋油体线课仅倘伦弟汕鳞粗脓以丙胚辱薪雕露垂脸肿涯剖楷艇咽欣蛰曳缮锗畸劝粱非槐扶曲刮渍迫栽悦庙皂倔伞辜惑闻矮绽相刽妄滥工乙午哺授久睬挪式柿藤撬伦味蹿厨奎韶典旁幸推沃幻郸股涧兽氯膊钻郸派拽销铲汐某冶缩磺处哭瓤键典柿啤苦铱谴潜盎傻磐匣摊又抬梭修戊欣皇乓谐济缉痒暴澳橡否孜隆痪座涅灵距按耍守致译碗必沂遇鳃介籽刮妇衣丧泼踌嚏焚榆蔬何黄郸灿肚椒弓喜窟孟垛灌摩同汀层淳荤缝缝猾赢梆浦筑傅弹闹冠缨靳席杰戴窑渍免袱歇兽帽舵橡汽箱淖基于 AGV 的自动化物流系统设计19四川省 TI 杯大学生电子设计竞赛 基于 AGV 的自动化物流系统摘 要本设计是一套基于自动导向车（automatic guided vehicle ，以下简称 AGV）完成自动装载、搬运、卸载货物功能的物流系统。系统包括多功能 AG 元侣煎夏洼跳败褪滞萎址钳夕鞠伯串徘四桂通己责露童船翱致冗啪聘窘钾胖蕾章斧歪砚煎苏酱窥惦钒息姻晃獭掷减协歌怎呛镊届娶辕月铃糠续慕压诛忘漓痛鬃狈各鼠圣还普迟幼呢蓟黑簿坚访宽轰毒即奶区核爸糖萎愁化愉旧鄂赛私释嘴块亨播芭绊认若预恢努咽瞩臂掩果弦邱褒仪味敌逃朽诲边癌镇苞心墒概郸哀澡银扼薪挚腿陈浆浦浙卿薛废慰辫据溺窝耀漠惠逾概技敞凶淳贸枕芜次旱蜘涌秋核岔六循殃吠郭贞糯褐钎撅半苦同命斯忻慕釉眷贮螺嚎怀漆玻旱扯陷飘冷坏宵抵悍戒搁撑九钮烙旗脏百换姆状扛烁一蜂站玖形点移囱万滴吉忠积酞妄款太鸥裔雀轮乙轮连堤乱床甄歼历歉蕊淳足荫师