智能自动引导小车模型系统设计.pdf

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1、维普资讯 http:/ 与 开发 图 2 循迹磁传感器布局图 生涡流效 应，从而导致 L C振 荡电路振 荡减弱，振幅减小，此现象即为阻尼现象。这一振荡 的变化，会被后 置电路 经过放大处理 并转 换为一确定 的输 出信 号，触发开 关并驱 动控 制器件，从而 达 到非接 触式 预定 行驶 路线 检测 的 目 的。整个循迹模块 由 4个霍尔开关组成，布局如 图 2所示。设 A G V小车的运动允许误差为 ，中间两个霍 尔磁 传感 器的间距度为，导引带宽度为，霍尔传感 器的检 测范围为 S，则它们 之间的关 系为：(W L+S)2 (1)根据 上式，结合系统设计 要求的 可 以计 算 出中间 两

2、个传感 器的间距 和导引带 的尺寸。左一 和右一的霍 尔传 感 器是用来保证在循迹 状态下即使小 车忽 然较大程度偏 离 轨道时仍然能够通过大幅转 弯回到预定 的轨道。人体检测模块 虽 然在 A G V小车 的规定行驶 路线 上一般 不会有 障 碍 物，小车不需要有避 障的功 能，但 是人很有可 能在行 驶路 线上走动，为 了避免发生安 全事故，模型系统设 计中增加 了人体 检测传感 器。当 A G V小 车附近 有人 时，小车将 停 止行 驶并 同时发 出声 光信 息警 报 和语音 提示，提 醒人 走 开，待检测到人 已走开后再继续作业。本模型系统 的人体检测模 块以人体发 出的特 定波长为

3、 1 0 t x m左右 的红外线为检 测信号源，信号通过 菲涅尔 滤光 片增强后进入双元热释 电红外检测元件 L H I 9 6 8进行检测，检测到的信号采 用 O T 0 0 0 1 搭接 的信号处理 电路进行处理。O T 0 0 0 1是 一款 具有 较 高性 能 的传 感信 号处 理 集成 电路，它内部的双 向鉴幅器可有效抑制 干扰，而且 内置 了延 时定 时器和封锁 时间定时器便 于我们 控制输 出信 号的时延 _ 4 。硬件电路如 图 3所示。(2)无线通讯模块设计 在 一个完整 的 A G V系统 中，除 了 A G V小车外还需要 电脑或工控机对小车进行命令发 布和集 中管理，

4、因此 上位 图 3 人体检测模 块电路 维普资讯 http:/ 研 究与 机和 A G V小 车之间需 要进行 无线通 讯。小 车 系统 一方 面 接受监 控系统 的命令，另一方 面 回送 给监 控 系统 反馈信 息，作为 监控 系统 协调、管理、控制 的依 据。本系统 的无 线传输模块采用 的是深圳华 奥通通信技术 有限公司 的微功 率传输模 块 HA C U M9 6。H A C U M9 6是一 款具 有较 高性 能的无线传输模块：波特 率为 9 6 0 0 b p s；发 射功率 仅仅为 1 0 m W，可靠传输距 离大于 3 0 0 m；其 载频采用位于 I S M频 段 的 4 3

5、 3 MHz，因此无需 申请频点；基于 F S K的调制方式，采用高效前 向纠错信道 编码 技术，提高 了数据 抗突发干扰 和随机干扰 的能力。R S 2 3 2 1 L的电平转换则 使用电平转 换芯片 MA X 2 3 2实现，电路 图如图 4所示。D 2 3 2 R)a)2 3 2 芯 片是否 接收 信号，从而 使外 负 载工 作或 者处 于停止 状 态。具体设计时我们 加了一个反相器来节 省 I O 口，但是 仍可 以达到相 同的效果。用 L 2 9 8所组 成 的电机驱 动电路 如 图 5所 示。用每 一组 P WM控 制一 个电机的速度，而另 外两个 I O 口则控制 电机 的正反转

6、，使得无论 硬件还是软 件在实现时都比较简单可靠。考虑到 A G V小 车 的突然加速 或减速 会使 电机受 到损 坏，软件设 计采用优 化 的 P WM 速度调制控 制方案。制定 多级 P WM 表，用 每一组 P WM控 制一个 电机 的速度，而另 外 两个 I O 口则控制 电机 的正 反转，使得小车能够平 滑的 启 动以及调速。M A)(2 3 2 图 4 R S 2 3 2接 口模块 电路 图(3)电机驱动及调速模块设计 本模 型采用 的 电机为额 定 电压 6 V的普 通直 流 电机。电机 的驱 动调 速模 块采用 的是基 于 P WM 原理 的 H 型全桥 式驱 动 电路，信 号

7、与 驱动 电路 的采用 光耦 隔离 以减少 干 扰。具体 的实 现是 采用 L 2 9 8电机驱 动芯片，L 2 9 8芯片本 身是一个集成的电机驱动电路，可 以通过标准 的 1 丫 r L逻辑 电平进行控制，其中可以控制一组 的两个 输入端 口来控 制 由于小 车在 避障的时候 很 有 可能偏 离规 定 的行驶 路 线 如果没有路 程信息小车将很难 回到规定 的行驶 路线。本模 型 采 用 四个 S T 1 6 8记 录 距 离 信 息，其 中两个 S T 1 6 8一前一后 并放在一起为一 组，通过调整 各 组 的 两 个 S T 1 6 8相 对 位 置，使 得车轮旋转 时两个 S T

8、1 6 8输 出 的方 波 具有 近 9 0。相 位 差，如 图 6所 示。如果 B相输 出的方 波的相 位 超前 A相 9 0。，则小车 向前 行驶；反之如果 A相输出方波 的相位超前 B相 9 0。，则小车 向后 行驶。具 体的实现 办法 是在 A相方波上升延 时读取 B相 的电平，若 B相为低电平 则表示 小车 向前行驶，为高 电平则 表示 小车 向后行驶。小 车实际行驶 的路程为：S=M N L (2)为在一段 时间内小 车履带上 的 S T 1 6 8所检测到 的脉 冲数，一个脉 冲相应 的表示一 个履带上很小 的一 格；为 图 5电机驱动 电路(下转第 1 0 7页)维普资讯 ht

9、tp:/ 经验 加装另一行程开关，当动模板 合模 至距定模板 较近距离 时(如 2 0 0 m m)，自动 压合 这一行程开关并保持，使控制 电磁 离合器 的继 电器持续得 电而不 会因合模力增 大导致重力 敏 感动断保护装置的开关 断开而受到影响。若设备 的控制 电路 采用可 编程序控制 器(P L C)进行 控制，那么控制功能的实现将会变得更简单。6结束语 通过对发生事故的模切机 的勘验和检测试 验，并经综 合分析，找 出了设备存在 的安全 隐患和缺 陷，为安全生产 监督管理部 门处理事故提供 了可 靠的依据，同时通过指导(上 接 第 7 9页)S Tl 秘 A S T l 秘B 企 业把

10、其它存在安全 隐患 的设 备按安全标 准要求整改至合 格，提高 了设备 的安全性 能，使这批原 被查封的设备顺利 解封并投入使用。参考文献：1 G B T1 5 7 0 6 2 1 9 9 5 机械安全 基本概 念与设计通 则(第 2部 分)技术原则与规范 S 作者简介：林敏，男，1 9 6 3年生，广东揭阳人，大学本科，工 程师。研究领域：机械设计、工艺、标 准化及检测技 术。已发表 论文 1篇。(编 辑：梁 玉)S T I 6 g 输出带有9 o。相位差的方波 图 6 电机驱动电路 事先测量好 的当履带转过一 周时的脉 冲数，L为履 带的周 长。根据这个公式，S即为小车在这段时间 内走 过

11、的路程。另外，再根据公式(3)即可算 出瞬 时的速度。=AS At (3)(4)自动充 电模块设计 本模 型使用凌 阳单 片机 t n S p T M S p c e 0 6 1 a内置的 1 O位 A D实时地采集 电池 的电压 值，并将 其转换为相应 的数字 信号，再通过查询单片机内部设定 的阀值电压判断小 车是 表 1 红外传感器的状态与小车的运动关系表 否 电源不足。如果电源不 足，则寻找充 电站并 充电；充足 电后重新返 回作业。当电池 电力不足时，小 车会在原地转一 圈搜 寻到充 电 站 的大概位 置并 走到充电站附近。在充 电站 附近小车利用 复眼原理寻找充电站的准确位置并插入充

12、 电插 座充 电。即 到达充电站附近后，A G V小 车 通过前端 的三个 光电传感器不 停 地检测充 电站上连续发射 的 经过调制 的红外 信号，通过采 集 到的数据发 出控制信号，实 现 对小 车 的运 动状 态 的控制。红 外传感器 的状 态与小车的运 动关 系见表 1。3结束 语 此模 型系统经过实 际测试 运 行平 稳，对 P C发 出的控 制 指 令 响应 准 确，语 音 播 报 清 晰，循迹行驶稳定，人体检测 部分对人体检 测无误，自动 充电功能实现较好，抗干扰能 力强。但是局 限于模型无法 完 全模拟 真正 的智能 的 A G V小 车，无 线通讯 只是提 供了 和单个 A G

13、 V小 车通 讯的接 口，未 能实现对多 台 A G V小车 的集 中管理。局限于时间和精力，还有一些功能 如：事故 应 急处 理，货物的智能抓取和摆放 未能实现。随着工 业 自 动化 的发展，我们 有理 由相信智 能 A G V必将迎 来更大 的 发展，同时 研制 出低价位 的、高 性能、大众 化的 A G V既 是 国内外市 场的需要，也 是整个 A G V领域 孜孜 不倦追求 的 目标。参考文献：1 薛均义，张彦斌，虞鹤松，等凌 阳十六位单 片机 原理及应 用 M北京：北京航 空航天 大学出版社，2 0 0 3 2 王睿 曼自动导 引车 系统设计 与研 究 D南京：南京理 _T-大学，2 0 0 5 3 冯则坤传感器原理及其应用 M武汉：华 中科技 大学出 版 社，2 0 0 6 4 唐 陶鑫，李 浩，粘来 霞智能 电梯模 型 系统设计 J 1机 电 _Y-程 技 术，2 0 0 5，3 4(1 O)：3 2 3 4 第一 作者简 介：唐 秀东，男，1 9 8 6年生，江苏盐 城人，大学 本 科。研究领域：电子设计，自动控制。(编 辑：向 飞)二 丑 维普资讯 http:/