【摘要】：目前隨著自動(dòng)化產(chǎn)業(yè)和物流產(chǎn)業(yè)不斷的發(fā)展,工廠和倉(cāng)庫(kù)內(nèi)所需搬運(yùn)的貨物量也越來(lái)越大。目前大部分的貨物仍然是由工人來(lái)搬運(yùn)的,這樣不僅造成工人工作強(qiáng)度高,而且導(dǎo)致企業(yè)生產(chǎn)效率低下、用人成本高,嚴(yán)重影響企業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)力。隨著自動(dòng)化技術(shù)的發(fā)展,為了逐漸取代人工搬運(yùn),應(yīng)用于自動(dòng)化工廠以及物流倉(cāng)庫(kù)搬運(yùn)的AGV(Automated Guided Vehicle)移動(dòng)小車的需求也越來(lái)越大。本論文針對(duì)快遞公司的物流倉(cāng)庫(kù)貨物搬運(yùn)設(shè)計(jì)了完全自主移動(dòng)的AGV小車,AGV移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)控制是AGV小車實(shí)現(xiàn)從指定起始點(diǎn)到目標(biāo)定點(diǎn)任務(wù)的重要環(huán)節(jié)。目前工業(yè)中運(yùn)動(dòng)控制的算法主要為PID,PID算法雖然簡(jiǎn)單,但是存在穩(wěn)態(tài)誤差較低、響應(yīng)速度較慢等缺點(diǎn),本論文為了解決這些缺點(diǎn),在建立AGV移動(dòng)小車系統(tǒng)模型的基礎(chǔ)上,提出了針對(duì)移動(dòng)小車的滑模運(yùn)動(dòng)控制算法,搭建了AGV移動(dòng)小車運(yùn)動(dòng)控制平臺(tái),設(shè)計(jì)了運(yùn)動(dòng)控制軟程序流程并編程實(shí)現(xiàn),通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證所提出的滑模運(yùn)動(dòng)控制算法進(jìn)行速度跟蹤的良好效果。本文針對(duì)AGV移動(dòng)小車的技術(shù)指標(biāo)以及工作任務(wù),搭建了AGV小車運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的硬件平臺(tái),包括整個(gè)硬件平臺(tái)中硬件的設(shè)計(jì)與選型、硬件之間的連接方式�；贏GV移動(dòng)小車的硬件平臺(tái),對(duì)運(yùn)動(dòng)控制軟件方案進(jìn)行了設(shè)計(jì),其中包括運(yùn)動(dòng)控制軟件流程設(shè)計(jì)、超聲波防撞方案設(shè)計(jì)、運(yùn)動(dòng)控制器和工控機(jī)之間的自定義通訊協(xié)議方案設(shè)計(jì)。運(yùn)動(dòng)控制硬件平臺(tái)中左右兩輪的無(wú)刷直流伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的理想輸入速度來(lái)自于工控機(jī)通過(guò)路徑跟蹤規(guī)劃出來(lái)的速度,而工控機(jī)路徑跟蹤規(guī)劃的理想速度是AGV移動(dòng)小車質(zhì)心的線速度和角速度,為了得到AGV移動(dòng)小車質(zhì)心速度與AGV移動(dòng)小車兩驅(qū)動(dòng)伺服電機(jī)的理想輸入速度之間的關(guān)系,建立了AGV移動(dòng)小車的運(yùn)動(dòng)學(xué)模型。AGV小車運(yùn)動(dòng)控制的核心是對(duì)無(wú)刷直流伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行控制實(shí)現(xiàn)速度跟蹤,本論文在建立了無(wú)刷直流伺服驅(qū)動(dòng)電機(jī)的數(shù)學(xué)模型下,設(shè)計(jì)了一種基于電機(jī)模型的滑模運(yùn)動(dòng)控制算法。針對(duì)所提出的滑模運(yùn)動(dòng)控制算法,利用Lyapunov函數(shù)證明了系統(tǒng)的穩(wěn)定性,通過(guò)MATLAB仿真的數(shù)值結(jié)果表明該運(yùn)動(dòng)控制算法的可行性、魯棒性和低斗振性,最終通過(guò)實(shí)驗(yàn)證明所提出的滑模運(yùn)動(dòng)控制算法的可行性、魯棒性和低斗振性,其速度跟蹤效果優(yōu)于傳統(tǒng)的增量式PID算法,通過(guò)AGV移動(dòng)小車的圓重復(fù)定位精度的測(cè)量驗(yàn)證整個(gè)運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)的可行性。
【圖文】：

工廠以及物流倉(cāng)儲(chǔ)系統(tǒng)中一個(gè)必不可少的環(huán)節(jié)。人工來(lái)實(shí)現(xiàn)的，生產(chǎn)效率低下、工作人員勞動(dòng)強(qiáng)業(yè) 4.0 的發(fā)展趨勢(shì)，因此 AGV 移動(dòng)小車的需求企業(yè)的工作效率，還能降低用人成本。本課題“計(jì)與實(shí)現(xiàn)”來(lái)源于深圳某高新技術(shù)企業(yè)的項(xiàng)目—該項(xiàng)目旨在開(kāi)發(fā)出一款能夠?qū)崿F(xiàn)完全自主移動(dòng)的景和意義動(dòng)導(dǎo)航小車，是指磁導(dǎo)航、視覺(jué)導(dǎo)航或者激光導(dǎo)規(guī)劃好的路徑由起始點(diǎn)運(yùn)動(dòng)至目標(biāo)終點(diǎn)，完成物輪式移動(dòng)機(jī)器人（WMR,Wheeled Mobile Robot）歐姆龍公司生產(chǎn)的 Adept Lynx AGV 移動(dòng)小車[2]。

動(dòng)小車都是最佳的選擇。我國(guó)工業(yè)以及快遞服務(wù)企業(yè)的迅速發(fā)展，AGV 移動(dòng)小車可以提效率、降低用人成本。尤其是在 2015 年國(guó)務(wù)院頒布了《中國(guó)其中五大工程之一的智能制造工程中提出，關(guān)鍵崗位機(jī)器人替年制造業(yè)重點(diǎn)領(lǐng)域全面實(shí)現(xiàn)智能化，，AGV 移動(dòng)小車是打造智能能化倉(cāng)庫(kù)的關(guān)鍵。除此之外，AGV 小車還能應(yīng)用于服務(wù)業(yè)、醫(yī) 1-2 所示為我國(guó) 2011 至 2018 年 AGV 的增量以及增長(zhǎng)率的情況器人應(yīng)用領(lǐng)域非常廣泛，但實(shí)際上，我國(guó)各行業(yè)應(yīng)用 AGV 總，對(duì)市場(chǎng)來(lái)說(shuō)仍處于發(fā)展初期，后期發(fā)展空間巨大。從國(guó)內(nèi)主貨量來(lái)看，基本上都是 1000 臺(tái)/年以下。GGII《2015 年中國(guó)移GV）行業(yè)調(diào)研報(bào)告》數(shù)據(jù)顯示[6]，2014 年國(guó)內(nèi) AGV 新增量 315 29.15%；2015 年 AGV 新增規(guī)模將達(dá) 4300 臺(tái)，預(yù)計(jì)增幅超過(guò) 中，70%是來(lái)自國(guó)產(chǎn)品牌。在未來(lái)幾年中，服務(wù)機(jī)器人有 200，工業(yè)機(jī)器人將有 2.5 萬(wàn)億美元的市場(chǎng)，因此可以看出 AGV 小巨大的潛力市場(chǎng)。
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱工業(yè)大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2018
【分類號(hào)】：TH122

【參考文獻(xiàn)】

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本文編號(hào)：2671964