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機電一體化課程設計 自動導引小車 AGV 設計方案 小組成員 褚亞鵬 柯健鏹 孫登強 指導老師 徐海波 2014 6 19 Xi an Jiaotong University 1 目錄 一 緒論 4 1 1 AGV 概述 4 1 2 AGV 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 6 1 3 AGV 的應用范圍 9 1 4 AGV 的發(fā)展趨勢分析 11 1 5 AGV 的市場前景分析 12 二 總體方案設計 14 2 1 設計方案概述 14 2 2 傳感器部分初步設計 14 2 3 機械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動部分初步設計 14 2 4 控制部分初步設計 14 三 傳感器部分設計 18 四 機械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動部分設計 20 4 1 車體的設計 20 4 2 車輪及轉(zhuǎn)向裝置選擇 20 4 3 電機的選擇 20 4 4 驅(qū)動部分校核計算 24 4 5 蓄電池的選擇 25 Xi an Jiaotong University 2 4 6 總體機械結(jié)構(gòu)設計及建模 27 五 控制部分設計 30 5 1 電源模塊 30 5 2 驅(qū)動模塊 30 5 3 循跡模塊 32 5 4 避障模塊 33 5 5 主控制模塊 34 六 項目總結(jié)與感悟 37 七 參考文獻 39 八 附錄 40 8 1 車體結(jié)構(gòu) ANSYS 仿真報告 40 Project 40 Contents 41 Units 41 Model C4 41 Geometry 41 Coordinate Systems 53 Connections 53 Mesh 67 Xi an Jiaotong University 3 Static Structural C5 68 Solution C6 71 Material Data 73 Structural Steel 73 8 2 單片機控制程序 75 Xi an Jiaotong University 4 一 緒論 1 1 AGV 概述 1 AGV 的簡介 根據(jù)美國物流協(xié)會定義 AGV Automated Guided Vehicle 是指裝備有電磁或光學導引裝置 能夠按照規(guī)定 的導引路線行駛 具有小車運行和停車裝置 安全保護裝 置以及具有各種移載功能的運輸小車 2 AGV 的特點 無人駕駛 AGV 上裝有自動導向系統(tǒng) 可以保障系統(tǒng) 在不需要人工引航的情況下就能夠沿預定路線自動行使 將貨物或物料自動從起始點運送到目的地 柔性好 自動化程度高和智能化水平高 AGV 的行使 路徑可以根據(jù)倉儲貨位的要求 生產(chǎn)工藝流程等改變而靈 活改變 并且路徑改變的費用與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳 送帶相比非常低廉 AGV 一般配備有裝卸機構(gòu) 可以與其它物流設備自動 接口 實現(xiàn)貨物或物料的裝卸與搬運全過程自動化 可裝備多種聲光報警系統(tǒng) 能通過車載障礙探測系 統(tǒng)在碰撞到障礙物之前自動停車 當其列隊行使或在某一 區(qū)域內(nèi)交叉運行時 具有避免相互碰撞的自控能力 不存 在差錯 因此 AGVS 比其它物料搬運系統(tǒng)更安全 AGV 具有清潔生產(chǎn)的特點 依靠自帶蓄電池提供動力 運行過程中無噪聲 無污染 可以應用在許多要求工作環(huán) 境清潔的場所 與其它物料輸送方式相比 初期投資大 但可以大 幅度降低運行費用 特別是在產(chǎn)品類型和工位較多時 3 AGV 的分類 無人搬運車 Xi an Jiaotong University 5 主要用于完成搬運作業(yè) 采用人力或自動移載裝置將 貨物裝載到小車上 小車行走到指定地點后 再由人力或 自動移載裝置將貨物卸下 從而完成搬運任務 具有自動移載裝置的小車在控制系統(tǒng)的指揮下能夠自 動地完成貨物的取 放以及水平運行的全過程 而沒有移 載裝置的小車只能實現(xiàn)水平方向的自動運行 貨物的取放 作業(yè)需要依靠人力或借助于其它裝卸設備來完成 無人牽引小車 Xi an Jiaotong University 6 主要功能是自動牽引裝載貨物的平板車 僅提供牽引 動力 當牽引小車帶動載貨平板車到達目的地后 自動與 載貨平板車脫開 無人叉車 其基本功能與機械式叉車類似 只是一切動作均由控 制系統(tǒng)自動控制 自動完成各種搬運任務 1 2 AGV 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 1 國外發(fā)展現(xiàn)狀 近年來 AGV 和 AGVS 在日本 美國 德國 比利時 瑞典等國家發(fā)展很快 有的工廠已實現(xiàn)從材料管理到生產(chǎn) 成品全過程的自動引導車系統(tǒng) 特別是日本 AGV 的總臺數(shù) 每年均以 20 的比率增長 世界上第一臺 AGV 是由美國 Barrett 電子公司于 20 世 紀 50 年代初開發(fā)成功的 它是一種牽引式小車系統(tǒng) 可十 分方便地與其他物流系統(tǒng)自動連接 顯著地提高勞動生產(chǎn) 率 極大地提高了裝卸搬運的自動化程度 1954 年英國最 早研制了電磁感應導向的 AGVS 由于它的顯著特點 迅速 得到了應用和推廣 1960 年歐洲就安裝了各種形式 不同水平的 AGVS 220 套 使用了 AGV 1300 多臺 到了 70 年代中期 由于微處 Xi an Jiaotong University 7 理器及計算機技術的普及 伺服驅(qū)動技術的成熟促進了復 雜控制器的改進 并設計出更為靈活的 AGV 1973 年 瑞 典 VOLVO 公司在 KALMAR 轎車廠的裝配線上大量采用了 AGV 進行計算機控制裝配作業(yè) 擴大了 AGV 的使用范圍 70 年 代末 歐洲約裝備了 520 個 AGV 系統(tǒng) 共有 4800 臺小車 1985 年發(fā)展到 10000 臺左右 其應用領域分布為 汽車工 業(yè) 57 柔性制造系統(tǒng) FMS 8 和柔性裝配系統(tǒng) FAS 44 20 世紀 80 年代末 國外的 AGV 達到發(fā)展的成熟階段 此時美國的 AGV 生產(chǎn)廠商從 1983 年的 23 家劇增至 1985 年 的 74 家 1984 年 美國通用汽車公司完成了它的第一個柔 性裝配系統(tǒng) FAS 從此該公司就成為當時 AGV 的最大用戶 1986 年已達 1407 臺 包括牽引式小車 叉車和裝卸小車 1987 年又新增加 1662 臺 美國各公司在歐洲技術的基礎上 將 AGV 發(fā)展到更為先進的水平 他們采用更先進的計算機 控制系統(tǒng) 運輸量更大 移載時間更短 小車和控制器的 可靠性更高 日本在 1963 年首次引進 AGV 其第一家 AGV 工廠于 1966 年由一家運輸設備供應廠商與美國的 Webb 公司合資建 成 1976 年后 日本對 AGV 的發(fā)展給予了高度重視 每年 增加數(shù)十套 AGV 系統(tǒng) 有神鋼電機 平田電機 住友重機 等 27 個主要生產(chǎn)廠商生產(chǎn)幾十種不同類型的 AGV 1981 年 日本的 AGV 總產(chǎn)值為 60 億日元 1985 年已上升到 200 億日 元 平均每年以 20 的速度遞增 1986 年 日本累計安裝 了 2312 個 AGVS 擁有 5032 臺 AGV 到 1990 年日本擁有 AGV 約一萬臺 到 1988 年 日本 AGV 制造廠已達 47 家 如大 福 Fanuc 公司 Murata 村田 公司等 廣泛應用于汽車制 造 機械 電子 鋼鐵 化工 醫(yī)藥 印刷 倉儲 運輸 業(yè)和商業(yè)上 目前 全世界 AGVS 保有量在 16000 套以上 AGV 在 10 萬臺以上 2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 Xi an Jiaotong University 8 我國 AGV 發(fā)展歷程較短 但一直以來不斷加大在這一 領域的投入 以改變我國 AGV 長期依賴進口的局面 經(jīng)過 不懈地努力終于取得了一定的成效 北京起重運輸機械研 究所 清華大學 中國郵政科學院郵政科學研究規(guī)劃院 中國科學院沈陽自動化所 大連組合機床研究所 國防科 技大學和華東工學院都在進行不同類型的 AGV 的研制并小 批投入生產(chǎn) 1976 年 北京起重機械研究所研制出第一臺 AGV 建 成第一套 AGVS 滾珠加工演示系統(tǒng) 隨后又研制出單向運行 載重 500 公斤的 AGV 雙向運行載重 500kg 1000kg 2000kg 的 AGV 開發(fā)研制了幾套較簡單的 AGV 應用系統(tǒng) 1988 年 原郵電部北京郵政科學技術研究所研制了郵 政樞紐 AGV 1991 年起 中科院沈陽自動化研究所 新松機器人自動 化股份研究公司為沈陽金杯汽車廠研制生產(chǎn)了客車 6 臺 AGV 用于汽車裝配線中 可以說是汽車工業(yè)中用得比較成功的 例子 并于 1996 年獲國家科學技術進步三等獎 1992 年 天津理工學院研制了核電站用光學導引 AGV 1995 年 我國的 AGV 技術出口韓國 標志著我國自主 研發(fā)的機器人技術第一次走向了國際市場 1999 年 3 月 27 日 由昆明船舶設備集團有限公司研制 生產(chǎn)的激光導引無人車系統(tǒng)在紅河卷煙廠投入試運行 這 是在我國投入使用的首套激光導引無人搬運車系統(tǒng) 目前國內(nèi)的 AGV 保有量應該在 1000 臺左右 大約有 60 是 國內(nèi)的 AGV 廠家提供的 40 是國外廠家提供的 在國內(nèi) AGV 的技術來源有兩種模式 一種是引進技術 一種是自有知識產(chǎn)權的技術 兩種模式目前都涵蓋 AGV 的 所有技術 技術水平并無多大差別 引進技術主要是瑞典 NDC 的 AGV 控制系統(tǒng)技術 據(jù)了解 NDC 目前在國內(nèi)現(xiàn)有 3 家 合作伙伴 Xi an Jiaotong University 9 1 3 AGV 的應用范圍 AGV 的應用場合很廣泛 研究涉及到多種技術領域 是 一個典型的機電一體化多技術多學科的集成系統(tǒng) 隨著電 子和控制技術的發(fā)展 AGV 的技術也在不斷地進步 正在朝 著性能更優(yōu)越 更廉價 自由度更高 超大型化和微型化 方向發(fā)展 其應用領域也在不斷擴展 并且取得了很好的 效果 一般來說 AGV 的主要應用范圍有如下幾個方面 1 物料搬運 在現(xiàn)代物料搬運中 當使用的人及搬運工具的總成本 與使用 AGV 無人搬運車 的成本基本相當時 AGV 的市場接 受就會自然形成 歐美和日本等發(fā)達國家的人力成本很高 所以 AGV 的使用較為普及 應用遍及各行各業(yè) 目前世界 上約有 2 萬臺各種各樣的 AGV 運行在 2100 座大大小小的倉 庫中 海爾集團于 2000 年投產(chǎn)運行的開發(fā)區(qū)立體倉庫中 9 臺 AGV 組成了一個柔性的庫內(nèi)自動搬運系統(tǒng) 成功地完成 了每天 23400 噸的出入庫貨物和零部件的搬運任務 玉溪 紅塔集團 紅河卷煙廠在應用激光引導的 AGV 完成貨物的 搬運工作 其他行業(yè)如化工的原料及成品 儀器儀表行業(yè)的元器 件 印刷出版業(yè)的紙張 電子工業(yè)的芯片 計算機 食品 工業(yè)的罐頭 飲料 紡織工業(yè)的棉紗 布匹 服裝業(yè)的里 料 面料 衣服 汽車工業(yè)的零部件 冶金工業(yè)中的鋼錠 鋼帶 板材 金融系統(tǒng)的紙幣 硬幣 黃金 藥品制造業(yè) 的原料 成藥 國防如武器彈藥 軍需物資等的搬運 2 柔性裝配線 加工線 Xi an Jiaotong University 10 傳統(tǒng)生產(chǎn)線一般都是由一條連續(xù)的剛性傳送設備組成 短則數(shù)米 長則數(shù)千米 如汽車裝配線 缸體加工線等 存在的突出問題是 要求每一道工序的節(jié)拍統(tǒng)一 否則 就會因任何一道工序的停頓耽誤而影響整條生產(chǎn)線的進程 如缺料 缺件 廢品或出現(xiàn)意外問題 要求廠房很大很 長很高 對于較大較重的要用行車起吊 土建成本高 連續(xù)的生產(chǎn)線隔斷了通道 造成供應線路長 人和車輛 過往不方便 連續(xù)的生產(chǎn)線需要大量設備 投資成本較 高 剛性生產(chǎn)線使得一些本可以同步 交叉進行的工作 失去機會 AGV 出現(xiàn)之后 不僅作為無人自動搬運車輛使用 也可 當作是一個個可移動的裝配臺 加工臺使用 他們既能自 由獨立地分開作業(yè) 又能準確有序地組合銜接 形成沒有 物理隔斷 但是能起動態(tài)調(diào)節(jié)作用 高度柔性的生產(chǎn)線 如轎車總裝線 發(fā)動機裝配線 試車線 機床加工線 家 電生產(chǎn)線等 1974 年瑞典的 Volvo Kalmar 轎車裝配廠為了提高運輸 系統(tǒng)的靈活性 采用基于 AGVS 為載運工具的自動轎車裝配 線 該裝配線由多臺可裝載轎車車體的 AGVS 組成 采用該 裝配線后 裝配時間減少了 20 裝配故障減少 39 投資 回收時間減小 57 勞動了減少了 5 目前 AGV 在世界上 主要的汽車廠 如通用 豐田 克萊斯勒 大眾等公司的 制造和裝配線上得到了普遍應用 3 特殊場合用 AGV 無人自動搬運優(yōu)勢 解決了一些不適宜人在其中生 產(chǎn)或工作的特殊環(huán)境問題 如核材料 危險品 農(nóng)藥 有 毒物品 腐蝕性物品 生物物品 易燃易爆物品 等 在 鋼鐵廠 AGV 用于爐料運送 減輕了工人的勞動強度 在核 電站和利用核輻射進行保鮮儲存的場所 AGV 用于物品的運 送 避免了危險的輻射 在膠卷和膠片倉庫 AGV 可以在黑 暗的環(huán)境中 準確可靠地運送物料和半成品 Xi an Jiaotong University 11 國內(nèi)使用 AGV 比較多的行業(yè)主要有煙草行業(yè)和汽車行 業(yè) 已有 20 多家采用了 AGV 煙草行業(yè)由于利潤豐厚 是 AGV 應用最多的領域 約占 AGV 銷售總量的一半左右 AGV 在汽車行業(yè)雖有應用但數(shù)量并不多 因為我國汽車企業(yè)規(guī) 模小 利潤比較薄 其他行業(yè)雖然也有 AGV 應用的需求 但是總體來看 國內(nèi) AGV 的應用范圍還比較窄 技術和需 求還不是很成熟 需要 AGV 的生產(chǎn)企業(yè)做進一步的引導 同時開發(fā)出適應不同行業(yè)的 AGV 系統(tǒng)以提高相應行業(yè)的生 產(chǎn)自動化程度和生產(chǎn)效率 1 4 AGV 的發(fā)展趨勢分析 1 AGV 的技術水平將日益提高 現(xiàn)代 AGV 技術的最顯著特征是具有智能化 車載計算 機的硬軟件技術日益強大 使 AGV 具有從網(wǎng)絡 無線或紅 外線信號接受裝置接收調(diào)度中心或客戶指令 自動導引 自動行駛 優(yōu)化路線 自動作業(yè) 運行管理 車輛調(diào)度 安全避碰 自動充電 自動診斷等功能 實現(xiàn)了 AGV 的智 能化 信息化 數(shù)字化 網(wǎng)絡化 柔性化 敏捷化 節(jié)能 化 綠色化 現(xiàn)代 AGV 是 24 小時不知疲倦的聰明車輛 僅 在任務間隙時隨機進行短時充電 能主動 自序 有節(jié) 拍按最安全 快捷的路線執(zhí)行作業(yè) 2 AGV 的動力性能將更趨強勁 AGV 設計的難點之一是其動力源裝置的設計 動力源的 功率大小直接影響 AGV 的功用 而動力源的體積大小直接 影響整車的體積及外觀造型 傳統(tǒng)的 AGV 采用鉛酸電池 能量密度小 體積大 隨 著電池技術的發(fā)展 今年來電池逐步由高能酸性電池發(fā)展 到開始采用高能堿性電池 以提高環(huán)保性能 大幅提高充 放電比 目前由充電時間 放電時間比為 1 1 提高到現(xiàn)在 的 1 12 大幅縮短了 AGV 的待機充電的時間 Xi an Jiaotong University 12 動力電池性能及充放電技術的進步 使得現(xiàn)代 AGV 的 動力性能普遍提高 運載能力與行駛特性進一步優(yōu)化 3 AGV 的綜合技術將逐步機器人化 AGV 本身就是一種移動機器人 是一個集環(huán)境感知 動 態(tài)決策與規(guī)劃 行為控制與執(zhí)行等多功能于一體的綜合系 統(tǒng) 它集中了傳感器技術 機械工程 電子工程 計算機 工程 自動化控制工程以及人工只能等多學科的研究成果 代表機電一體化的最高成就 是目前科學技術發(fā)展最活躍 的領域之一 AGV 的機器人化一直是 AGV 研究的熱點技術 實際上 在機器人發(fā)展的整個過程中 其相關技術都先后在 AGV 中 得到了應用 如智能移動機器人技術涉及到的機器人導航 與定位 路徑規(guī)劃 運動控制等 均在 AGV 中得到了體現(xiàn) 使得現(xiàn)代 AGV 無論是專項技術還是綜合性能 均得到了普 遍提高 并仍將繼續(xù)提高 由于 AGV 的機器人化 現(xiàn)代 AGV 已不僅僅是一種沿固定路 徑行駛的搬運工具 幾乎可以適合于各種固定的或不固定 的運輸場所 4 AGV 的應用將日益普遍 由于現(xiàn)代化生產(chǎn)觀念日益受到重視 對生產(chǎn)線運行 物流系統(tǒng)的柔性要求越來越高 在產(chǎn)品換型 多種產(chǎn)品混 合生產(chǎn)線運行 調(diào)整產(chǎn)量 重新組合生產(chǎn)線等方面 AGV 必 將得到迅速發(fā)展和普及應用 這不僅是現(xiàn)代化工業(yè)迅速發(fā) 展的需要 更主要是由 AGV 本身所獨具的優(yōu)越性決定的 1 5 AGV 的市場前景分析 1 AGV 經(jīng)濟效益分析 AGV 作為一種成熟的技術和產(chǎn)品在發(fā)達國家已經(jīng)廣泛應 用 對企業(yè)提高生產(chǎn)效率 降低成本 提高產(chǎn)品質(zhì)量 提 高企業(yè)的產(chǎn)品管理水平起到了顯著的作用 Xi an Jiaotong University 13 隨著工業(yè)自動化的發(fā)展 國內(nèi)的應用和需求越來越強 烈 已經(jīng)大約有千臺 AGV 在使用 而且市場在逐步擴大 根據(jù)市場初步分析 今后 5 年內(nèi) 國內(nèi)各行業(yè)對 AGV 需求 量可達數(shù)千臺 年產(chǎn)值接近 2 億元 經(jīng)濟效益十分可觀 2 AGV 市場前景分析 物流是 企業(yè)的第三利潤源泉 是 經(jīng)濟領域尚未 被開發(fā)的黑大陸 它可以為企業(yè)帶來巨大的效益 目前 航空領域 印刷行業(yè) 煙草行業(yè) 摩托車行業(yè) 汽車行業(yè) 家用電器行業(yè)等眾多企業(yè)已經(jīng)或者即將投入巨資建立自己 的自動化倉儲物流體系 作為物流系統(tǒng)中的重要組成部分 AGV 已經(jīng)在中國的印刷行業(yè) 羊城晚報 四川日報 汽車 行業(yè) 金杯汽車 上海通用 家電行業(yè) 海爾 煙草行 業(yè) 上海煙廠 云南紅塔 得到廣泛應用 未來更是有廣 闊的市場前景 Xi an Jiaotong University 14 二 總體方案設計 2 1 設計方案概述 小車采用前輪驅(qū)動 兩個直流電機分別驅(qū)動 通過轉(zhuǎn)速 的差異來實現(xiàn)轉(zhuǎn)彎 后輪采用兩個隨動自由輪 小車車身前 及兩側(cè)安置有 4 個紅外線傳感器用于循 跡 另有兩個個紅外線傳感器用于避障 當發(fā)現(xiàn)前面有障 礙物時 AGV 小車能自動停止 并不停檢測障礙 當沒有障 礙時再前進 AGV 小車由傳感器部分 機械結(jié)構(gòu) 驅(qū)動部分和控制部 分組成 2 2 傳感器部分初步設計 考慮到現(xiàn)實生產(chǎn)中大部分 AGV 小車的實際工作環(huán)境 以及成本因素 本方案采用光學控制帶引導方式來實現(xiàn)對 AGV 小車的引導 2 3 機械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動部分初步設計 機械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動部分包括車體 傳動部分 蓄電池 車輪及轉(zhuǎn)向裝置 電機 考慮到車體的承載能力 車體采 用鋼構(gòu)件焊接而成 其外殼為 1mm 3mm 的鋼板或鋁合金板 Xi an Jiaotong University 15 車架空間安置與驅(qū)動和轉(zhuǎn)向直接有關或重量較大的部件 如 蓄電池 以利于機械結(jié)構(gòu)設計和降低車體重心 重心越低 越有利于抗傾翻 蓄電池采用 24v 直流工業(yè)蓄電池 車輪 及轉(zhuǎn)向裝置采用差速型驅(qū)動 即兩臺電機各置于左 右兩 邊 利用兩臺電機的動作與兩輪差速的方式達到左右轉(zhuǎn) 前進或停止 差速型電機選用直流減速電機 結(jié)構(gòu)簡單 2 4 控制部分初步設計 采用 52 單片機控制 1 STC89C52 簡介 STC89C52 是 STC 公司生產(chǎn)的一種低功耗 高性能 CMOS8 位微控制器 具有 8K 在系統(tǒng)可編程 Flash 存儲器 STC89C52 使用經(jīng)典的 MCS 51 內(nèi)核 但做了很多的改進使得 芯片具有傳統(tǒng) 51 單片機不具備的功能 在單芯片上 擁有 Xi an Jiaotong University 16 靈巧的 8 位 CPU 和在系統(tǒng)可編程 Flash 使得 STC89C52 為 眾多嵌入式控制應用系統(tǒng)提供高靈活 超有效的解決方案 具有以下標準功能 8k 字節(jié) Flash 512 字節(jié) RAM 32 位 I O 口線 看門狗定時器 內(nèi)置 4KB EEPROM MAX810 復 位電路 3 個 16 位定時器 計數(shù)器 4 個外部中斷 一個 7 向量 4 級中斷結(jié)構(gòu) 兼容傳統(tǒng) 51 的 5 向量 2 級中斷結(jié)構(gòu) 全雙工串行口 另外 STC89C52 可降至 0Hz 靜態(tài)邏輯操作 支持 2 種軟件可選擇節(jié)電模式 空閑模式下 CPU 停止工 作 允許 RAM 定時器 計數(shù)器 串口 中斷繼續(xù)工作 掉 電保護方式下 RAM 內(nèi)容被保存 振蕩器被凍結(jié) 單片機一 切工作停止 直到下一個中斷或硬件復位為止 最高運作 頻率 35MHz 6T 12T 可選 2 STC89C52 單片機特性 STC89C52RC 單片機 8K 字節(jié)程序存儲空間 512 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間 內(nèi)帶 2K 字節(jié) EEPROM 存儲空間 可直接使用串口下載 AT89S52 單片機 8K 字節(jié)程序存儲空間 256 字節(jié)數(shù)據(jù)存儲空間 自帶 2KB 的 EEPROM 存儲空間 3 參數(shù) 1 增強型 8051 單片機 6 時鐘 機器周期和 12 時鐘 機器周期可以任意 選擇 指令代碼完全兼容傳統(tǒng) 8051 2 2 工作電壓 5 5V 3 3V 5V 單片機 3 8V 2 0V 3V 單片機 3 工作頻率范圍 0 40MHz 相當于普通 8051 的 0 80MHz 實際工作 頻率可達 48MHz 4 用戶應用程序空間為 8K 字節(jié) Xi an Jiaotong University 17 5 片上集成 512 字節(jié) RAM 6 通用 I O 口 32 個 復位后為 P0 P1 P2 P3 是準雙向口 弱上拉 P0 口是漏極開路輸出 作為總線擴 展用時 不用加上拉電阻 作為 I O 口用時 需加上拉電 阻 7 ISP 在系統(tǒng)可編程 IAP 在應用可編程 無 需專用編程器 無 需專用仿真器 可通過串口 RxD P3 0 TxD P3 1 直接下載用戶程 序 數(shù)秒即可完 成一片 8 具有 EEPROM 功能 9 共 3 個 16 位定時器 計數(shù)器 即定時器 T0 T1 T2 10 外部中斷 4 路 下降沿中斷或低電平觸發(fā)電路 Power Down 模式可 由外部中斷低電平觸發(fā)中斷方式喚醒 11 通用異步串行口 UART 還可用定時器軟件實 現(xiàn)多個 UART 12 工作溫度范圍 40 85 工業(yè)級 0 75 商業(yè)級 13 PDIP 封裝 Xi an Jiaotong University 18 三 傳感器部分設計 TCRT5000 光電傳感器模塊是基于 TCRT5000 紅外光電傳 感器設計的一款紅外反射式光電開關 傳感器采用高發(fā)射 功率紅外光電二極管和高靈敏度光電晶體管組成 輸出信 號經(jīng)施密特電路整形 穩(wěn)定可靠 應用場合 1 電度表脈沖數(shù)據(jù)采樣 2 傳真機碎紙機紙張檢測 3 障礙檢測 4 黑白線檢測 基本參數(shù) 1 外形尺寸 長 32mm 37 mm 寬 7 5mm 厚 2mm 2 工作電壓 DC 3V 5 5V 推薦工作電壓為 5V 3 檢測距離 1mm 8mm 適用 焦點距離為 2 5mm 模塊原理和應用 傳感器的紅外發(fā)射二極管不斷發(fā)射紅外線 當發(fā)射出 的紅外線沒有被反射回來或被反射回來但強度不夠大時 Xi an Jiaotong University 19 光敏三極管一直處于關斷狀態(tài) 此時模塊的輸出端為低電 平 指示二極管一直處于熄滅狀態(tài) 被檢測物體出現(xiàn)在檢 測范圍內(nèi)時 紅外線被反射回來且強度足夠大 光敏三極 管飽和 此時模塊的輸出端為高電平 指示二極管被點亮 我們采用的光電傳感器為 TCRT5000 它的是采用高發(fā) 射功率紅外光電二極管和高度靈敏光電晶體管組成 其檢 測距離在 6mm 14mm TCRT50000 傳感器原理圖 Xi an Jiaotong University 20 TRRT5000 電路連接圖 四 機械結(jié)構(gòu)及驅(qū)動部分設計 4 1 車體的設計 車體框架是裝配 AGV 其他零部件的主要支撐裝置 是 運動中的主要部件之一 主要分為主框架和副框架兩個部 分 主框架為立體型框架結(jié)構(gòu) 用于安裝各種控制和通訊 設備 副框架則安裝輪子 各種傳感器和驅(qū)動電機 主框 架和副框架用可拆卸聯(lián)接 便于安裝和拆卸 總的來說 AGV 車架相當于汽車底盤 是 AGV 機械部分的關鍵 車架設計 及工藝的合理性直接影響 AGV 的定位精度 應滿足的主要 條件如下 Xi an Jiaotong University 21 車體的強度和剛度必須滿足小車承載及運行加速時 的要求 在保證車體有足夠剛度的條件下 盡量減輕車體的 重量 以提高有效承載重量 盡量降低車體重心 提高整車的抗傾翻能力 車體的外廓不應有突出部分 以防止碰撞其他物 體 根據(jù)以上所述要求 并能更好地滿足實際任務的需要 AGV 整體尺寸設計為 1 0 4 0 4 m 長 寬 高 除 AGV 車體 以外的其他輔助系統(tǒng)的安裝直接影響著小車的驅(qū)動和轉(zhuǎn)向 AGV 車體重心越低 越有利于抗傾翻 4 2 車輪及轉(zhuǎn)向裝置選擇 小車采用差速轉(zhuǎn)向控制 因此每個驅(qū)動輪都有獨立的 驅(qū)動電機 為了使系統(tǒng)運行可靠并且維護方便 本系統(tǒng)采 用兩個減速直流電機作為驅(qū)動電機 4 3 電機的選擇 假設設計的 AGV 原理樣車總載重為 250kg 最高時速設 定為 1m s 正常運行時速設定為 0 8m s 4 3 1 AGV 行駛阻力的計算 AGV 在水平道路上等速行駛時必須克服來自地而的滾動 阻力和來自空氣的空氣阻力 滾動阻力以符號表示 空氣 阻力以符號表示 當 AGV 在坡道上行駛時 還必須克服重 力沿坡道的分力 稱為坡度阻力 以符號表示 AGV 加速行 駛需要克服的阻力稱為加速阻力 以符號表示 因此車輛 行駛的總阻力為 4 1 1 AGV 的滾動阻力的計算 4 2 Xi an Jiaotong University 22 式中 滾動阻力系數(shù) 即車輪在一定條件下滾動 時所需的推力與車輪負荷之比 即單位車輛重力所需的推 力 滾動阻力系數(shù)由實驗確定 它與路面的種類 行駛車 速以及車輪的構(gòu)造 材料等有關 考慮到 AGV 在工廠運行 路而一般為瀝青或混凝土路 面 參考有關數(shù)據(jù)可知 0 018 0 020 實際取 0 0196 設計其總質(zhì)量為 m 250kg 代入公式 4 2 得滾 動阻力為 2 加速阻力的計算 AGV 在加速行駛的過程中 需要克服其質(zhì)量加速運動時 的慣性力 即加速阻力 Fj 設 AGV 從原地起步經(jīng)過的位移 S lm 時 其車速達到 1 Om s 則 AGV 的加速度為 故加速阻力為 3 坡度阻力的計算 AGV 工作場合的道路狀況一般較好 坡度較小 坡度阻 力忽略不計 AGV 小車不同于道路行駛的高速車輛 AGV 的最高時速 一般為 1m s 因此空氣阻力對 AGV 行駛的影響可忽略不計 因此根據(jù) 4 1 式 AGV 總的運動阻力為 由于最高速度為 1m s 故需要電機的功率為 P F V 173W 故電機參數(shù)為 P 173w 車輪半徑 R 0 125m 額定轉(zhuǎn) 速 n 62rpm 峰值轉(zhuǎn)速 77rpm 峰值轉(zhuǎn)矩 21N m 故選用 57BLF 1830NBB RV3030 型電機 搭配渦輪減速器 參數(shù)及 Xi an Jiaotong University 23 外形尺寸如下 電機選型表 電機外形尺寸圖 驅(qū)動輪 前輪 選用孔徑 25mm 外徑 125mm 的 AGV 小 車專用輪 Xi an Jiaotong University 24 AGV 專用輪尺寸圖 AGV 專用輪外形圖 后輪選用兩個直徑 125mm 的萬向輪 Xi an Jiaotong University 25 萬向輪外形圖 4 4 驅(qū)動部分校核計算 1 運動速度的校核 確保車輛有足夠驅(qū)動力的同時也要有較高的工作速度 如前所述車輪半徑 R 0 125m 電機轉(zhuǎn)速 n 62r min 則 雖然 0 81m s 大于預期設定的速度值 但我們可以控制 小車低速行駛 故可以選用該電機 2 驅(qū)動能力的校核 車輪半徑 R 0 125m 功率為 P 310W 則車輪的驅(qū)動力矩為 310 1 310N 由于 310 301 所以能保證車輛的正常起動 并有一定的驅(qū) 動力儲備 3 啟動時加速度的校核 啟動時的驅(qū)動阻力為 Fn 48N 電機到車輪所發(fā)出的 驅(qū)動力為 310N Xi an Jiaotong University 26 則加速度為 高于最初預計的加速度 這說明設計完全能夠達到預期的 加速能力 經(jīng)過上述計算 確定 57BLF 1830NBB RV3030 型電機符 合要求 4 5 蓄電池的選擇 目前 AGV 大多使用鎳鎘蓄電池 鎳氫蓄電池 鋰電池 和鉛酸蓄電池 下面就對以上幾種類型的電池進行簡單比 較 1 鎳鎘蓄電池 內(nèi)阻小 可供大電流放電 放電時電壓變化小與其他 種類電池相比之下 鎳鎘電池可耐過充電或放過電 操作 簡單方便放電電壓依據(jù)其放電電流多少有些差異 大體上 是 1 2V 左右鎳鎘電池的放電終止電壓為 1 OV cell 實 際使用溫度范圍在 20 60 在此范圍內(nèi)可進行放電 可重復 500 次以上的充放電 2 鎳氫蓄電池 鎳氫電池能量比鎳鎘電池大二倍 用專門的充電器充電 可在一小時內(nèi)快速充電 自放電特性比鎳鎘電池好 充電后 可保留更長時間 可重復 500 次以上的充放 3 鋰電池 擁有高能量密度 與高容量鎳鎘電池相比 體積能量 是其 1 5 倍 能量密度是其 2 倍 高電壓 平均使用電壓 為 3 6V 是鎳鎘電池 鎳氫電池的 3 倍 使用電壓平坦并 且高容量 廣泛的使用溫度 200C 600C 充放電壽命長 經(jīng)過 500 次放電后其容量至少還有 70 以上由于鋰電池具備 了能量密度高電壓高 工作穩(wěn)定等特點 4 鉛酸蓄電池 鉛酸電池是一種使用最廣泛的電池 它以海綿狀的鉛作 為負極 二氧化鉛作為正極 我們把這二種物質(zhì)稱為活性 Xi an Jiaotong University 27 物質(zhì) 用硫酸水溶液作為電解液 它們共同參與電池的電 化學反應 鉛酸蓄電池具有良好的可逆性 電壓特性平穩(wěn) 使用壽命長 適用范圍廣 原材料豐富 且可再生使用 及造價低廉等優(yōu)點 主要應用在交通運輸 礦山 港口 國防 計算機 科研等國民經(jīng)濟各個領域 是社會生產(chǎn)經(jīng) 營活動和人類生活中不可缺少的產(chǎn)品 經(jīng)過以上對蓄電池優(yōu)缺點的對比 我們選擇用 1 塊 20Ah 的鋰電池構(gòu)成電源 其輸出電壓為 24V 蓄電池布置 在承載車身內(nèi) 總重量為 3 6kg 所選鋰電池參數(shù) 4 6 總體機械結(jié)構(gòu)設計及建模 Xi an Jiaotong University 28 AGV 小車三維模型圖 控制模塊 直徑 125mm 的萬向輪 2 載物臺 工字鋼主體框架 循跡光電傳感器為 TCRT5000 4 避障傳感器 2 57BLF 1830NBB RV3030 型電機及渦輪減速器 2 外徑 125mm 的 AGV 專用輪 2 20Ah 的鋰電池 Xi an Jiaotong University 29 AGV 小車三維模型仰視圖 AGV 小車三維模型側(cè)視圖 Xi an Jiaotong University 30 AGV 小車主體部分三維圖 AGV 小車二維工程圖 Xi an Jiaotong University 31 五 控制部分設計 5 1 電源模塊 電源模塊是根據(jù)需要將電池供給的電壓轉(zhuǎn)換成我們實 際需要的電壓為電路供電 我們小組設計的電源模塊可以 將鋰電池提供的 24V 電壓進行轉(zhuǎn)換 同時輸出 24V 和 5V 電 壓 分別向驅(qū)動電路和單片機進行供電 電源電路模擬仿真圖 5 2 驅(qū)動模塊 驅(qū)動模塊主要為驅(qū)動電路 位于主電路和控制電路之 間 用來對控制電路的信號進行放大的中間電路 即放大 控制電路的信號使其能夠驅(qū)動功率晶體管 驅(qū)動電路的 基本任務 就是將信息電子電路傳來的信號按照其控制目 標的要求 轉(zhuǎn)換為加在電力電子器件控制端和公共端之間 可以使其開通或關斷的信號 我們的驅(qū)動電路主要是驅(qū)動 直流減速電機進行工作 Xi an Jiaotong University 32 電源電路模擬仿真圖 電機驅(qū)動電路的芯片選用的是 L298N 產(chǎn)品 其內(nèi)部含 有 4 通道邏輯驅(qū)動電路 是一種二相和四相電機的專用驅(qū) 動器 即內(nèi)含二個 H 橋的高電壓大電流雙橋式驅(qū)動器 接 收標準的 TTL 邏輯電平信號 可驅(qū)動 46V 2A 以下的電機 OUT1 OUT2 OUT3 OUT4 之間分別接小車的兩個驅(qū)動 電機 IN1 IN2 IN3 IN4 引腳從單片機接輸入控制電平 控制兩個電機的正反轉(zhuǎn) ENA ENB 的輸入信號控制電機的轉(zhuǎn)速 單片機的輸入情況不同所對應的小車運動狀態(tài)不同 其情況如下 左電機 右電機 IN1 IN2 IN3 IN4 左電機 右電機 小車運動狀 態(tài) 1 0 1 0 正轉(zhuǎn) 正轉(zhuǎn) 前行 1 0 0 0 正轉(zhuǎn) 停 左轉(zhuǎn) 0 0 1 0 停 正轉(zhuǎn) 右轉(zhuǎn) 0 0 0 0 停 停 停止 Xi an Jiaotong University 33 以下為 AGV 小車的行走策略 直線行走策略 走直線的時候 位于地面的磁條導航線應該全部位于 磁導航傳感器的正下方 如果出現(xiàn)某一部分磁條不在傳感 器正下方 則傳感器會根據(jù)磁場的方向發(fā)出控制信號來控 制左邊或者右邊的電機加速來使 AGV 小車向右或者向左轉(zhuǎn) 從而使詞條導航線重新回到傳感器的下方 岔路口行走策略 在分叉的地方設置地標 當行駛到岔路口處 地標傳 感器就能識別地標并發(fā)出轉(zhuǎn)彎的指令 控制電機轉(zhuǎn)速來實 現(xiàn)向某一個方向轉(zhuǎn)彎 控制策略 小車從起點或終點出發(fā)后 每隔 50ms 讀取一次 P1 口 若前方有障礙物 即 P1 4 腳或 P1 5 腳檢測到反射信 號 則機器人原地待命 若到達終點或起點 則機器人 開始裝料或卸料工作 否則 機器人進行正常的尋線行 駛 對于電機的調(diào)速 我們采用 PWM 調(diào)速的方法 其原理 就是控制開關管在一個周期內(nèi)的導通時間 導通時間的不 同即占空比的不同 就會導致電機兩端的平均電壓不同 電機的轉(zhuǎn)速是與電機兩端的電壓成正比的 因此電機的轉(zhuǎn) 速就與占空比成正比 占空比越大 電機轉(zhuǎn)的越快 小車 的速度就不同 PWM 實現(xiàn)調(diào)速簡單 而且范圍大 5 3 循跡模塊 我們是通過紅外探測法來實現(xiàn)小車的自動循跡功能的 紅外探測法 即利用紅外線在不同顏色的物理表面具有不 同的反射性質(zhì)的特點 在小車行駛過程中不斷地向地面發(fā) 射紅外光 當紅外光遇到白色地面時發(fā)生漫發(fā)射 反射光 被裝在小車上的接收管接收 經(jīng)過循跡電路的轉(zhuǎn)換 OUT 輸 出端為低電平也就是 0 如果遇到黑線則紅外光被吸收 則 小車上的接收管接收不到信號 OUT 就輸出端為高電平也就 Xi an Jiaotong University 34 是 1 從而實現(xiàn)信號的檢測 循跡模塊電路模擬仿真圖 我們采用的光電傳感器為 TCRT5000 它的是采用高發(fā) 射功率紅外光電二極管和高度靈敏光電晶體管組成 其檢 測距離在 6mm 14mm 5 4 避障模塊 實際的環(huán)境中 雖然 AGV 小車的軌跡已經(jīng)完全限定 但不可避免的會在小車路線上出現(xiàn)障礙物 這就要求我們 的小車必須有避障功能 避障模塊的選擇如下圖 該傳感器模塊對環(huán)境光線適應能力強 其具有一對紅 外線發(fā)射與接收管 發(fā)射管發(fā)射出一定頻率的紅外線 當 檢測方向遇到障礙物 反射面 時 紅外線反射回來被接 收管接收 經(jīng)過比較器電路處理之后 信號輸出接口輸出 數(shù)字信號 一個低電平信號 有效距離范圍 2 80cm 工 作電壓為 3 3V 5V 該傳感器的探測距離可以通過電位器調(diào) 節(jié) 具有干擾小 便于裝配 使用方便等特點 可以廣泛 應用于機器人避障 避障小車 流水線計數(shù)及黑白線循跡 等眾多場合 避障傳感器基本原理 和循跡傳感器工作原理基本相 同 利用物體的反射性質(zhì) 在小車的正前方安上避障用的傳感器 在一定范圍內(nèi) 如果沒有障礙物 發(fā)射出去的紅外線 因為傳播距離越遠 Xi an Jiaotong University 35 而逐漸減弱 最后消失 如果有障礙物 紅外線遇到障礙 物 被反射到達傳感器接收頭 傳感器檢測到這一信號 就可以確認正前方有障礙物 并送給單片機 單片機進行 一系列的處理分析 有障礙物和沒障礙物時 此電路的輸出只有兩種輸出 狀態(tài) 當沒有障礙物時 直接前行 當有障礙物時 因為 超市里邊一般障礙物都是人 人都是在活動的 而且小車 也不可能離開軌跡 所以小車只需停止在原地等待 再次 進行避障檢測 進行判斷執(zhí)行 一般幾秒鐘人就會離開 小車就會繼續(xù)前行 原理流程圖如下 避障原理圖 5 5 主控制模塊 控制模塊是小車的大腦 主要是通過 STC89C52RC 單片 機作為控制中樞 對采集信號進行分析 控制協(xié)調(diào)檢測避 礙 檢測循跡 檢測制動等功能 同時控制電機速度和起 停 其原理圖如下 Xi an Jiaotong University 36 主控模塊原理圖 電路圖如下 主控制模塊電路模擬仿真圖 Xi an Jiaotong University 37 Xi an Jiaotong University 38 六 項目總結(jié)與感悟 都說機械這個專業(yè)是個萬金油的專業(yè) 什么好像都會 什么好像都不精 確實 自從學了專業(yè)課以后我就有這個 感受 感覺我們正在做的事情都是別的專業(yè)深入研究的內(nèi) 容 比如編程序 開發(fā)軟件 設計電路 分析受力 一度我非常擔心我們專業(yè)會在以后毫無競爭力 因為你編 程序肯定比不過學軟件的 設計電路肯定比不過學電子的 分析受力肯定比不過學力學的 但是 這學期學了這門機 電一體化的課 加上做了這個 AGV 小車的設計方案以后 我漸漸發(fā)現(xiàn)其實機械專業(yè)是有它的獨一無二的地方的 就 像老師講的那樣 我們不需要自己完完全全的研究透徹單 片機到底是個什么原理 因為那是學電的學生要研究的 我們注重實際的工程問題 只要能夠在工程實際中運用單 片機來為我們服務就行了 學機械這個專業(yè)就是要將一切能夠利用的資源利用起 來 然后用自己的專業(yè)知識來解決實際的工程問題 我在 做 AGV 小車的設計的時候就發(fā)現(xiàn)這個東西不是學電的學生 不是學軟件的學生能夠做得出來的 我們就像一個指揮者 將所有的軍隊排兵布陣 然后讓每個士兵都能夠發(fā)揮出它 的作用 這樣才能夠獲得勝利 所以這個課程設計讓我明 白了機械專業(yè)絕對不是萬金油的專業(yè) 也絕對不是任何專 業(yè)能夠代替的 我們將來就是其他所有人的 指揮官 作為機電一體化設計的項目 我們在過程中分別經(jīng)歷 了市場調(diào)研 目標規(guī)劃 整體設計 機械結(jié)構(gòu)設計和電路 控制設計 再加上最后的文檔編輯 但是由于我們?nèi)狈Ω?個方面的經(jīng)驗 所以我們針對的目標比較現(xiàn)實 希望用最 基本的器件 實現(xiàn)一個 AGV 自動引導小車的基本功能 過 程中 我們學習了老師推薦的個人軟件 比如 PROE 做三 維結(jié)構(gòu)建模 ANSYS 做結(jié)構(gòu)受力分析 PROTUES 做電路設計 C 做控制程序編寫等 對我們的專業(yè)能力有很大的提升 同時 也為畢設打下一定的基礎 總體說來 本門課程給我們最大的收獲還是一個產(chǎn)品 Xi an Jiaotong University 39 設計的流程 我們從做的過程中明白了調(diào)研 目標 分工 整合 總結(jié)的重要性 同時 我們明白了創(chuàng)新的基礎是專 業(yè)技能的熟悉 像我們現(xiàn)在還處于初學的水平 想要創(chuàng)新 的話難度非常大 就算有想法 也不容易實現(xiàn) 還有一個 強烈的感受就是機械產(chǎn)品的設計要遵守很多的標準 不能 瞎創(chuàng)新 應該在同一的標準和基本的體系下去創(chuàng)新 而且 很多時候選用標準件能夠很大程度上減少產(chǎn)品設計的工作 量 增加產(chǎn)品的實用性 最后就是對團隊協(xié)作的感想 一個整體的項目 有些 事可以分工合作 而有些事必須大家都有所參與 利于產(chǎn) 品調(diào)研和目標制定 如果組員都不了解這項產(chǎn)品 他肯定 做不好自己的一些工作或者不能與組員同步 同時 一個 項目的完善性必須靠所有人員的努力 每個人都會疏忽一 些事 協(xié)作才能完善一個項目 Xi an Jiaotong University 40 七 參考文獻 1 趙衛(wèi)軍 機械設計基礎課程設計 北京 科學出版社 2010 年 11 月 2 張辰貝西 自動導航車 AGV 發(fā)展綜述 南京 南京航 空航天大學 信息科學與技術學院 2010 年 3 常健 吳成東 李斌 移動機器人避障方法綜述 儀器 儀表學報第 31 卷第八期增刊 2010 年 8 月 4 STC89C52RC 單片機用戶手冊 百度文庫 5 寧慧慧 智能小車運動軌跡的控制方法研究 山西 中北大學碩士學位論文 2010 年 6 張自紅 付偉 羅瑞 C51 單片機基礎及編程應用 北 京 中國電力出版社 2012 年 10 月第一版 7 曹衛(wèi)芳 基于 MCS51 系列單片機的通用控制模塊的研究 山東 山東科技大學碩士論文 2005 年 5 月 8 劉建清 輕松玩轉(zhuǎn) 51 單片機 北京 北京航天航空大 學 2011 年 3 月第一版 9 劉建清 輕松玩轉(zhuǎn) 51 單片機 C 語言 北京 北京航天 航空大學 2011 年 3 月第一版 10 賀哲榮 黃金波 AT89S51 單片機硬件設計與編程實例 北京 中國電力出版社 2012 年 7 月第一版 11 protues 使用教程 百度文庫 Xi an Jiaotong University 41 八 附錄 8 1 車體結(jié)構(gòu) ANSYS 仿真報告 Project First Saved Tuesday June 10 2014 Last Saved Tuesday June 10 2014 Product Version 14 5 7 Release Save Project Before Solution No Save Project After Solution No Xi an Jiaotong University 42 Contents Units Model C4 o Geometry Parts o Coordinate Systems o Connections Contacts Contact Regions o Mesh o Static Structural C5 Analysis Settings Loads Solution C6 Solution Information Results Material Data o Structural Steel Units TABLE 1 Unit System Metric m kg N s V A Degrees rad s Celsius Angle Degrees Rotational Velocity rad s Temperature Celsius Model C4 Geometry TABLE 2 Model C4 Geometry Object Name Geometry State Fully Defined Definition Xi an Jiaotong University 43 Source C Users Administrator Desktop AGV 模型2 222 sldasm Type SolidWorks Length Unit Meters Element Control Program Controlled Display Style Body Color Bounding Box Length X 0 562 m Length Y 0 22284 m Length Z 1 003 m Properties Volume 1 2244e 002 m Mass 96 114 kg Scale Factor Value 1 Statistics Bodies 45 Active Bodies 45 Nodes 150761 Elements 77590 Mesh Metric None Basic Geometry Options Solid Bodies Yes Surface Bodies Yes Line Bodies No Parameters Yes Parameter Key DS Attributes No Named Selections No Material Properties No Advanced Geometry Options Use Associativity Yes Coordinate Systems No Reader Mode Saves Updated File No Use Instances Yes Smart CAD Update No Attach File Via Temp File Yes Temporary Directory C Users Administrator AppData Local Temp Analysis Type 3 D Mixed Import Resolution None Decompose Disjoint Geometry Yes Xi an Jiaotong University 44 Enclosure and Symmetry Processing Yes TABLE 3 Model C4 Geometry Parts Object Name qudonglunzhou 1 dianji 2 caogang 2 caogang1 1 caogang 1 State Meshed Graphics Properties Visible Yes Transparency 1 Definition Suppressed No Stiffness Behavior Flexible Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperature By Environment Material Assignment Structural Steel Nonlinear Effects Yes Thermal Strain Effects Yes Bounding Box Length X 0 146 m 6 968e 002 m 5 2079e 002 m 0 3 m 5 2079e 002 m Length Y 1 5e 002 m 0 1015 m 3 7858e 002 m 3 2e 002 m 3 7858e 002 m Length Z 1 6903e 002 m 0 18 m 1 m 5 e 002 m 1 m Properties Volume 2 6761e 005 m 7 4737e 004 m 6 2231e 004 m 1 4968e 004 m 6 2231e 004 m Mass 0 21007 kg 5 8669 kg 4 8851 kg 1 175 kg 4 8851 kg Centroid X 0 46424 m 9 6014e 002 m 0 43538 m 0 26036 m 8 538e 002 m Centroid Y 9 6983e 002 m 5 8904e 002 m 4 5492e 002 m 5 0406e 002 m 4 5492e 002 m Centroid Z 0 13969 m 0 18711 m 0 51434 m 0 99061 m 0 51434 m Moment of Inertia Ip1 3 7307e 004 kg m 1 8451e 002 kg m 0 41859 kg m 8 9401e 003 kg m 0 41859 kg m Xi an Jiaotong University 45 Moment of Inertia Ip2 3 7256e 004 kg m 1 6671e 002 kg m 0 41944 kg m 9 273e 003 kg m 0 41944 kg m Moment of Inertia Ip3 6 1044e 006 kg m 5 2496e 003 kg m 2 4832e 003 kg m 5 3527e 004 kg m 2 4832e 003 kg m Statistics Nodes 820 52223 3222 1606 3222 Elements 402 30512 1721 264 1721 Mesh Metric None TABLE 4 Model C4 Geometry Parts Object Name chelunjia 4 chelunjia 3 dianji 1 chelunjia 2 chelunjia 1 State Meshed Graphics Properties Visible Yes Transparency 1 Definition Suppressed No Stiffness Behavior Flexible Coordinate System Default Coordinate System Reference Temperature By Environment Material Assignment