AGV研发方案-V1.1

AGV研发方案项目经理：技术负责人：小组成员：研发周期：2016/7/15~2016/10/30版本号：#1.1目录一、AGV简介·······································3二、整体结构和功能···································5三、电气控制部分原理和功能····························83.1AGV总控制系统构成·······························83.2AGV小车主要电气部件······························193.3AGV电气设备品牌·································20四、AGV自主研发思路································22五、重点难点分析····································23六、技术难点应对策略································25七、工作计划·······································2823一、AGV简介含义Automated自动Guided引导Vehicle车辆设计任务自动化控制包括无线通信系统、电气伺服系统、编制运行程序（由电气工程师、IT工程师完成）轨道、地标包括导轨的敷设、地标的定位（由现场技师完成）运动结构包括车辆外形、轮式行走系统的设计、牵引结构的设计、各元件的安装定位（由机械工程师完成）4●技术参数（红色字体部分为关键参数）序号项目参数内容序号项目参数内容1引导方式磁条诱导13障碍检知激光障碍物检测传感器TIM3*12走形方向单向前进，自动左右转弯14操作按钮启/停按钮，急停按钮，声光报警，电源开关3控制方式差速驱动15充电/续航自动充电、持续巡航4驱动电机2WD,DC24V/100W*216报警形式警示灯+声音报警5负载重量牵引负载重量大于300Kg17锂电池EV-HX01，DC24V/65AH6引导精度直线±10mm,转弯±15mm18脚轮3吋聚氨酯辅助脚轮，直径150mm驱动轮7走行速度2～40米/分，无级调速19牵引机构单向8转弯半径最小600mm(诱导磁带)20诱导磁带N极向上（黄）背胶9爬坡能力3°（70%负载）21防撞机构机械防撞（橡胶缓冲）10定位精度±10mm22驱动提升手动11地面差吸收能力±15mm23外观尺寸1450L×325W×275H12允许断面±20mm24地标信息RFID5二、整体结构和功能1.整体结构电气功能部分主要完成自动化信息的交换、处理，人机的操控、交流，防撞感应等。主动行走部分主要完成自动行走控制，牵引控制，轨道识别和定位感应等。能量部分提供整车的运行能量并且有能量补充接口辅助行走部分为行走提供导向和辅助支撑等支持，另设转销放置等。62.导向磁条上图即为常见的AGV磁条，黄色为N极，铺设时向上。磁场强度满足0.7~0.8MT底面有粘胶，便于粘贴地面。73.工作原理AGV功能实现可简化为左上图。小车通过磁导航传感器感应磁条磁场强度，并将磁场中心相对位置反馈给PLC总成，由PLC控制行走系统保持磁场中心位于传感器中心，从而让小车始终沿磁条行驶。地标读写器（RFID）和地标（ID）另外在磁条特定位置设置有地标。在RFID读出地标信息后，总控系统会发出相应指令，控制小车在此位置的减速、停止、选轨转向等功能。三、电气控制部分原理和功能83.1AGV总控制系统构成①无线综合管理系统（上位机）：实现AGV小车、AGV小车智能充电桩的无线综合管理系统，进行实时控制、监控。②AGV小车：智能控制系统。接收到命令后能自主行走到设定的区域或工位或按特定的路线行走；电量低时也可自动充电。③供能系统：电池，充电桩（配合AGV小车实现小车智能充电）。991094/7/2021Confidential11②AGV小车系统主要构成走形系统：电机、走行传感器、信号传感器操作面板：电源开关、起/停按钮、复位钮、急停钮、扬声器、警示灯，通过操作面板可以显示AGV的状态，了解AGV目前运行的状态、参数设定、异常的排除。感应系统：防撞机构、障碍传感器。检测AGV行驶前方是否有物体，并起到保护AGV正方向被碰撞的功能。动力系统：电池充电器、自动充电、电池组、本系统所用电压DC24V内部控制器系统：接收信号和控制小车的一切动作。12●走形系统信号传感器（读地标）识别不同工位、路线，实现分别控制小车的不同动作。电机：两个电机通过分别控制速度可实现直线行走和拐弯行走。走行传感器，检测贴于地面的磁条，把检测结果传给PLC控制电机按磁条路径行走。13●AGV小车操作面板蜂鸣器：行走、报警、音乐急停按钮人机界面：有各种参数、按钮等，可进行查看、控制AGV.报警指示灯电源开关启动、停止按钮故障复位按钮14锂电池：24V锂电池，为AGV提供动力障碍物扫描器：障碍物检测是可编程、设定检测距离。防撞机构：机构内安装有微动开关，能感应到碰撞障碍物●动力系统与感应系统15●内部控制器PLC:AGV主控制器，控制小车的一切动作。无线AP从站：接收上位机的指令人工按钮无线接收器，工人可以用无线遥控器控制小车障碍物扫描器处理器：处理传感器检测到的信号然后把结果传给PLC16(1)电池小电流充电口大电流充电口开关信息线电源输出线手柄③供能系统1718自动充电机移动充电电极头（自动伸缩式）锂电池上固定式静置电极AGV停止→自动充电机电极伸出→充电完毕→自动充电机电极缩回→AGV走自动充电机与电控柜明线直连。无需土工作业。安装维护方便，工作量小，施工安装快速。AGV本体锂电池4/7/2021Confidential193.2AGV小车主要电气部件：20序号名称规格参数品牌1控制PLCS7-200Smart西门子2HMIKPT400西门子3操作面板按钮XB2BA31C施耐德4障碍物扫描器激光式TIM3SICK5扬声器SPK-WM-PNPDC24VQ-LIGHT6警示灯DH52RX-UDS-2BRYG平潮7走形感应器SM3FN-POAOSAT8磁条NYL9走形马达BLHM5100K-GFS东方马达10驱动板马达配套东方马达11地标感应器TNRM-Q80-R1213图尔克12AGV通讯模块无线AP从站W2150MOXA3.3AGV电气设备品牌以上就是典型的AGV小车21但是……我们需要一个自己的AGV小车四、AGV自主研发思路221.因为我们为首次研发，且为初稿。所以所有功能部分先完全参照以上典型AGV小车设计，不做功能更改。2.自主产品必须与市面已有产品有所区别，所以在完全参照典型样机制作后，我们下一步可选择先修改外观形状。3.所有外购件以实现其功能为基本原则，可先按样机选取同型号外购件。下一步修改时选择供货周期短且便宜的外购零件用以替换，以缩短研发周期以及经费。五、重点难点分析23●重点1.AGV小车首先以实现其功能为重点，即达到精确定位、按路线牵引、准确响应、可靠制动等。2.其次设备必须保证其工作的可靠性，如保证多次循环后机械磨损达标、电池寿命达标、按键不失灵、磁轨无消磁、线路无松动等。3.最后重点考虑设备的制造成本。在同样达到其功能的前提下，一个低成本的产品最终才能存活于市场。24●难点1.机械结构对电器结构的支持。其表现为设计之初电器元件的外形尺寸与安装尺寸无从获得，容易造成元件安装空间不足，孔位不对的情况。2.行走的精确控制。AGV小车如何精确定位工位，客户要求精度±10mm。以及AGV小车在分叉路口如何选择所需要走的路线。3.充电循环：AGV小车自动充电与如何短时间内充完电（1分钟内）。4.上位机系统如何实时获取小车的当前状态（位置、速度、负载、故障码、电量状态）等基础数据并做相应的数据处理。5.上位机系统如何满足多小车同时作业，准确计算路径及耗时，避免路径冲突。6.上位机系统如何跟客户其他系统做信息交互。六、技术难点应对策略251.针对电气元件的安装问题，需采用实际测量、三维模拟的办法。待电器原件采购到位后，直接对原件进行外形测量，并且制作三维模型。最终以三维模型方式在软件上进行模拟试装，保证现场装配无误。2.针对行走精度的控制问题（1）行走精度问题就是工位停止精度。在需要停止工位提前一段距离安装一个预到工位地标，在工位上则安装能精确定位的光电传感器。当读取到预到工位地标时PLC控制小车减速到一个低速值慢慢行走，然后利用光电传感器进行精确定位；（2）分叉路口控制。在分叉路口提前一段距离安装路口地标。小车实时与上位机进行数据交互，每辆小车都有它的目的地，PLC读取上位机发给小车指令目的地，选择最优路径，当读取到路口地标，识别是什么路口，编写程序PLC进行最优选择，程序内进行其余的路径磁条屏蔽最终行走最优路径。264、考虑小车当前状态的数据采集办法，可以通过各种传感器的使用或者逻辑计算获取准确的状态数据。考虑上位机和PLC通讯设计，以效率、简单、实时性为准则。考虑上位机数据库系统的设计，以第三范式、sql性能等原则进行数据库设计。考虑上位机系统的设计，遵循三层架构的设计思想，采用数据、展示、逻辑处理分开的低耦合架构设计，方便日后的维护和扩展。3.针对充电问题。（1）1分钟内可以从电量低充满电。小车与上位机、充电桩与上位机都是实时数据交互的，当电量低时需要快速停车就位充电，选择大功率充电器且选用现在技术成熟的脉冲快速充电方法进行快充。（2）1分钟内不可完全从电量低充满电。小车与上位机、充电桩与上位机都是实时数据交互的，此时我们就不能当小车电量低时才去充电了，而是每辆小车每一个行走循环，也就是每换一个工位就有一辆小车去进行充电，只要能保证1分钟内充的电比小车行走一个循环所耗的电多就不会有问题了。275、考虑上位机系统的调度算法，根据客户提出的JPH、实际场地大小、路径复杂度、小车速度等客观因素，计算出符合需求的调度安排并发给小车。6、考虑上位机系统跟外部其他系统的信息传递设计，可以采用xml或者DBLINK的方式进行信息交互。需要考虑兼容性、效率、简单等因素。七、工作计划28序号项目内容具体事宜交付物开始日期计划完成日期优先级负责人状态备注1定外型按照现场AGV小车外形仿制小车，输出三维模型2016/07/192016/07/22高傅光耀进行中2控制系统搭建完善AGV小车上位机控制系统2016/07/192016/09/24高韦璇进行中无上位机及控制系统源码，自主研发周期较长3电气设计绘制电气原理图，提供所需电器元件采购清单2016/07/192016/07/22高莫议斐进行中4采购电器按元件清单采购1套完整电器元件2016/07/252016/08/30中唐柳萍有风险部分零件有不按时到货风险5结构制造根据电器元件具体尺寸设计内部结构，保证元件安装。并出二维图纸实际生产钣金件。2016/09/012016/08/15中傅光耀若电器零件到货时间跟不上会影响进度6组装调试将所有零件组装并跟踪调试，直至样机制作完成2016/09/152016/09/20中莫议斐小组成员：杨华琦陆源忠韦璇傅光耀7改进将外观结构、电气控制、上位机进行合理改进2016/09/212016/10/30低同上持续改进无日期限制Thanks！29