一种小型物料自动导引小车的设计及分析

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在物料运输中，为提高生产效率，现在经常用到 动控制下的现代设备，进行物料的装载、运输、卸料，为方便物料的定点装载、运输、以及定点卸料，设计-种自动运输导引小车用于物料车间的工作，这里设计的自动导引小车是-种以现在技术较为成熟的电池为动力源，以非接触式导向装置为导引的自动行进运输车。其主要功能是通过-定的引导方式，在自动控制下，能通过指定的任意平面路线，将物料运送到指定的位置，并具有可靠的停位精度，在无人力辅助下，自动完成运输工作。

自动导引小车主要由车架、动力装置 (蓄电池 )、行走装置 、自动控制系统 (转 向装置、精确定位装置)、通信系统 (通信单元和导引系统)等组成。

1.车架、行走装置小车车架是小车机械主体，由机架和相应的机械电气结构组成，如电机、车轮等组成。

行走装置是-个伺服驱动 的变速控制系统，由车轮、减速器、制动器、伺服电机及速度控制器等部分组成，可驱动 自动导引小车运行并具有速度控制和制动能力。它并由计算机或人工进行控制，速度调节可采用脉宽调速或变频调速等方法。为行走的平稳性，直线行走速度控制在lm/s以下，转弯时为0.2～O.5m/s，接近停位点时为0.1m/s。为了安全，它常采用断电制动、通电解脱松开。

自动导引小车的准确定位 ，它是 由准停控制来实现的，对于物料运输要求不高的情况下，可采用开关量控制，当自动导引小车接近到停位点时，采用先减速 ，再刹车停止的方式，这种方式精度低但简单。

自动导引小车为了运动的灵活性，对现图1控制系统结构示意图在常用的三种转向方式全方位转向、差速器转向、三轮转向进行了测定比较。

全方位转向式特点是每个车轮分别由各 自的电动机驱动，因而工作中运转灵活，缺点是结构复杂、成本较高，对于工作要求不是复杂的情况下，性价比差。

差速器型转向装置，车体的前后各有-个转向轮 (自由轮)、中间左右两侧各有-个驱动轮组成，驱动轮 由两个电机分别驱动。因而可实现车体的转向，和简单的前后双向行驶。

结构和原理都简单，容易制造，转向零活。缺点是不能横向运动，能满足-般情况下的应用，在工作要求不是特别高的情况下，可以使用。

三轮转向是前轮采用万向轮转向，左右两后轮分别相同的电机分别进行控制，由此可以轻松实现小车自由的转弯，这种结构使得小车在前进时比较平稳。

通过比较，从结构简单、运转灵活以及工作实际需求等因素，采用了三轮转向式转向装置。

2.动力装置 (蓄电池)采用了目前比较成熟的24V直流工业蓄电池为动力，并配有充电装置，主要难点是从小车自身结构和蓄电池容量等方面考虑，为使其结构精悍，选择的电池容量难以满足连续工作4h，所以在设计时注意蓄电池充电和更换的方便。

3.电机的选择电机的选择要遵循控制方便、定位准确、力矩大，体积小，重量轻，装配简单，使用方便等原则来进行选择，根据以上特点要求，选用了直流电机作为驱动动力，在运转时转动控制精确性好 ，电路设计简单，同时具有体积小，重量轻，装配简单等优点。若提高定位精度，在输出力矩要求不高的情况下，可采用步进电机。本系统运转精度要求不是较高，直流电机可以较好的满足设计要求，其停车位置精度，可以通过提前降低小车速度来实现位置控制。

4.控制系统要实现 自动导引功能，最功能实现的关键是控制系统的设计∝制系统结构如图1所示 。

5.路径检测路径检测决定了导引小车的运行轨迹，路径检测可根据工作环境不同采用以下两种模式5.1 电磁导引也称 自导引，是目前自动导引小车采用最广泛的-种导引方式。它需要在地面开槽埋设电缆，接通低压、低频信号，在电线周围产生磁常5.2光学导引如使用涂漆带来确定行驶路径的方式。自动导引小车上设有识别装置，通过条带反射可使光敏传感器感受到光信号，由此可判断自动导引小车偏离条带的程度，从而校正其行进的方向。

第二种方法比第-种方式相对稳定，对地面的要求较低，第二种方式要求有较好的地面环境，涂漆带要清晰。对于复杂的工作环境，特别是有物体需要经常在地面上拖动时，第二种方式就不合适。

6.安全装置由于工作情况复杂，车辆在行驶过程中，都可能触及附近的人或物，如何躲避人或物，或在发生撞击时，停止小车，保证安全，是设计导引小车时必须在考虑范围之内的事，可通过用超声波或红外线进行障碍探测，并设置在具有接触时，具有能自动切断动力装置的机构，若发生碰撞时，启动微动开关，切断动力。

该自动导引小车能很好的解决了-些小型物流仓库或办公的分料、装料等运用，最关键的是该小车结构、原理简单，具有坚固耐用，易维修，易操作，维护成本低等特点，具有较强的实用性。