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畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
1．結(jié)合畢業(yè)設(shè)計（論文）課題情況，根據(jù)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(dǎo)小車的現(xiàn)狀和定義以及所涉及的技術(shù)，列舉了典型的機械結(jié)構(gòu)特點，綜合闡述了自動引導(dǎo)小車的關(guān)鍵技術(shù)，并對自動引導(dǎo)小車的發(fā)展進行展望，最后總結(jié)了研究本科題的意義。
關(guān)鍵詞 定義 結(jié)構(gòu) 特點 技術(shù) 展望
隨著工業(yè)自動化、計算機集成系統(tǒng)技術(shù)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?shù)挠行侄蝃2]。無人搬運車系統(tǒng)的核心設(shè)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(yīng)用[4]。
1. AGV的定義
自動引導(dǎo)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(shè)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(dǎo)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(gòu)成自動導(dǎo)向車系統(tǒng)（AGVS）才能真正發(fā)揮作用[6]。
2. AGV的結(jié)構(gòu)
AGV的各組成部分一般有：導(dǎo)向系統(tǒng)、車體、蓄電池及充電裝置、驅(qū)動裝置、轉(zhuǎn)向裝置、移栽裝置、控制與通信系統(tǒng)、安全裝置。導(dǎo)向系統(tǒng)是AGV的核心部分，用來保證AGV按設(shè)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(jié)構(gòu)，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(qū)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(qū)動的變速控制系統(tǒng)[9]。轉(zhuǎn)向裝置的結(jié)構(gòu)有三種：鉸軸轉(zhuǎn)向式三輪車型、差速轉(zhuǎn)向式四輪車型和全輪轉(zhuǎn)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(wǎng)絡(luò)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(shè)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(qū)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(dǎo)向方式的線路變更十分方便靈活，設(shè)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(shè)備協(xié)調(diào)工作的能力。在通信系統(tǒng)的支持和管理系統(tǒng)的調(diào)度下，可實現(xiàn)物流的柔性控制。
（3） 載物平臺可以采用不同的安裝結(jié)構(gòu)和裝卸方式，能滿足不同產(chǎn)品運送和加工的需要。因此，物流系統(tǒng)的適應(yīng)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(nèi)設(shè)置。與傳統(tǒng)物流輸送系統(tǒng)在車間內(nèi)固定設(shè)置且不易變更相比，該物流系統(tǒng)的設(shè)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(chǎn)品類型和工位較多時。
4. AGV技術(shù)的發(fā)展及在物流發(fā)展中的展望
AGV產(chǎn)品所涉及的關(guān)鍵技術(shù)主要包括：引導(dǎo)技術(shù)、控制技術(shù)、電源技術(shù)三個方面[11]。
（1） 引導(dǎo)技術(shù) 在已被探索研究和開發(fā)應(yīng)用的引導(dǎo)方法主要有：電磁感應(yīng)法、光學引導(dǎo)法、化學引導(dǎo)法、磁感應(yīng)法、位置推斷法、參考標志法、慣性導(dǎo)航法和圖像識別法等。隨著計算機控制技術(shù)的應(yīng)用和各種高精度傳感器的實用化，其他各種引導(dǎo)技術(shù)也不斷地成熟和應(yīng)用。根據(jù)對國外幾十家生產(chǎn)AGV公司的27個系列產(chǎn)品所采用的主要引導(dǎo)技術(shù)的統(tǒng)計結(jié)果，可以明顯地看到各種引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的情況[12]。其中，電磁感應(yīng)引導(dǎo)技術(shù)所占的應(yīng)用比例最高，這表明該項技術(shù)已經(jīng)十分成熟，應(yīng)用也就最多。而機器視覺引導(dǎo)技術(shù)應(yīng)用的比例還很少[13]，因此，該項技術(shù)還需要深入研究和不斷完善。除此而外，就是自主導(dǎo)航技術(shù)仍然處在研究階段，還有許多實用化技術(shù)問題有待于解決。
（2） 控制技術(shù) 這里所提到的控制技術(shù)的概念有多層含義，既包括對AGV行為單純的控制技術(shù)，也包括對AGV行為的決策方法。隨著計算機硬件技術(shù)、并行分布式處理技術(shù)、自動控制技術(shù)和傳感器技術(shù)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(shù)基礎(chǔ)。人工智能技術(shù)在AGV上的應(yīng)用，如環(huán)境理解與障礙識別、任務(wù)實現(xiàn)與路徑規(guī)劃和模糊與神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)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(chǎn)中，不僅對物流系統(tǒng)有著高度的柔性要求，而且還要實現(xiàn)對生產(chǎn)組織的重構(gòu)。因此，在物流系統(tǒng)中，對多個AGV運行行為的統(tǒng)一調(diào)度和協(xié)調(diào)控制已經(jīng)成為AGVS研究的重要內(nèi)容。
（3） 電源技術(shù) 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(shè)計的重要參數(shù)之一，它的選擇應(yīng)保證車輛在規(guī)定的作業(yè)方式和工作時間內(nèi)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(shù)也是值得重視的問題。但是，AGV所涉及到的電源技術(shù)問題，將隨著蓄電池技術(shù)的發(fā)展而得到解決。
目前，AGV的應(yīng)用領(lǐng)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(yīng)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(yīng)用大戶。在物料分發(fā)中，主要用于生產(chǎn)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(nèi)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(shù)的發(fā)展，AGV的應(yīng)用領(lǐng)域越來越廣。
5. 總結(jié)
從自動引導(dǎo)小車概述來看，自動引導(dǎo)小車的開發(fā)和應(yīng)用是比較晚的，隨著計算機技術(shù)和各種高精度的傳感化，以及效率的提高，產(chǎn)生了自動引導(dǎo)小車。此次研究設(shè)計自動引導(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)?？梢赃M一步的了解自動引導(dǎo)小車結(jié)構(gòu)特點。在全面了解的基礎(chǔ)上，結(jié)合運用自己所學的知識，自己研究設(shè)計一種裝備有磁性的自動引導(dǎo)小車，使得在“無人操作工廠”得以利用。
通過自動引導(dǎo)小車結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計，也可以培養(yǎng)自身綜合運用機械設(shè)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(yīng)社會需求。
參考文獻
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[2] 魯曉春.倉儲自動化[M].北京：清華大學出版社，2002.
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[15] 韓權(quán)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(shè) 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(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)設(shè)計，通過查閱相關(guān)資料后，對自動引導(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)有了一定的了解，因此要完成此次設(shè)計主要考慮以下幾個方面的設(shè)計問題：
（1）確定傳動方案
（2）蝸輪蝸桿的設(shè)計
（3）軸的設(shè)計
（4）控制系統(tǒng)的設(shè)計
2 擬采用的研究手段
通過觀察研究，自動引導(dǎo)小車的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)主要包含以下幾部分的設(shè)計：
（1）確定傳動方案
通過查閱相關(guān)資料，在三輪機構(gòu)與四輪機構(gòu)之間比較，三輪機構(gòu)雖然成本較低，但沒有四輪機構(gòu)的較大的負載能力及較好的平穩(wěn)性。具體的設(shè)計將在設(shè)計說明書中說明。
（2）蝸輪蝸桿的設(shè)計
通過查閱相關(guān)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(shè)計以及蝸輪蝸桿的主要參數(shù)及幾何尺寸，并畫出蝸輪蝸桿零件圖。具體的設(shè)計將在設(shè)計說明書中說明。
（3） 軸的設(shè)計
軸主要是前輪軸與后輪軸的設(shè)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(jù)查閱相關(guān)手冊，確定軸上尺寸，最后要驚行軸的校核。具體的設(shè)計將在設(shè)計說明書中說明。
（4） 控制系統(tǒng)的設(shè)計
查看單片機的相關(guān)資料，設(shè)計自動引導(dǎo)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(zhuǎn)彎。
（5）運用AutoCAD、Pro/engineer等機械繪圖軟件分別繪制出相關(guān)零件圖和縱向運動機構(gòu)的三維造型。
畢 業(yè) 設(shè) 計（論 文）開 題 報 告
指導(dǎo)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(shè)計（論文）結(jié)果的預(yù)測：
指導(dǎo)教師：
年 月 日
所在專業(yè)審查意見：
負責人：
年 月 日