某市物流自动化立体仓库设计(agv自动导引小车(编辑修改稿)

某市物流自动化立体仓库设计(agv自动导引小车(编辑修改稿)内容摘要：

见《淮南市物流自动化立体仓库建设可行性报告》 安徽理工大学毕业设计 7 7 自动化立体仓库参数设计 根据仓库特点以及货物要求采用仓库分离式建筑形式，降低仓库建设成本。 货位数计算 根据物流货物实际考察结果，货物平均尺寸 40mm 30mm 15mm，存储量 98000 件，设计货箱尺寸 1m 1m 1m，每个货箱可装载 36 件货物，货位数即为 2700 个。 立体仓库布局 由于仓库货位数 2700 个，设计巷道数为 5 个，所以立体货架为 2 5=10 排，立体货架为 9 层，故列数为 2700247。 （ 10 9） =30 列，此立体仓库的总体参数为： 10 排， 9层， 30列， 5 个巷道，共计 2700 个货位。 仓库存储区的总体尺寸 设计立体仓库的货箱尺寸为 1m 1m 1m，要求货箱和货架在高度方向的净空间未100mm，长度方向的净空间为 50mm，宽度方向前后净空间为 50mm，巷道式堆 垛机宽度为，安全间隙为左右各 500mm，则：货格的高度为： 1000+100=1100mm 货格的宽度为： 1000+50 2=1100mm 货格的宽度为： 1000+50 2=1100mm 每排货架总高度为： 1100 29= 由于货架为 30 列，故每排货架的长度为： 1100 30=33m，每排货架高度 900m，则巷道宽度为：堆垛机 +左右间隙 =1200+500 2=。 该仓库存储区的总体尺寸为：总长 33m，总高 ，总宽为 5 个，巷道宽度 +10 排货架宽度 =5 + 10=22m，即 总体尺寸为： 33m 22m。 8 自动导引小车（ AGV）设计 绪论 概述 自动导引小车（ Automatic Guided Vehicle， AGV）是指有电磁式或光学式自动导引装置，根据预先设定的程序，通过车上的传感器确定小车的具体位置信息，沿着预定的行驶路径自动行驶的搬运小车。 自动导引小车一般以蓄电池为动力源，同时车上配备非接触导向引导装置、自动寻址装置的无人运输车。 自动导引小车作为一种简易移动搬运机器人，主要用于自动化立体仓库、柔性生产线，作为搬运设施使用。 国内外 AGV 发展情况 20世纪 50 年代第一辆自动导引小车在美国研制成功。 经过 10 年多发展，由于当时安徽理工大学毕业设计 8 美国工人对于 AGV 的抵制使得发展受阻。 不过由于欧洲托盘系统的完善和标准化，欧洲对于 AGV 的研究迅速发展。 到 70 年代的时候，欧洲已经有了 4800 多辆自动导引小车。 自动导引车系统 （ AGVS） 在 60年代从自动化仓库进入到柔性加工系统 (FMS)，这一改进使得自动导引小车系统得到快速发展。 10 多年以后 AGV 作为生产组成部分的一个重要环节进入了生产系统， 使 AGV 得到了广泛应用，尤其是在汽车制造业。 我国对 于 AGV的 发展 较晚， 20 世纪 70年代才由北京起重机械研究所研制出第一台电磁导引定点通 信的 AGV。 直 到 21 世纪出才由昆明船舶设备集团有限公司研制出首套投入生产的激光导引无人车系统。 目前，我国对于 AGV 的研究技术已经越来越成熟，自动导引车和自动导引车系统也得到了广泛使用。 AGV 的特点 AGV 的特点主要有以下几个方面： （ 1）无人驾驶： AGV 上由于装有自动导向系统，因此可以实现在没有人工引航的情况准确地按照预定轨迹自动行驶，将货物运送到目的地。 （ 2）柔性化： AGV具有很高地自动化水平，同时还实现了智能化，因 此 AGV 可以根据仓库仓储货位的要求、生产工艺流程等的改变而灵活方便地改变的行使路径，高效地实现柔性制造生产，同时与传统的输送带和刚性的传送带相比，由于路径改变所消耗的费用会降低很多。 （ 3）自动化：一般情况下 ,自动导引小车都配备有自动装卸装置，因此可以与其它物流设备方便地实现自动衔接，实现了货物在装卸与搬运过程中的的无人操作，实现了全过程的自动化。 （ 4）安全可靠： AGV 可以装备多种声光报警系统，在碰撞到障碍物之前就能通过车载障碍探测系统自动探测并及时停车，同时在多辆 AGV 在某一区域内交叉运行时，具备避免 相互碰撞的能力。 因此，自动导引车系统比其它物料搬运系统更安全可靠。 （ 5）清洁无污染：由于 AGV 采用自带蓄电池作为动力源，具有清洁生产的特点，同时运行过程中无噪声、无污染，适用于对环境要求较高的的场所。 （ 6）投资成本大：自动导引小车系统与其它物料输送方式相比，在初期需要巨大的投资，不过一旦投资建成，对于有大批量搬运要求的情况可以大幅度降低运行费用，尤其实在工位较多或者产品类型较多时。 自动导引小车 （ AGV）类型选择 自动导引小车类型 （ 1）按照自动导引小车的外形可以分为以下 5 种： 1）托盘 式 AGV：托盘式 AGV 应用广泛，主要用 来搬运托盘。 托盘可以采用不同的已在装置移动托盘，例如托辊、链条、升降架，或者采用手动搬运。 托盘式 AGV 主安徽理工大学毕业设计 9 要 适用于搬运系统中地面高度的两点间的搬运。 AGV 可以完成取货、卸货，完成指定工作后回到待机点等待下一个控制命令。 一般托盘式 AGV搬 运重量可达 ~，直线行走速度可达 60m/min，转弯速度为直线行走速度的一半左右。 此类 AGV采用的蓄电池容量为 210~400Ah， 2）牵 引式 AGV：最早使用的自动导引小车是牵引式 AGV。 牵引式 AGV 由两 部分组成，包括牵引车和挂车。 牵引车的作用是拖动挂车，货物则放在挂车上，一般采用多个挂车。 牵引 式 AGV的 拖动能力（即挂车载重）为 2~20t，电机功率一般为 ~10kw，动力源采用容量为 300~1000Ah 的蓄电池。 行走速度可达 60~100m/min。 牵引式 AGV 一般用于大批或中等运输量。 3）单元载荷式 AGV：根据不同的用途需求和载荷大小，单元载荷式 AGV 分为 不同的形式。 一般用于要求行走速度较快，搬运距离较短的情形。 常用的单元载荷式 AGV载荷为 ~5t，行走速度为 30~80m/min。 单云载荷 式 AGV 适合用于搬运面积较大、重量较重的货物。 4）叉 车式 AGV：叉车式 AGV 由于 不需要复杂的移栽装置就能方便有效地与自动化立体仓库里的其他搬运设备衔接，实现货物的转移、搬运。 为了避免货叉与其他设备地碰撞，需要加装检知器。 货叉可以根据货物的不同形状采用不同形式。 一 般叉车式AGV 有效载荷为 2~3t，物品提升高度为 3~4m。 另一方面，为了保 持 AGV 行走的稳 定性，搬运过程速度不能太快。 5）轻 便式 AGV：随着轻便型载荷用途的日益广泛开发了轻便型 AGV。 轻便型 AGV由于结构轻便简单，使用非常广泛，同时价格相对也较低。 图 81自动导引小车类型 （ 2） 按照有无轨道分为有轨和无轨。 所谓有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。 地面有轨小车结构牢固，承载力大，安徽理工大学毕业设计 10 造价低廉，技术成熟，可靠性好，定位精度高。 地面有轨小车多采用直线或环线双向运行，广泛应用于中小规模的箱体类工件 FMS 中。 高架有轨小车（空间导轨）相对于地面有轨小车，车间利用率高，结构紧凑，速度高，有利于把人和输送装置的活动范围分开，安全性好，但承载力小。 有轨小车由于需要机械式导轨，其系统的变更性不够理想。 无轨小车是一种利用微机控制的，能按照一定的程序自动沿规定的引导路径行驶，并具有停车选择装置、安全保护装置以及各种移载装置的输送小车。 AGV的类型 AGV的应用 1. 电磁感应引导式 AGV 1．仓储业 2. 激光引导式 AGV 2．制造业 3. 视觉引导式 AGV 3．邮局、图书馆、港口码头 4．铁磁陀螺惯性引导式 AGV 4．烟草、医药、食品、化工 5．光学引导式 AGV 5．危险场所和特种行业 表 资料来源：百度文库 类型选择 根据上述的介绍以及物流自动化立体 仓库的现状选择无轨导引托盘式自动导引小车。 因为该技术较为成熟，同时不仅能很好地实现物流货品的存储而且效率较高。 AGV 的基本组成及设计 通常情况 下， AGV 主要由车体、能源 储存部分、转向与驱动系统、安全装置、通信与控制系统、导引系统组成。 图 82 AGV 的基本组成 安徽理工大学毕业设计 11 车体及设计 车体是 装配 AGV 其他零部件的主要职称装置，主要包括底盘、车架、车轮、壳体和控制室等。 考虑到无人操作等原因，车体通常都具有无人驾驶与自动作业的特殊要求。 车架通常采用钢构件焊接而成，为减轻重量，有时也采用铝合金制作。 为了降低重心，增加 AGV 的稳定性，车体底盘一般建在大块钢板上。 同时考虑到 AGV 运行过程中可能出现故障导致与其他设施或者人碰撞，车身外表应不得有尖角或凸起部分。 考虑到车体结构较为复杂，所以车架整体采用压力铸造。 能源储存装置及选择 AGV采用蓄电池作为能源储存装置。 蓄电池的选用需要考虑 AGV 的 功率大小、体积、充电时间和充电方式以及维护的难易程度。 通常情况下选用 24V 或者 48V 直流蓄电池。 由于工作时间地原因，需要蓄电池可以满足 8小时以上的工作需要，而对于两班制的情况要求能满足 17小时以上的工作要求。 AGV的充电方式常用的有自动充电和人工充电两种方式。 人工充电是指当 AGV 需要充电时，由控制中心指挥， AGV驶向充电区域，由专职人员完成 AGV 与充电器间的电路连接。 充电完成后，人工脱离电路连接。 而自动充电是指当 AGV 需要充电时自动向地面控制中心发出充电请求，由控制中心指挥驶向充电区域，利用车上携带的充电连接器与充电系统连接完成充电。 充电结束后， AGV 自动脱离充电系统。 选择人工充电方式，降低 AGV 的设计成本，同时便于 AGV 的工作。 利用专人负责AGV 的充电工作。 转向和驱动系统及选择 AGV 的 转向和 驱动通常采用电气方式实现前进、后退、自动导向和转弯。 通常由驱动轮、从动轮以及转向机构构成，采用 3 轮、 4 轮或者 6 轮。 3 轮结构采用前轮转向和驱动，而 4 轮和 6 轮一般采用双轮驱动、差速转向或者独立转向的方式。 为 了提到AGV 的转弯精度通常驱动和转向电机都采用直流伺服电机。 (a)中间轮驱动 （ b)差速转向 安徽理工大学毕业设计 12 (c)前轮驱动转向 (d)前后轮驱动转向 图 83 AGV常用的驱动方 式 对比上述驱动方式，选择 4轮差速转向方式。 因为 3轮相对 4轮稳定性较差，而 6轮驱动方式多了 2个车轮又提高了设计成本，综合成本以及 AGV功能要求选择 4轮差速转向方式 传感器接受 信号判断位置达到要求位置利用两独立电机 以差速方式驱动转向 图 84差速型转间流程图 控制与通信系统 工作过程中， AGV需要通过通信系统从主控计算机接收指令并报告自己工作状况。 而主控计算机则收集 AGV发回的信息并且监视其工作情况，同时下达命令。 AGV配备有车载计算机，控制自身地工作。 一般采用 PLC或单片机 实现，它是 AGV行驶和工作的控制中枢。 主要完成的功能有：接收主控计算机下达的命令、任务；向主控计算机报告AGV的自身工作状况，如 AGV的位置、行驶速度、方向等。 车载控制系统是 AGV的核心部分，一般由计算机控制系统、导航系统、通讯系统、操作面板及电机驱动器构成 .计算机控制系统可采用 PLC、单片机及工控机等。 导航系统根据导航方式不同可分为电磁导航、磁条导航、激光导航和惯性导航等不同形式 .通过导航系统能使 AGV确定其自身位置，并能沿正确的路径行走。 通讯系统是 AGV和控制台之间交换信息和命令的桥梁，由于无线电通讯具 有不受障碍物阻挡的特点，一般在控制台和 AGV之间采用无线电通讯，而在 AGV和移载设备之间为了定位精确采用光通讯 .操作面板的功能主要是在 AGV安徽理工大学毕业设计 13 调试时输入指令，并显示有关信息，通过 RS232接口和计算机相连接。 通常 AGV小车与主控计算机通过无线电通信，或通过线路埋设的带线进行感应通信，也可以通过红外激光实现。 固定路径 AGV多采用埋在地槽你的通信线缆或固定位置的红外线装置进行通信，而自由路径 AGV多采用无线电通信。 导引系统及导引方式 选择 导引部分是 AGV的关键部分， AGV需要实现无人驾驶的情况下选择合 理路线，这需要依靠导引系统的导引，从而实现沿一定的路线自动行驶。 固定路线的导引方式有电磁制导方式、光学控制带制导方式、激光制导方式和超声波制导方式。 (1)电磁制导方式 该方法需在 AGV 行走的路线下埋设专用的电缆线，通以低频正弦波电流，从而在电缆周围产生磁场。 AGV上的电磁感应传感器检测到磁场强度，在小车沿线路行走时，输出磁场强度差动信号，车上控制器根据该信号进行纠偏控制。 该方法可靠性高，经济实用，是目前最为成熟且应用最广的导引方式。 它的主要缺点是 :AGV路径改变很困难，而且埋线对地面要求较高。 (2)光学控制带。