论文总字数：23604字

摘 要

在现代化工业自动化物流系统中，AGV起着至关重要的作用。但目前适用的小型AGV小车的移动速度不快，工作效率较低，但在许多领域需要高速运动小车进行作业操作。因此需要设计出具有高速性能的AGV小车，这样能提高作业效率，应对突发状况，拓宽使用领域。高速AGV小车的特点是运动性能高，且具有较大的加速度，具有响应迅速、移动灵活等特点

本课题设计了麦克纳姆轮小车的整体结构，在车架设计上轻量化设计，减轻车身质量。并加入独立悬挂系统，对于小车在高速运行下提供更好的稳定性。

本文主要对高速小车的电机选择进行了大量分析计算，计算了小车高速运动下的阻力、阻力矩，电机所需提供的驱动力、转速等参数，确定了在小型高速麦克纳姆轮车辆使用的电机。并在理论分析计算的基础上进行了实验论证。

在对于小车控制定位方面上，主要在CAN总线通信和PID控制上作了一定的研究分析，并通过惯性导航模块对小车运行过程中进行姿态调整。并进行了相应的实验分析。

关键词：麦克纳姆轮 高速 车辆设计 惯性导航

Abstract

In the modern industrial automation logistics system, AGV plays a vital role. However, currently applicable small AGV trolleys do not have a fast moving speed and work efficiency, but in many fields, high-speed sports carts are required to perform operation operations. Therefore, it is necessary to design an AGV vehicle with high-speed performance, which can improve work efficiency, cope with emergencies, and broaden the field of use. The high-speed AGV trolley is characterized by high sports performance, high acceleration, rapid response, and flexible movement.

It has designed the overall structure of the Mecanum wheeled car, lightweight design on the frame design to reduce the body quality. And joined the independent suspension system, for the car to provide better stability at high speeds.

This article mainly carries on a large number of analysis and calculation to the motor selection of the high-speed car, calculates the resistance, the resistance moment, the driving force, the rotational speed and other parameters required for the high-speed movement of the car, and determines the parameters used in the small-scale high-speed Mecanum car. Motor. And based on theoretical analysis and calculation, the experimental demonstration was carried out.

In the aspect of car control and positioning, the research and analysis are mainly done on the CAN bus communication and PID control, and the attitude adjustment is performed during the running of the car through the inertial navigation module. And conducted a corresponding experimental analysis.

Experimental analysis shows that using inertial navigation alone does not help the stability of high-speed cars.

KEY WORDS: Mecanum round, high speed, Vehicle design, Inertial navigation

目录

摘要 I

Abstract II

第一章 绪论 1

1.1 引言 1

1.2 国内外研究现状 1

1.3 选题背景和意义 1

1.4 课题研究内容 2

第二章 机械结构设计 3

2.1 整体方案设计 3

2.2 小车底盘设计 3

2.3 轮毂设计选择 6

2.4 避震装置设计 7

第三章 控制系统设计 9

3.1 驱动电机选择 9

3.1.1 电机种类和小车参数 9

3.1.2 小车运行阻力计算 9

3.1.3 直流减速电机选择 10

3.1.4 直流减速电机校核 13

3.2 控制器设计选择 14

3.2.1 主控板选择 14

3.2.2 电路板设计与模块选择 16

3.2.3 定位模块选择 18

第四章 控制算法设计 20

4.1 PID控制设计 20

4.2 CAN通信设计 20

4.3 控制算法编写 21

第五章 试验运行 23

5.1 麦轮小车平台搭建 23

5.2 电机控制系统搭接 25

5.3 运动性能和稳定性测试 26

5.4 测试结果分析 28

致 谢 30

参考文献 31

绪论

引言

众所周知，AGV作为智能搬运机器人，在现代化工业自动化物流系统中起到至关重要的作用。AGV能替代人工进行工作，如危险品行业、农业和其他高强度运输、包装、上下料等工作模式的行业中，它能起到提高效率，降低人工劳动力等作用。AGV已然在现代工业中有着不可忽视的作用。

国内外研究现状

AGV即为Automated Guided Vehicle的缩写，即为可以通过一定方式循迹行驶，可以承载物体运动的运输小车。世界上第一台AGV是美国Basrrett电子公司于20世纪50年代初研制成功的，主要表现形式是它的牵引式系统。随后AGV开始发展。于二十世纪六七十年代，美国公司：Webb和Clark也开始进行AGV的研究，且取得相应成果。欧洲对于AGV的研制开始于20世纪80年代，欧洲国家如德国、英国等工业发达国，大概有500个AGV控制系统，AGV共计4800辆。到1985年时，这个数字扩大到10000辆。欧洲经过发展以后，再转移到美国，在1984年之后，美国通用汽车公司成为AGV最大用户。于三年后，在1987年已经拥有3000多台AGV。在这之后，美国采用更先进的控制系统，使AGV进入了高速发展阶段。

在国内研究发展来看，我国从20世纪60年代开始自主研制AGV。1976年出现了国内最早的实用型AGV“ZDB-1型”。标志着中国在AGV领域研究的一大突破。我国政府尤其看重机器人技术的发展，在国家863计划实施开始到现在，机器人技术一直都是重点发展方向。其后在1988年到1998年这十年间，我国研制出了在核电站中使用的光学引导的AGV和多模式下的激光引导方式的AGV。在这之后，AGV逐渐在国内的烟草行业、汽车行业、农业等领域被使用。在“十五”期间，国家支持了数控、工程机械、生产线等方面，且对路径规划、无人驾驶和导航等方面进行了探索。根据GRII统计数据显示，2013年AGV销售规模约为2950台。但在2016年销量超过11000台，出现了爆炸式的增长。

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