面向3C自动化生产线的AGV结构设计与控制研究

随着我国经济水平的飞速发展，对于 3C 产品的需求量急剧增加，对产品品质要求的也不断提升，然而目前国内大部分企业以人工为主，生产制造水平和生产效率低下，且品质得不到保证，因此推进中国制造业转型升级，发展工业自动化装备以保证产品品质、提高生产效率，从而增加企业竞争力已是大势所趋。本课题研究设计的适用于 3C 产品自动化加工系统的拥有自主知识产权的低功耗、高效率、高集成的自动引导小车，为生产调度管理提供了新的解决途径以及规划架构，实现消费性电子产品金属零部件在自动化系统中的物料运输，从而达到 3C 产品生产加工的自动化。

本文首先对 AGV 小车的基本结构进行了设计，其中包括轮系布局的选择、驱动模块的设计、减震系统的设计以及移载装置的设计等，并利用 Solidworks 软件对其进行了三维建模。紧接着对 AGV 小车进行运动学建模分析，针对 3C 自动化产线的特点提出了一种基于 PID 控制算法和模糊控制算法相结合的分段模糊 PI 控制算法，使得 AGV 在岔道口选择、转弯以及停车过程中平稳可靠。然后利用 Matlab/Fuzzy工具箱搭建了模糊 PI 控制器的仿真模型，通过对比模糊控制器和分段模糊 PI 控制器的仿真分析结果，各项性能指标都体现出分段模糊 PI 控制算法的优越性。为了找出 AGV 小车在行驶过程中出现偏摆的原因，本文从理论分析计算到仿真分析都一致表明，产生偏摆的主要原因在于 AGV 小车在运行时因滚动摩擦产生的阻力和纠偏时因侧偏角的存在而产生的侧向力使得运行阻力加大。随后运用Solidworks 软件对 AGV 三维模型转换，并将转换模型导入 ADAMS，然后利用动力学仿真软件 ADAMS与控制仿真软件 Matlab/Simulink之间的接口进行机电一体化联合仿真。对 AGV 小车在直线轨道和不同转弯半径圆形轨道行走特性进行仿真分析，找到转弯半径与驱动轮间距之间的关系。

最后通过搭建物理样机和铺设的磁条轨道对 AGV 小车的性能进行检测，为了更好的采集信号，通过搭建物理模型进行相关实验，得到磁导航传感器距驱动轮轮轴中心的距离 L 与两驱动轮之间的距离 D 的最佳比值。本文还对 AGV 小车在空载和负载两种状态下，进行直线轨道和圆形轨道行驶测试，找到 AGV 小车满足最小偏摆和停车精度下的行驶速度。验证 AGV 小车搭载的 RFID 模块在通过地标卡的时候能够快速识别读取地标卡的数据实现岔道口的路径选择、减速、停车等功能。