AGV是一种自动扶引小车, 已有50多年的历史。随着各行各业的生长, AGV的应用领域也不绝的扩大, 主要用在制造业、仓储业、邮局、化工等需要人工量多、事情任务重复量大等行业中。目前大型的制造型企业中也有了AGV的使用, 可是由于AGV的购置价格、维护本钱高等问题, 还没有获得更为广泛的推广与使用。
本文针对大型电商仓储中配单时人工往返的重复事情问题, 利用AGV来取代人工完成配单任务。为此设计了一种磁导航潜伏式AGV[1,2,3,4,5], 配合人工进行订单货物的搬运。在设计之初对AGV的基本框架进行了剖析, 从�？榛胧侄訟GV进行设计, 然后对AGV的运行稳定性进行了研究, 接纳双驱动方法调解AGV的运动位姿[6,7,8,9,10], 剖析了AGV的静力学、动力学[11,12,13], 通过AGV速度为输入以AGV的运动坐标、运行偏差为输出, 运用三段调速理念调解AGV的运动状态[14,15,16]。在实际测试中, AGV能够实现稳定的运行。
AGV自动运输系统主要针对电商仓储中的配单系统进行设计, 为了将配单车与AGV系统进行连接, 剖析了电商仓储中的配单作业需求同时由于AGV需要穿梭于各个配货车下, 通过与配货车连接运输至最后的目的点, 所以选择潜伏式AGV。AGV的组成一般包括车体结构、驱动单位、控制单位、定位导航单位、电源系统、宁静辅助单位, AGV的组成构架如图1所示。
AGV扶引是其运行的要害之一, AGV需要通过导航系统确定自身的运行状况, 实现在种种情况下的自主运动。由于磁道航扶引方法的灵活性好、改变和扩充路径较容易、布线简单易行;所以在电商仓储中接纳磁道航式的AGV, 其事情方法是通过在计划的行驶路线贴上扶引磁带, 通过磁感应信号实现扶引。
凭据实际的电商仓储调研对AGV整体计划提出如表1所述要求。
凭据表1的设计要求, 设计了磁导航潜伏式AGV, AGV的相关参数如表2所示。
潜伏式AGV设计完成后, 通过AGV的受力剖析包管其运行的稳定, 由于地面没有绝对的水平, 所以在AGV运动历程中会泛起上坡、下坡、以及左右波动等情况, 但目前AGV运行速度在10~35 m/min之间, 处于低速运行规模, 所以在AGV的受力剖析前假设下面几点建立。
1) AGV运行时不会爆发颤抖现象。
2) 忽略空气阻力。
3) 当AGV蒙受载荷爆发变革时, AGV的每个车轮不会爆发形变且车轮与车体衔接点位置稳定。
4) AGV运行路面平稳, 每个轮子运行底面在同一水平面且运动轮与运行面处于点接触。
图2为AGV三维受力剖析。
图3为AGV二维偏转剖析。
图3所示AGV为六轮系, 中间两个为驱动轮用1号轮与2号轮体现, 驱动轮半径为R, 前后为从动万向轮划分用3、4、5、6号体现, 半径为r。划定质心点为AGV的中心点。3、4号轮中心点与AGV质心点之间的距离和5、6号轮中心点与AGV质心点之间的距离相等为La, 3、4号轮中心点之间的距离和5、6号轮中心点之间的距离相等为Lb, 1、2号轮中心点之间的距离为Lc;AGV在某一时刻保存转向趋势, 设目今1、2号轮中心点的转向趋势半径为Lr, 3、4号和5、6号轮的中心点转动半径为L, 则1、2号车轮的转向半径为Lr+Lc/2、Lr-Lc/2, 3、4号车轮的转向力为FM3、FM4且FM3=FM4转向半径为L+Lb/2、L-Lb/2。划定AGV车体前进偏向为正偏向。
当AGV处于转向趋势状态时有FY5=0, FY6=0, 则:
由力平衡可知:
设每个轮的所受地面摩擦力相等且受正压力相同, 则:
由式 (1) 、式 (2) 、式 (3) 可得:
由式 (4) 可知, 驱动轮之间距离和转向半径是1、2号轮的转向力稳定的要害, 与3、4号轮以及5、6号轮之间的距离无关。
1) AGV运行整体剖析
AGV在运行时是通过中间2个驱动轮驱动发动前后4个万向轮使车体整体向预置偏向运行。6轮系AGV的运行整体受力情况通过6轮所受各向力来进行剖析。设m为AGV的质量, I为转动惯量, a为目今AGV的加速度, α为AGV前轮转角。
2) AGV偏转局部剖析
AGV偏转时, 前面2个轮子是转向的要害, 3、4号轮爆发转向角, 4号轮局部剖析如图4所示。
式 (10) 中:FM4为车轮绕z轴的转向力, IZ4为车轮绕z轴的转动惯量。
通过对AGV的整体到局部的力学剖析可知, 影响AGV稳定运行的因素许多, 其中为了包管AGV具有稳定的加速度则需要包管AGV具有稳定的驱动力;为了确保AGV具有稳定的转向力时则需要包管AGV的预置运行轨迹的规范性以及良好性。
第2节中剖析了AGV的运行的力学剖析, 包管AGV具有稳定的驱动力则需要通过AGV的控制器下对驱动电机进行有效的速度调控。即AGV运行的稳定的要害因素最主要的在于AGV的差速控制环节。
磁导航式AGV在运行时虽然预置了相应的运行轨迹, 但由于轮子自身以及地面的摩擦力等因素的保存, AGV在凭据预置的运行轨迹时会爆发差别水平的偏差。在合理的剖析AGV的位姿与预置轨迹之间保存的偏差问题, 假设将AGV看做为点Q, 首先界说AGV的偏差角度为Eθ (即Q点与AGV前进偏向与预置轨道之间的夹角) , AGV的偏移距离为Ed (Q点与预置轨道中心线的笔直距离) , 设1、2号轮速度为V1、V2, Q点的位姿矩阵为ξQ=[X (t) , Y (t) , θ (t) ]T, Q点的初始状态为ξQ=[X0, Y0, θ0]T。Q点在X、Y平面内运行, 则:
由式 (11) 可得Q点的各个时刻的速度, 可由偏角度、线速度以及角速度之间的关系得出:
由式 (12) 可得:
由于AGV在转弯时1、2号轮所对应的圆心角相等则:
图5为磁道航AGV的运行偏差, 其中θ为磁道航传感器与预置路径中心线之间的夹角, Ed1、Ed2为磁道航传感器的两次采样偏移值, 在Δt时间内, 则:
剖析图5中的AGV运行轨迹, 在预置运行轨迹的下, 运用Q点取代AGV来剖析其运动的偏差状态, Q点的运行状况可以得出整个AGV的控制战略的优劣。Q点的初始状态为:ξQ=[X0, Y0, θ0]T, 预置的运行轨迹方程为X轴, 即Y=0, 则有:
结合式 (16) 、式 (17) 得:
当Δt→0时:
在AGV的运行中路段信息是连续且稳定的, 所以对式 (22) 、式 (23) 进行拉氏变换得:
则由式 (24) 、式 (25) 可得出AGV的运行控制系统图。
如图6为AGV差速运行特性, 体现AGV差速调解中的角度与位置偏差的关系, 当AGV在运行历程中爆发距离偏移时, 通过调解AGV两驱动轮的速度来调理AGV的运行位姿。磁道航AGV是通过磁道航传感器来识别AGV与磁条的相对位置然后将目今位置转化为电信号发送控制器来进行AGV位姿的调解, 软件设计通过三段调速来稳定AGV的正常的运行, 设计流程如图7所示, 当AGV左偏的偏移量小于预置的小偏移量时, AGV左轮以速度V左1进行微调使得AGV的位姿获得纠正;当AGV左偏的偏移量小于预置的大偏移量时, AGV左轮以速度V左2进行AGV的位姿纠正, 当AGV的偏移量调解到小于预置偏移量时返回微调阶段;当AGV左偏的偏移量大于预置的偏差时, AGV左轮以速度V左3快速调理使得AGV的位姿获得纠正。AGV偏右的调理与偏左调理方法相同。
AGV运行测试时通过仿真软件Matlab/Simulink对AGV运行偏差调解模型进行剖析, 以速度为输入, 偏差调解轨迹为输出, 假设Q点初始状态为:
如图8所示轨迹线1为距离偏差, 轨迹线2为角度偏差。如图9所示为Q点在短时间内X与Y的位姿调解轨迹, 轨迹线3是Q点的实际运行轨迹, 轨迹线4是Q点的目标运行轨迹。
从图9仿真图可以获得, Q点在较短时间内从偏移位置, 自行调解到预置的目标轨迹上。轨迹3是Q点从原来初始位姿与偏差角度调解到目标的轨迹上的全历程。AGV在处于偏离时经过位姿调解能够获得目标轨迹。实际AGV的运行调试时首先需要预置路线, 设定需要事情的站点, 然后合理的在预置路线上贴好磁带。测试时选择一段区域, 在区域中安排与事情现场相切合的路径形状, 包括直线、90°转弯角以及S曲线等, 同时设置两个站点一个装货点和一个卸货点, 通过这些路段来检测AGV的运行。AGV首先在装货点期待, 当货物装完后触发AGV控制器使其自动凭据路径运行至卸货站点, 当AGV运行至卸货站点后停车期待卸货, 在卸货完成后触发AGV控制器使其自动凭据路径运行至装货站点, 一个周期运行完成。经过多次周期运行, AGV在短时间内能够调解偏离轨道, 满足运行要求。AGV运行历程由直线→S弯道→直线→90°弯道→直线→S弯道→直线→S弯道→直线→90°弯道→直线。如图10所示为AGV运行在直线路段和S弯道, AGV直线运行时当给定一个侧向力使AGV偏离运行轨道时, AGV能够迅速的进行位姿调解恢复到预置运行轨迹, AGV运行至S弯道时位姿调解稳定且灵敏。经过测试AGV在整个运行历程中启动、停止迅速, 运行在各个路段平稳, 能够实现稳定的自主运行。
为了提高峻型电商仓储中配单效率, 利用AGV来取代人工完成配单任务, 设计了一种磁导航潜伏式AGV。首先对AGV的基本框架进行了剖析与研究, 从�？榛胧侄訟GV进行设计, 然后对AGV运行的稳定性进行了研究, 接纳差动方法驱动AGV的位姿调解, 在剖析了AGV的静力学、动力学基础上以AGV的速度控制为输入调解AGV的运动位姿, 在实际测试中, 双驱动式AGV控制能够有效的包管AGV运行稳定, 为配合电商仓储中工程应用提供资助。
【本文标签】
【责任编辑】yd2333云顶电子游戏云仓
yd2333云顶电子游戏冷链物流与茶百道告竣相助：在现代快节奏的生活中 ，奶茶已经成为了许多人生活中的···【详情+】
yd2333云顶电子游戏家人们！春暖花开 ，春意盎然 ，在这个温暖的日子 ，荣誉降生在安徽的铜陵 ，等了很久···【详情+】
邮 箱：liufei@pingwl.com
地点：上海市松江区佘山镇陶干路1199号D幢
电 话：400-096-2966
182-0218-6162
备案号：沪ICP备2022022726号-2
技术效劳：一躺网络
手机二维码
