摘 要

本次课题设计通过研究国内外AGV小车的现状和发展，设计了两个后轮差速驱动的自动引导小车。其中主要的工作内容有：小车机械传动结构的设计，小车车轮的设计，关于直流伺服电动机的选取，减速器的设计和使用，联轴器的选取和使用，车轮轴承的受力分析和校核以及齿轮蜗杆的设计和选用。

小车的控制系统通过使用AT89C51单片机作为其核心的控制运算部分，当电机运转时连接在上面的数字编码器发出脉冲信号，经过脉冲鉴向电路发出正反方向脉冲信号，以此得到电机的转速和位移。通过AT89C51单片机来控制运动，从而实现汽车的左转，右转，走直线，后退，停止等功能。通过CAD和PRO/E三维设计软件来绘制三维装配图及零件图。本次设计通过在AGV自动引导小车上装载辊轮组选择站点停靠来自动搬运物料，从而实现在多个站点来回往返的工作。

关键词：自动引导小车；差速驱动；单片机；脉冲信号

Design of AGV automatic guided vehicle

ABSTRACT

The topic design through the study of the status and development of domestic and foreign AGV car, the design of the two rear wheel drive automatic guided vehicle. The main work of this dissertation is: car mechanical structure design, design of car wheels, a DC servo motor selection, deceleration device design and use, selection and use of coupling, wheel bearing by force analysis and checking and worm gear design and selection.

The car's control system by using AT89C51 microcontroller as the core control operation part, when the operation of the motor connection in the above digital encoder a pulse signal, after pulse discrimination to circuit sends out positive and negative direction of the pulse signal, in order to get motor speed and displacement. Through the AT89C51 microcontroller to control the movement, so as to achieve the car turn left, turn right, go straight, back, stop and other functions. Through the CAD and PRO/E 3D design software to draw the 3D assembly drawing and parts drawing. This design through the AGV automatically guide the car on the wheel group to carry on the selection of the site to automatically transport the material, so as to achieve the work in a number of sites.

Keywords:automatic guided vehicle；differential drive；single chip microcomputer；pulse signal

目 录

1 绪论 1

1.1 AGV自动引导小车的简介 1

1.2 AGV自动引导小车的分类 2

1.3国内外研究现状及发展趋势 2

2 机械部分设计 4

2.1设计任务 4

2.2确定机械传动方案 4

3 参数计算 6

3.1直流伺服电动机的选择 6

3.2联轴器的设计 8

3.3蜗杆传动设计 9

3.4轴的设计 12

3.4.1前轮轴的设计 12

3.4.2后轮轴的设计 14

3.5滚动轴承选择计算 18

3.5.1前轮轴上的轴承 18

3.5.2蜗杆轴上的轴承 19

3.5.3后轮轴上的轴承 21

4 控制系统的设计 23

4.1 控制系统总体方案 23

4.2 鉴向 23

4.3 计数的扩展 24

4.4 中断的扩展 25

4.5 数摸转换器的选择 27

4.6电机驱动芯片选择 29

4.7 运动学分析 33

4.7.1运动学方程 33

4.7.2转弯半径 33

4.8 控制软件的设计 34

结 论 41

致谢 42

参考文献 43

1 绪论

1.1 AGV自动引导小车的简介

AGV(Automatic Guided Vehicle),自动引导AGV小车。自动引导小车不单单能够用于物料的输送，而且具有装载物品的用处，能将物品完整的给自动转移到其他场地，能将货物卸下一个自动引导小车。自动引导小车通常以电池作为能源供应者，但现在一些厂家使用非接触电能传输系统来作为AGV小车的动力来源。自动引导小车的运动特性用的是轮子，就像其他的车辆一样，和其他没有车轮运动特性的（爬行或行走机器人）比较，AGV小车的速度、效率，还是在其结构上的优势更为巨大，控制和操作也十分简单，安全性也很好^[1]。AGV小车具有很好的优势，如果在它使用的路线上有其他的运输设备，这些设备不需要其他的轨道铺设或是其他的设备，自动引导小车对场地的宽度，道路的使用空间也相对较低。因此，在目前的企业里有些自动化的物流系统中，自动引导小车的功能发挥的十分好，并显示其高水平的无人自动化功能。自动引导小车的命令性自动化运动，以及它的工作过程中的行走路径都是由计算机控制的，一些小车根据电磁轨道作为其运动路径。在自动化物流过程的系统中，装卸、装卸都是一个比较关键的节点，因为它是用在物流运输过程中的最多部分，也是一个部分的物流成本占比，更是因为汽车的自动化程度高，不仅可以充电，而且外观精致而简洁，所以企业在侧面的形象可以提升到另一个层次^[2]。总之，自动引导车辆作为一种工具，可以配上不同的场合使用，它的发展势头很好，所以AGV自动引导小车的发展速度也十分地快。AGV自动引导小车是指具有磁条，轨道或者激光的自动引导设备，可以根据规划好的路线行驶，以电池为动力，而且配备有安全保护以及各种辅助机构的无人驾驶小车。在工厂搬运物料的工作中被广泛的使用，有节约人力，工作效率高，成本低，运输稳定等优势，可以提高企业的生产效率，为企业创造更高的利润，因此AGV自动引导小车被广泛应用于柔性制造系统（FMS）中，在运输工具有着无可替代的地位^[3]。AGV最早起源于美国，广泛的应用于各个运输行业，有着几十年的发展历史。

自动引导小车是一种将声、光、电、计算机集中为一体的简易式移动机器人。在结构上类似于有人驾驶的小车，但它是在车载微机控制下运行的。主要用于柔性制造系统、柔性装配系统（把AGV当做活动装配的平台），自动化立体仓库，和其他行业的搬运设备。