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自动导引车（AGV）在车库中的应用

1. 绪论

1.1 研究意义

1.1 研究意义

• 随着人力成本的上升和年轻人不愿意进厂等现状，许多企业开始采用更智能的机器人来代替人工，其中AGV在智能仓储和智能工厂的内部物流中起着重要作用。
• AGV的使用可以提高生产效率和质量，同时减少人工成本，实现自动化、智能化和柔性化的生产需求。
• 中国制造2025的目标推动了制造业的快速发展，AGV的应用日益广泛，包括烟草、物流、汽车行业等。
• 本文旨在设计一款背负式AGV，用于实现汽车入库、出库等操作，以提高停车体验，节省空间，降低管理成本。

1.2 国内外发展现状

1.2.1 AGV国内发展现状

• 国内AGV起步较晚，主要依赖于引进国外技术或代理产品，但近年来开始重视AGV领域，有几家国产AGV企业开始进行基础应用研究。
• AGV在烟草、物流、汽车行业等领域得到应用，但与欧美和日本等地区相比，高端技术领域仍存在差距。

1.2.2 AGV国外发展现状

• AGV技术起源于20世纪中旬，欧美和日本等地区在AGV的普及和应用方面领先于中国。
• 20世纪末，计算机技术和自动控制技术的进步推动了AGV系统功能的提升，AGV开始广泛应用于制造业、仓储物流、医疗等领域。

1.3 AGV的引导方式与驱动方式

1.3.1 AGV导引方式

• 常见的AGV导引方式包括磁导引、光带导引、激光导引、视觉导引、二维码导引等。
• 磁导引和光带导引具有安装简单、灵活性高的优点，但易受环境因素影响，精度较低。
• 激光导引和视觉导引具有高精度、适应性强等优点，但成本较高，对环境要求严格。
• 二维码导引结合了磁导引和光带导引的优点，具有较高的定位精度。

1.3.2 AGV驱动方式

• 常见的AGV驱动方式包括差速轮驱动、舵轮驱动和麦克纳姆轮驱动等。
• 差速轮驱动结构简单，成本较低，但转弯半径较大，灵活性和定位精度较低。
• 舵轮驱动和麦克纳姆轮驱动具有较好的驱动能力和灵活性，但成本较高，对地面平整度要求较高。

1.4 论文的主要内容

1.4 论文的主要内容

• 本文主要基于运载车库内小车的理念，设计了一种潜伏式的AGV小车，包括对小车结构的总体方案的设计与轮系、驱动机构、举升机构、小车车架等关键装置的具体设计及选型。
• 主要使用的设计方法有：运用物理学、材料力学的受力分析；根据手册对电机进行筛选；查阅论文资料进行构思。

2. 驱动系统设计

2.1 总体结构设计

2.1 总体结构设计

• AGV小车的正常运行需要各机构的配合，包括机械结构、控制系统、驱动系统等。
• 本文研究的AGV小车主要适用于车库里面，运输各式各样的汽车，具有低速行驶、直行、原地转弯、斜着行走等运输功能。
• 本文设计的AGV小车主要分为驱动系统、举升机构、供电装置、安全制动系统以及车架等部分。

2.2 驱动轮系设计

2.2 驱动轮系设计

• 驱动轮系的选择包括差速驱动单元、驱动舵轮和麦克纳姆轮，根据载荷和运动需求选择舵轮轮系。
• 轮系的布置需要考虑各轮的承载能力和平衡，确保每个轮的负载得到充分考虑和平衡。
• 本文选择了双舵轮对角线安装的轮系方式，每个驱动轮的支撑力必须大于4.166KN。

2.3 驱动电机选择

2.3 驱动电机选择

• 分析AGV小车的功能和工作环境，计算启动时所需的总阻力，得出每个驱动轮的支撑力必须大于4.166KN。
• 选择了广州中立的卧式一体化舵轮和抗冲击万向轮，满足了载荷的要求。
• 选择了额定功率为1500W，额定扭矩为5.8N ∙ m，额定转速3000r/min的驱动电机，满足了使用需求。

3. 举升机构设计

3.1 举升机构总体设计

3.1 举升机构总体设计

• 举升机构的设计采用了液压作为动力，通过液压缸对机械机构进行举升，实现了对小车的抬升。
• 举升机构主要包括举升平台及底座、剪叉臂的强度校核以及材料选择，还应对液压缸的尺寸和推力进行计算。
• 本文采用了液压缸单铰连接方式，液压缸的底端与剪叉平台底座的活动端相连，而顶端则与另一剪叉臂相连。

3.2 举升平台设计

3.2 举升平台设计

• 对举升平台的计算之前，明确了每个部件的基本尺寸，小车两边分布有两个举升机构，每个机构的两个剪叉臂的尺寸也是一样的。
• 举升平台所收到的力总的有：汽车的重力、滚轮和导轨之间的横向摩擦力、剪叉臂对其向上的支撑力。
• 建立了力与力矩平衡方程，对举升平台进行了受力分析，为后续的设计和计算提供了基础。