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基于Mecanum轮的全方位移动AGV结构特性和姿态控制研究

发布时间:2022-12-04 22:46
  自动导引车又称AGV(Automated guided vehicle),属于移动机器人,融合机械工程、计算机工程、控制工程、人工智能等多学科的前沿技术为一体,是一种应用于现代物流自动化、柔性化智能生产等领域的关键智能运输设备,对于提高生产自动化程度、生产效率和降低生产成本具有重要的意义。本课题从实际应用出发,目标在于研制一种具有物料取放功能的小型全方位移动AGV,实现物料自动化搬运。首先,根据实际需求提出基于Mecanum轮的全方位移动AGV的总体技术方案,主要包括:车体结构、Mecanum轮传动系统、物料取放系统、导航系统、控制系统、动力系统和安全防护系统。建立了基于SolidWorks环境的AGV整体三维模型,完成了系统零件图纸的绘制以及系统相关元器件的选型,为进行理论分析和实验样机搭建做准备。其次,通过分析Mecanum轮的结构特性,得出了基于椭圆弧法的Mecanum轮辊子的母线方程,建立了辊子的三维模型,进一步完成了Mecanum轮整体结构三维建模;结合Mecanum轮的几何结构特征,从理论上分析Mecanum轮四轮系统的运动学特性,得出了运动学方程,为系统的运动和姿态控制提... 

【文章页数】:86 页

【学位级别】:硕士

【文章目录】:
摘要
abstract
第一章 绪论
    1.1 引言
    1.2 AGV国内外发展现状
        1.2.1 AGV国外发展现状
        1.2.2 AGV国内发展现状
    1.3 Mecanum轮的发展现状
    1.4 AGV导航方式
    1.5 课题研究的目的和主要内容
第二章 AGV总体设计
    2.1 总体设计要求分析
    2.2 全车总体方案设计
    2.3 车体设计
    2.4 四轮行走系统
        2.4.1 Mecanum轮
        2.4.2 伺服电机与减速器选型
        2.4.3 电机的布置
        2.4.4 Mecanum轮浮动补偿机构设计
    2.5 物料取放系统
    2.6 磁导航系统
    2.7 控制系统
        2.7.1 主控制器选型
        2.7.2 运动控制系统设计
        2.7.3 控制器硬件端口配置
    2.8 电源及安全防护系统
    2.9 本章小结
第三章 Mecanum轮结构特性及运动学分析
    3.1 Mecanum轮结构特性分析
        3.1.1 Mecanum轮全方位移动原理
        3.1.2 Mecanum轮辊子母线方程
        3.1.3 重合度计算
    3.2 Mecanum轮运动学分析
        3.2.1 单个Mecanum轮的速度映射关系
        3.2.2 Mecanum轮四轮系统运动学分析
    3.3 仿真分析
        3.3.1 纵向运动仿真
        3.3.2 横向运动仿真
        3.3.3 斜向45°运动仿真
        3.3.4 绕几何中心旋转运动仿真
        3.3.5 仿真结果分析
    3.4 本章小结
第四章 全方位移动AGV整体姿态控制特性分析
    4.1 整体控制策略
        4.1.1 运行路径的设计规划
        4.1.2 拐点识别规则设置
    4.2 点位识别和路径选择姿态控制
        4.2.1 十字交叉路径
        4.2.2 T型路径
        4.2.3 直角路径
        4.2.4 钝角路径
    4.3 基于三个磁导航传感器的定位控制
    4.4 循迹纠偏姿态控制
        4.4.1 模糊控制的发展
        4.4.2 模糊控制基本原理
        4.4.3 模糊控制系统设计
    4.5 本章小结
第五章 样机制作与性能实验
    5.1 全方位移动AGV实验平台搭建
    5.2 实验测试
        5.2.1 实际功耗测试
        5.2.2 浮动补偿结构效果测试
        5.2.3 拐点识别实验
        5.2.4 重复定位实验
    5.3 本章小结
第六章 结论与展望
参考文献
攻读学位期间所取得的相关科研成果
致谢


【参考文献】:
期刊论文
[1]双磁导引轮式AGV路径跟踪算法的研究[J]. 尹建军,田丽芳,贺坤.  机械设计与制造. 2017(12)
[2]磁导航托盘AGV自动控制系统的研制[J]. 田应仲,葛华,来晓江,李龙.  机械制造. 2016(12)
[3]AGV在物流行业中的发展前景与市场应用[J]. 陈洪波.  机器人技术与应用. 2015(06)
[4]AGV技术发展综述[J]. 杨文华.  物流技术与应用. 2015(11)
[5]AGV市场需求与行业发展[J]. 王玉鹏.  物流技术与应用. 2015(11)
[6]全方位移动机器人研究综述[J]. 贾茜,汪木兰,刘树青,朱钢.  制造业自动化. 2015(07)
[7]Mecanum轮几何结构与辊子母线近似方法[J]. 杨铭,吕永健,丛新勇.  机械设计与研究. 2014(05)
[8]视觉导航技术发展综述[J]. 管叙军,王新龙.  航空兵器. 2014(05)
[9]全方位移动式AGV技术研究[J]. 苏永华.  制造业自动化. 2014(15)
[10]Mecanum轮全方位移动机器人技术及其应用[J]. 王兴松.  机械制造与自动化. 2014(03)

博士论文
[1]适于楼宇环境的全方位移动技术研究[D]. 王一治.上海大学 2010

硕士论文
[1]基于群体智能优化的AGV路径规划算法研究[D]. 荀燕琴.吉林大学 2017
[2]全方位移动AGV运动控制系统设计与实现[D]. 曹云龙.哈尔滨工业大学 2017
[3]基于航迹推算的全向移动机器人定位及磁导航的研究[D]. 李雪茹.南京理工大学 2017
[4]狭小空间内的全向移动平台关键技术研究[D]. 刘勇.江苏科技大学 2016
[5]基于麦克纳姆轮全向车设计与性能研究[D]. 朱艳杰.燕山大学 2016
[6]基于多种导航技术混合的AGV系统设计[D]. 钟钜斌.浙江大学 2016
[7]基于二维码的自动化立体仓库管理系统及AGV控制器研制[D]. 刘豪.哈尔滨工业大学 2015
[8]Mecanum轮式全向机器人位置精确控制的研究[D]. 田青.东南大学 2015
[9]变电站巡检机器人磁导航系统设计与实现[D]. 王金钗.西南交通大学 2015
[10]全方位移动机器人巡线导航技术研究[D]. 田梦.哈尔滨工业大学 2014



本文编号:3709131

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