某AGV搬運(yùn)車控制系統(tǒng)的總體方案論證概述目錄TOC\o"1-3"\h\u27135某AGV搬運(yùn)車控制系統(tǒng)的總體方案論證概述 119811.1AGV搬運(yùn)車總體參數(shù)分析 1231501.2方案的提出 1311171.3方案的分析與選擇 2178671.3.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng) 2221951.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案 3112051.3.3主控制器選擇 469481.4總體設(shè)計(jì) 51.1AGV搬運(yùn)車總體參數(shù)分析本次設(shè)計(jì)中AGV搬運(yùn)車工作環(huán)境是在高層住宅樓步行梯中，而且所搬運(yùn)的貨物體積都比較大，貨物重為500kg，由于樓段總高度有限，因此對(duì)于AGV搬運(yùn)車都有較強(qiáng)的尺寸限制，且此AGV搬運(yùn)車所載的貨物比較重，所以該AGV搬運(yùn)車尺寸為：表1.1四驅(qū)AGV整車參數(shù)長(zhǎng)寬高自重載重1500mm1200mm450mm1t500kg1.2方案的提出傳感器及編碼器反饋首先本次設(shè)計(jì)主體框架為如圖1.1所示。傳感器及編碼器反饋驅(qū)動(dòng)器調(diào)平機(jī)構(gòu)控制器控制指令伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)器調(diào)平機(jī)構(gòu)控制器圖1.1主體框架由于科技的不斷發(fā)展，工業(yè)場(chǎng)合中調(diào)平系統(tǒng)方案多種多樣。通過查閱相關(guān)資料分析了現(xiàn)在主流的調(diào)平總體方案，分別對(duì)這些調(diào)平方案進(jìn)行結(jié)構(gòu)歸類，應(yīng)用場(chǎng)合歸類，對(duì)其進(jìn)行分析，大致可分為液壓控制系統(tǒng)和機(jī)電控制系統(tǒng)兩大類。根據(jù)核心控制器的不同，可分為三種，一種是芯片級(jí)的控制器，比如是以單片機(jī)為控制核心的系統(tǒng)，二是以可編程控制器為核心的系統(tǒng)和以工控機(jī)為核心的系統(tǒng)；第三是是以板卡級(jí)為控制核心的系統(tǒng)，由于此懸架系統(tǒng)工作的場(chǎng)合有很大的尺寸約束，因此能實(shí)現(xiàn)這種功能的機(jī)械結(jié)構(gòu)是狹小空間的直線運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)，主要也可分為這幾種，分別是采用伺服電動(dòng)缸支撐、采用齒輪齒條支撐、采用電動(dòng)推桿支撐。針對(duì)其使用場(chǎng)景和約束進(jìn)行歸納分類，最后確定具體實(shí)現(xiàn)方案。實(shí)現(xiàn)方案匯總示意圖如圖所示。圖1.2方案匯總示意圖1.3方案的分析與選擇1.3.1驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)任何機(jī)械結(jié)構(gòu)或者機(jī)械裝置的運(yùn)動(dòng)都離不開驅(qū)動(dòng)原件，驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，現(xiàn)在絕大多數(shù)的調(diào)平系統(tǒng)都分別采用這兩種驅(qū)動(dòng)方式，機(jī)電和液壓：機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)具有精度高，控制調(diào)速靈活快捷，可靠性高，維護(hù)起來方便，成本低，能在惡劣工業(yè)場(chǎng)合下工作，適應(yīng)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。然而，機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)也存在承載能力和驅(qū)動(dòng)力矩有限的缺點(diǎn)，不適用于設(shè)備負(fù)荷過大的場(chǎng)合。另外，機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)占的工作空間相對(duì)較小，因此，在驅(qū)動(dòng)力不高的情況下，機(jī)電傳動(dòng)系統(tǒng)具有很大的優(yōu)勢(shì)。液壓傳動(dòng)是用液壓油作為動(dòng)力傳遞原價(jià)，因?yàn)橐簤合到y(tǒng)多半用在重載場(chǎng)合，所以液壓系統(tǒng)對(duì)于其密封性這一方面要求尤其重要，所以使得液壓元件結(jié)構(gòu)緊湊而且驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)矩大，而且有很好的保護(hù)措施，能夠應(yīng)付一些過載場(chǎng)合。但是液壓驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)也有很多缺點(diǎn)：液壓油容易泄露，易造成事故或人身安全；溫度的變化會(huì)對(duì)液壓油的性能造成影響，因此液壓油對(duì)油溫和負(fù)載要求較高；其次，歸因于液壓傳動(dòng)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，需設(shè)計(jì)的相對(duì)緊湊，進(jìn)而導(dǎo)致事故率多發(fā)，可靠性和耐用性不強(qiáng)?？偨Y(jié)以上液壓傳動(dòng)和機(jī)電傳動(dòng)的特點(diǎn)，該懸架系統(tǒng)采用機(jī)電系統(tǒng)作為系統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)方式。一方面由于作業(yè)空間的限制，機(jī)電系統(tǒng)可以滿足這種狹小空間，另一方面機(jī)電系統(tǒng)可以控制靈活、準(zhǔn)確，滿足該搬運(yùn)平臺(tái)的控制要求。1.3.2機(jī)械結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案該懸架系統(tǒng)運(yùn)用于AGV樓梯搬運(yùn)車上，工作地點(diǎn)為高層住宅樓步行梯，由于此AGV搬運(yùn)車所載的貨物比較重，且由于工作空間的限制，再加上搬運(yùn)的貨物體積大，因此對(duì)于懸架系統(tǒng)有很大的尺寸約束，狹小空間支撐形式有以下三種結(jié)構(gòu)：1、采用伺服電動(dòng)缸圖1.3.2伺服電動(dòng)缸結(jié)構(gòu)圖電動(dòng)缸是一個(gè)集成化產(chǎn)品，它由驅(qū)動(dòng)電機(jī)，絲杠，減速機(jī)，同步帶或者同步螺母組成，它擁有諸多用途，他彌補(bǔ)了絲杠傳動(dòng)的一些缺點(diǎn)等，比如一些絲杠不能自鎖，且其傳動(dòng)適用同步帶傳動(dòng)，效率高，可用于重載場(chǎng)合。它的功能是可將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化為伸縮杠的直線運(yùn)動(dòng)。同時(shí)，將伺服電機(jī)的精密速度控制、和精密轉(zhuǎn)矩控制、位置控制的優(yōu)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為缸體伸縮精確快速的特點(diǎn)，在工業(yè)場(chǎng)合中易于控制，易于安裝。是高精度直線運(yùn)動(dòng)系列的革命性新產(chǎn)品。隨著科技發(fā)展以及工業(yè)自動(dòng)化需求的增加，這一模塊化產(chǎn)品應(yīng)運(yùn)而生，是液壓缸最好的替代品。采用齒輪齒條機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)，在傳統(tǒng)機(jī)械中應(yīng)用比較多。齒輪齒條的工作原理是將齒輪的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)換為齒條的往復(fù)直線運(yùn)動(dòng)，尤其適用于一些傳統(tǒng)機(jī)械或者機(jī)床中，齒輪齒條機(jī)構(gòu)由齒輪和齒條組成。齒條分為直齒條和斜齒條?，F(xiàn)在，齒輪齒條機(jī)構(gòu)多用于重載，高精等工業(yè)場(chǎng)合，因?yàn)辇X輪齒條機(jī)構(gòu)承載力大，結(jié)構(gòu)緊湊，傳動(dòng)效率高，工作可靠穩(wěn)定。但是對(duì)工作空間卻有不少的限制，長(zhǎng)時(shí)間工作情況下磨損大，而且隨著載荷的增加傳動(dòng)噪聲比較大。采用電動(dòng)推桿電動(dòng)推桿和電動(dòng)缸工作原理基本相同，電動(dòng)推桿是一種新型的電動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)，何為推桿，可實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單的推拉等，不可用于一些重載場(chǎng)合。電動(dòng)推桿在一定范圍行程內(nèi)作往復(fù)運(yùn)動(dòng)，電動(dòng)推桿多采用蝸輪蝸桿傳動(dòng)，一般電動(dòng)推桿標(biāo)準(zhǔn)行程比較短，不到500mm。電動(dòng)推桿可以根據(jù)不同的應(yīng)用負(fù)荷而設(shè)計(jì)不同推力的電動(dòng)推桿，一般其最大推力不超過5000N，電動(dòng)推桿一般適用于低載荷，在低負(fù)載低扭矩情況下，由于其反應(yīng)速度快，便于控制，因此適用于很多場(chǎng)合。關(guān)于電動(dòng)推桿和電動(dòng)缸的區(qū)別在于以下幾點(diǎn)：（1）、電動(dòng)缸多采用聯(lián)軸器或者同步帶與電機(jī)相連；而電動(dòng)推桿大多都采用蝸輪蝸桿結(jié)構(gòu)傳動(dòng)，由于蝸輪蝸桿易磨損，因此對(duì)于電動(dòng)推桿來說不太適用于高載重場(chǎng)合。（2）、行程的區(qū)別;電動(dòng)缸普遍比電動(dòng)推桿的行程長(zhǎng)，電動(dòng)缸行程一般可達(dá)到一米多，而電動(dòng)推桿一般在100mm-400mm等；（3）、從推力方面，電動(dòng)缸的推力比電動(dòng)推桿大得多，電動(dòng)缸推力一般可以達(dá)到二三十噸，而電動(dòng)推桿推力一般不大于6000N而且由于工作空間的限制支腿結(jié)構(gòu)不宜采用齒輪齒條結(jié)構(gòu)，而電動(dòng)推桿和電動(dòng)缸雖然有著異曲同工之妙，但是電動(dòng)推桿絕大多數(shù)采用的是蝸輪蝸桿傳動(dòng)，而本設(shè)計(jì)中載重達(dá)500KG，因此不宜使用電動(dòng)推桿。本設(shè)計(jì)四個(gè)支腿采用伺服電動(dòng)缸。1.3.3主控制器選擇控制系統(tǒng)的核心部件就是主控制器，目前市場(chǎng)上常用的控制器多種多樣?，F(xiàn)如今，控制器分為三大類：設(shè)備級(jí)這類控制器，具有高可靠性，抗干擾能力強(qiáng)，便于控制，但成本較高，因此不適用于本設(shè)計(jì)中。板卡級(jí)板卡級(jí)控制器，控制精度高，靈活性好，但其工作場(chǎng)合一般比較好，無法在惡劣的環(huán)境下工作。芯片級(jí)例如單片機(jī)或者DSP，芯片級(jí)控制系統(tǒng)體積小，集成度很高，不需要接線等，因此其抗工業(yè)噪聲性能好。而且低電壓，低能耗，