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畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 1．結合畢業(yè)設計（論文）課題情況，根據所查閱的文獻資料，每人撰寫 2000字左右的文獻綜述： 文 獻 綜 述 摘要 簡要地介紹了自動引導小車的現狀和定義以及所涉及的技術，列舉了典型的機械結構特點，綜合闡述了自動引導小車的關鍵技術，并對自動引導小車的發(fā)展進行展望，最后總結了研究本科題的意義。 關鍵詞 定義 結構 特點 技術 展望 隨著工業(yè)自動化、計算機集成系統(tǒng)技術的提高、柔性制造系統(tǒng)(FMS)和物流業(yè)的發(fā)展[1]，無人搬運車系統(tǒng)（簡稱AGVS)已成為柔性制造系統(tǒng)和自動化倉儲系統(tǒng)中物流運輸的有效手段[2]。無人搬運車系統(tǒng)的核心設備是無人搬運小車（AGV)[3]，載重量從幾十公斤到上百噸，在港口、碼頭、機床、化工、汽車、家電、軍械、郵政、電工、飛機制造和自動化倉儲系統(tǒng)等場所得到了廣泛應用[4]。 1. AGV的定義 自動引導小車簡稱為AGV，是英文Automated Guided Vehicle 的縮寫。AGV是采用自動或人工方式裝載貨物，按設定的路線自動行駛或牽引著載貨臺車到指定的地點，再用自動或人工方式裝卸貨物的工業(yè)車輛[5]。按日本JISD6801的定義：AGV是以電池為動力源的一種自動操縱行駛的工業(yè)車輛。AGV只有按物料搬運作業(yè)自動化、柔性化和準時化的要求，與自動導向系統(tǒng)、自動裝卸系統(tǒng)、通信系統(tǒng)、安全系統(tǒng)和管理系統(tǒng)等構成自動導向車系統(tǒng)（AGVS）才能真正發(fā)揮作用[6]。 2. AGV的結構 AGV的各組成部分一般有：導向系統(tǒng)、車體、蓄電池及充電裝置、驅動裝置、轉向裝置、移栽裝置、控制與通信系統(tǒng)、安全裝置。導向系統(tǒng)是AGV的核心部分，用來保證AGV按設定的路線自動行駛[7]。車體由車架、減速器、電動機、車輪等組成，車架常采用焊接剛結構，要求有足夠的剛性。蓄電池常采用24V或48V直流工業(yè)蓄電池，供電周期為20h左右[8]。驅動裝置由車輪、減速器、制動器、電動機及速度控制器等部分組成，并由計算機或人工進行控制，它是一個伺服驅動的變速控制系統(tǒng)[9]。轉向裝置的結構有三種：鉸軸轉向式三輪車型、差速轉向式四輪車型和全輪轉向式四輪車型。移栽裝置用來裝卸貨物，其裝卸方式分為被動裝卸和主動裝卸兩種?？刂婆c通信系統(tǒng)包括車上控制器和地面（車外）控制器，均采用微型計算機，通過通信網絡進行聯(lián)系。AGV的安全裝置包括多級硬件和軟件，例如，在AGV的前面設有紅外光非接觸式防碰傳感器和接觸式防碰傳感器——保險杠；AGV的前后有黃色警視信號燈，當AGV行走時信號燈閃爍；每個驅動輪帶有安全制動器，斷電時制動器自動接上；小車每一面都有急停按鈕和附有傳感器的安全保險杠，當小車輕微接觸障礙物時，保險杠受壓，小車停止；一旦發(fā)生故障，AGV自動進行聲光報警，同時通過無線通線系統(tǒng)通知AGV監(jiān)控系統(tǒng)。 3. AGV的特點 （1） 運行路徑和目的地可以由管理程序控制，機動能力強。而且某些導向方式的線路變更十分方便靈活，設置成本低[10]。 （2） 工位識別能力和定位精度高，具有與各種加工設備協(xié)調工作的能力。在通信系統(tǒng)的支持和管理系統(tǒng)的調度下，可實現物流的柔性控制。 （3） 載物平臺可以采用不同的安裝結構和裝卸方式，能滿足不同產品運送和加工的需要。因此，物流系統(tǒng)的適應能力強。 （4） 可裝備多種聲光報警系統(tǒng)，能通過車載障礙物探測系統(tǒng)在碰撞到障礙物之前自動停止。當其列隊行駛或在某一區(qū)域交叉運行時，具有避免相互碰撞的自控能力，不存在認為差錯。因此AGV比其他搬運系統(tǒng)更安全。 （5） AGV組成的物流系統(tǒng)不是永久性的，而是在給定的區(qū)域內設置。與傳統(tǒng)物流輸送系統(tǒng)在車間內固定設置且不易變更相比，該物流系統(tǒng)的設置柔性強，并可以充分利用人行通道和交叉通道，從而改善車間地面利用率。 （6） 與其他物料輸送方式相比，初期投資大，但可以大幅度降低運行費用，特別是在產品類型和工位較多時。 4. AGV技術的發(fā)展及在物流發(fā)展中的展望 AGV產品所涉及的關鍵技術主要包括：引導技術、控制技術、電源技術三個方面[11]。 （1） 引導技術 在已被探索研究和開發(fā)應用的引導方法主要有：電磁感應法、光學引導法、化學引導法、磁感應法、位置推斷法、參考標志法、慣性導航法和圖像識別法等。隨著計算機控制技術的應用和各種高精度傳感器的實用化，其他各種引導技術也不斷地成熟和應用。根據對國外幾十家生產AGV公司的27個系列產品所采用的主要引導技術的統(tǒng)計結果，可以明顯地看到各種引導技術應用的情況[12]。其中，電磁感應引導技術所占的應用比例最高，這表明該項技術已經十分成熟，應用也就最多。而機器視覺引導技術應用的比例還很少[13]，因此，該項技術還需要深入研究和不斷完善。除此而外，就是自主導航技術仍然處在研究階段，還有許多實用化技術問題有待于解決。 （2） 控制技術 這里所提到的控制技術的概念有多層含義，既包括對AGV行為單純的控制技術，也包括對AGV行為的決策方法。隨著計算機硬件技術、并行分布式處理技術、自動控制技術和傳感器技術不斷進步以及軟件開發(fā)環(huán)境的不斷完善，為AGV的控制性能的提高提供了必要的技術基礎。人工智能技術在AGV上的應用，如環(huán)境理解與障礙識別、任務實現與路徑規(guī)劃和模糊與神經網絡控制等使AGV向著智能化和自主化運行控制方向發(fā)展。此外，在當今的工業(yè)生產中，不僅對物流系統(tǒng)有著高度的柔性要求，而且還要實現對生產組織的重構。因此，在物流系統(tǒng)中，對多個AGV運行行為的統(tǒng)一調度和協(xié)調控制已經成為AGVS研究的重要內容。 （3） 電源技術 AGV運行所消耗能源一般是由蓄電池提供。蓄電池容量的確定是AGV設計的重要參數之一，它的選擇應保證車輛在規(guī)定的作業(yè)方式和工作時間內提供足夠的能量。目前，用于AGV的蓄電池有兩種類型：即鉛—酸蓄電池和鎳—鎘蓄電池。其中，鉛酸型蓄電池所占比例很大。除電池本身特性外，AGV使用過程中的充電技術也是值得重視的問題。但是，AGV所涉及到的電源技術問題，將隨著蓄電池技術的發(fā)展而得到解決。 目前，AGV的應用領域主要用在制造業(yè)，特別是在重型機械及部分非加工制造中的應用。在制造業(yè)中主要用于物料分發(fā)、裝配和加工制造方面。其中，裝配作業(yè)中，汽車工業(yè)是AGV的應用大戶。在物料分發(fā)中，主要用于生產工序間的物料移送和倉儲作業(yè)中的物料移送[14]。在凈化室中，AGV更可大顯身手，滿足凈化要求極高的操作。另外，AGV還可以作為機器人的“腳”，使機器人在更大范圍內自動完成作業(yè)、水泥地面的光整等[15]。在有核輻射的地方，使用機器人與AGV的配合，完成檢修與材料搬運等工作。因此，隨著電子、圖像識別、傳感和信息技術的發(fā)展，AGV的應用領域越來越廣。 5. 總結 從自動引導小車概述來看，自動引導小車的開發(fā)和應用是比較晚的，隨著計算機技術和各種高精度的傳感化，以及效率的提高，產生了自動引導小車。此次研究設計自動引導小車的結構和系統(tǒng)?？梢赃M一步的了解自動引導小車結構特點。在全面了解的基礎上，結合運用自己所學的知識，自己研究設計一種裝備有磁性的自動引導小車，使得在“無人操作工廠”得以利用。 通過自動引導小車結構和系統(tǒng)設計，也可以培養(yǎng)自身綜合運用機械設計知識的能力，從而提高獨立分析解決問題的能力，以此來適應社會需求。 參考文獻 [1] 田其編.倉儲物流機械與設備[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008. [2] 魯曉春.倉儲自動化[M].北京：清華大學出版社，2002. [3] 寧德仁.淺談AGV及無人搬運系統(tǒng)工藝及裝備[J].1996. [4] 周全申.現代物流技術與裝備實務[M].北京：中國物資出版社,2002. [5] 王國華.現代物流工程[M].北京：國防工業(yè)出版社，2005. [6] 王小波.AGVS系統(tǒng)技術應用[J]. 北京：物流技術，1997（1～6). [7] 戴慶輝.先進制造系統(tǒng)[M].北京：機械工業(yè)出版社，2007. [8] 樊躍進.AGV充電系統(tǒng)設計機械工業(yè)自動化[J].1994. [9] 馮星華.AGV及其控制系統(tǒng)研制電子機械工程[J].2001. [10] 魏國成.自動導向搬運車系統(tǒng)物流技術[J].1994. [11] 儲江偉.郭克友.自動導向車導向技術分析與評價.起重運輸機械[J].2002（11）：1—5. [12] 朱曉春.先進制造技術[M].北京：機械工業(yè)出版社,2004. [13] 王榮本，馮炎等.一種視覺導航的實用型AGV設計.機械工程學報[N].2002. [14] 王耀斌，簡曉春主編.物流裝卸機械[M].北京:人民機械出版社,2003. [15] 韓權利，趙萬華，丁玉成.未來制造業(yè)模式——智能制造.機械工程師[J]，2002（1):26-28.  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 ２．本課題要研究或解決的問題和擬采用的研究手段（途徑）： 1 本課題要研究的問題 本課題主要研究的是自動引導小車的結構和系統(tǒng)設計，通過查閱相關資料后，對自動引導小車的結構有了一定的了解，因此要完成此次設計主要考慮以下幾個方面的設計問題： （1）確定傳動方案 （2）蝸輪蝸桿的設計 （3）軸的設計 （4）控制系統(tǒng)的設計 2 擬采用的研究手段 通過觀察研究，自動引導小車的結構和系統(tǒng)主要包含以下幾部分的設計： （1）確定傳動方案 通過查閱相關資料，在三輪機構與四輪機構之間比較，三輪機構雖然成本較低，但沒有四輪機構的較大的負載能力及較好的平穩(wěn)性。具體的設計將在設計說明書中說明。 （2）蝸輪蝸桿的設計 通過查閱相關資料，首先要選擇蝸桿的傳動類型，以及蝸輪蝸桿的受力分析，再進行齒根彎曲疲勞強度的設計以及蝸輪蝸桿的主要參數及幾何尺寸，并畫出蝸輪蝸桿零件圖。具體的設計將在設計說明書中說明。 （3） 軸的設計 軸主要是前輪軸與后輪軸的設計，首先要進行軸上的受力分析，擬定軸上零件裝配方案，根據查閱相關手冊，確定軸上尺寸，最后要驚行軸的校核。具體的設計將在設計說明書中說明。 （4） 控制系統(tǒng)的設計 查看單片機的相關資料，設計自動引導小車的控制系統(tǒng)，選擇伺服電機，進行脈沖的發(fā)射，來改變兩個伺服電機的速度，采用差速來控制小車的轉彎。 （5）運用AutoCAD、Pro/engineer等機械繪圖軟件分別繪制出相關零件圖和縱向運動機構的三維造型。  畢 業(yè) 設 計（論 文）開 題 報 告 指導教師意見： 1．對“文獻綜述”的評語： 2．對本課題的深度、廣度及工作量的意見和對設計（論文）結果的預測： 指導教師： 年 月 日 所在專業(yè)審查意見： 負責人： 年 月 日