1、本科毕业论文（20 届）基于 SolidWorks 的无人搬运车的设计所在学院 专业班级 机械设计制造及自动化 学生姓名 学号 指导教师 职称 完成日期 年 月 本科生毕业论文I摘 要无人搬运车，它是集电、声、光以及计算机技术于一体的技术产品，综合了目前科技领域应用技术和先进的理论基础。无人搬运车被广泛的应用在了自动化工厂和柔性制造系统中，具备了非常高的运输效率而且还体现出了节能、工作可靠、能实现柔性运输和节能等优点，这对生产效率的提高和自动化生产程度的提高都具有重大的意义。无人搬运车是集信息处理、图像处理和人工智能三项为一体的而且综合了目前科技领域先进的应用技术和理论的产品。无人搬运车是移动
2、式机器人中的一个部分。无人搬运车是在美国最早发展起来的，在国外已经有了几十年的历史经验。所以，无人搬运车主要应用在港口码头、图书馆、邮局、仓储业、机场和一些危险场所的特种作业场合。无人搬运车是目前为止最有发展前途的物流输送设备中的一种，特别是在柔性制造系统中应用的最广泛也是最有效的物料运输设备之一。本课题所设计的无人搬运车是在分析研究国内外无人搬运车现状与发展的基础之上，设计了两个后轮独立驱动的无人搬运车，其主要工作内容包括：无人搬运车机械传动设计和无人搬运车的运动学分析。此无人搬运车能够非常容易的实现运动轨迹和自主运行的控制等功能，达到了能够非常准确的沿着设定的行驶路线行驶。关键词：无人搬运
3、车；人工智能；运动学本科生毕业论文IIAbstractThe AGV namely Automatic Guided Vehicle, it collect sound, the light, the electricity, the computer technology in a body, and synthesizes the technical domain advanced theory and the application technology. It widespread applied in the flexible manufacturing system and the
4、 factory automation, and has the merits of high transportation efficiency, the energy conservation, the work reliable, the flexible transportation. It enormously enhanced production automaticity and production efficiency.AGV is the collection information processing and image processing and artificia
5、l intelligence three for the integration of the present technology field and comprehensive application of advanced technology and theory of product. AGV is part of the mobile robot. In the earliest AGV is developed in abroad, has decades of historical experience. So, AGV is mainly applied in ports,
6、library, post office, ware-housing, airport and some dangerous places special operation occasion. AGV is by far the most promising logistics conveyor equipment, especially in the application of flexible manufacturing system the most extensive and most effective one of the material transport equipmen
7、t.Based on the analysis of the domestic and foreign AGV present situation and its development foundation, AGV with two wheel independent drive is designed. The content of the paper includes: design of mechanical structure and drive of the car, the choice of direct current servo motor, and the kinema
8、tic analysis. The designed car can realize the functions of independent movement, the path (circular arc, straight line) control and so on, and has achieved to travel along the hypothesis route.Keyword: Automatic Guided Vehicle; Artificial intelligence; kinematics 本科生毕业论文III目 录摘 要 .IABSTRACT.II前 言 .
9、1第一章 绪论 .21.1 无人搬运车简介 .21.2 无人搬运车的分类 .21.3 无人搬运车的组成 .21.4 国内外研究现状及发展趋势 .21.5 保持无人搬运车安全运行 .3第二章 机械部分设计 .42.1 设计任务 .42.2 确定机械传动的方案 .42.3 直流伺服电动机 的选择 .52.4 联轴器的设计 .72.5 蜗杆传动设计 .92.6 轴的设计 .122.6.1 前轮轴的设计 .122.6.2 后轮轴的设计 .152.7 滚动轴承选择计算 .192.7.1 前轮轴上的轴承 .192.7.2 蜗杆轴上的轴承 .202.7.3 后轮轴上的轴承 .22第三章 控制系统的设计 .2
10、53.1 控制系统总体方案 .253.2 运动学分析 .25本科生毕业论文IV3.2.1 运动学方程 .253.2.2 转弯半径 .26结论与展望 .28致谢 .29参考文献 .30本科生毕业论文1前 言“物流”，就是“ 物的流转”， “Physical Distribution”（PD ） ，或者是说“实物分配”，或者是“货物配送”。由国家质量技术监督局发布，已于 2001 年 8 月 1 日起正式实施的中华人民共和国国家标准物流术语中对物流进行了明确的定义：“物品从供应地工、配送、信息处理等基本功能实施有机结合。 ” “现代物流”是将生产、销售、采购等各个分散开的环节结合在一起考虑，从而使
11、采购、生产、销售等各个环节的运行在整体水平上达到一个最佳的状态，从制造者到消费者之间的运输流动的分配得到了最大限度的优化，并且利用先进信息技术和专业能力和先进信息技术的降低运输费用和减少了商品库存，从而使货物能够如期的交货并且对客户的服务水平也有一定的提高。其中包括了包装标准化、运输的合理化、信息管理网络化、仓储自动化、装卸机械化加工配送一体化等等。“供”和“需”之间衔接的桥梁就是物流，目前已经逐渐的发展成为社会科学与自然科学互交叉的一门新兴科学物流学 1-2。自动化技术使仓库的管理越来越优越。20 世纪 50 年代末和 60 年代，先后研制和采用了自动存储机器人、无人搬运车、自动货架、条形码
12、自动识别系统、自动分拣系统和电子扫描系统。20 世纪 70 年代和 80 年代，巷道式堆垛机、转移式货架、旋转式货架以及其它的一些搬运设备也都加入到了自动控制的行列中，与此同时，自动化物流也普遍采用机器人堆垛物料和包装、监视物流过程及执行某些过程。但这时只是各个设备的局部自动化并各独立应用。自动化输送机系统提供了物料和工具和搬运加快了运输的速度。由于计算机技术的快速发展，因此，我们的重点也就转向物质的管理和控制，要求协调、适时以及一体化 3。本科生毕业论文2第一章 绪论1.1 无人搬运车简介 无人搬运车，是搬运物料的设备中的一种，它能够在一个位置自动的将货物装载起来，并且行走到另一个位置自动将
13、货物卸下，能够的自动完成货物的装载和卸载。无人搬运车是一种以电池电源为动力源自动操纵的工业运输装卸车辆。装卸和搬运是物流的重要组成部分，也是在物流花费中占据很多的费用，所以在物流中常常会使用到。所以，装卸搬运工具得到重大的发展，在装卸搬运工具中使用最广泛的也就是无人搬运车，而且无人搬运车的发展也是最迅速的。1.2 无人搬运车的分类无人搬运车分为有轨和无轨两种。有轨是指有地面或空间的机械式导向轨道。地面有轨的无人搬运车有以下优点：成本比较低廉，结构非常牢固，能够承载力比较大，技术应用相对比较成熟等等。地面有轨无人搬运车被广泛应用在了中小规模箱体类工件之中。高架有轨小车与地面有轨小车相比，有着空间
14、的利用非常高，结构比较紧凑，速度比较快，安全性能比较高等优点，但是相比地面有轨无人搬运车来说缺点就是承载力小。无轨小车是一种利用微机控制的，是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。无轨小车按引导方式和控制方法的分为有径引导方式和无径引导自主导向方式。有径引导方式是指在地面上铺设导线、磁带或反光带制定小车的路径，小车通过电磁信号或光信号检测出自己的所在位置，通过自动修正而保证沿指定路径行驶。无径引导自主导向方式中，地图导向方式是在无轨小车的计算机中预存距离表，通过与测距法所得的方位信息比较，小车自动算出从某一参考点出发到目的点的行驶方
15、向。这种引导方式非常灵活，但精度比较低。1.3 无人搬运车的组成无人搬运车由行走驱动装置、方向转动装置、机架本体装置、控制装置、蓄电池装置、安全装置和移载装置等重要部分组成。1.4 国内外研究现状及发展趋势无人搬运车是随着计算机集成制造系统、加工系统、自动化立体仓库、装配系统而产生的而且得到了迅速的发展。日本学者认为 1981 年是无人搬运车大规模应用的开始元年，因此无人搬运车的发展也只有 20 多年的时间。但无人搬运车的发展速度超乎人们想象。1981年美国通用公司开始使用 AGV，1985 年无人搬运车保有量 500 台，1987 年无人搬运车保有量 3000 台。资料表明欧洲 40%的无人
16、搬运车用于汽车工业，日本 15%的 AGV 用于汽车工业，本科生毕业论文3也就是说无人搬运车在其他行业也有广泛的应用 4。目前国内总体的情况来看无人搬运车的应用应该还处于刚起步的阶段。但是从各个行业对无人搬运车的应用来，无人搬运车在各个行业的分布十分广，有仓库汽车，烟草行业，飞机行业，汽车制造业，家用电器行业，邮电部门，机械加工等 1。由此可以看出无人搬运车有着一个非常广阔的潜在市场。1.5 保持无人搬运车安全运行无人搬运车通常是在自动化工厂内使用比较多。由于是无人驾驶的，因此无人搬运车的安全运行是个非常大的问题，无人搬运车在运行的时候随时都有可能碰到一般有人搬运车所意料不到的障碍物，碰到这种
17、情况很好的控制方法，就是在不让装载的货物掉落或者散开，但是又不让障碍物受到损伤的情况下是无人搬运车停下来。特别是在仓库间来回穿梭的时候问题更大，因此我们必须要在无人搬运车前面安装停止装置。停止装置利用超声波信号传输器和超声波传感器，快速探测无人搬运车前方障碍物，使搬运车驱动电动机用电动机慢慢减述在碰撞之前慢慢停止。本科生毕业论文4第二章 机械部分设计2.1 设计任务设计无人搬运车，可以在水平面上按照预先设定的轨迹行驶。以下是无人搬运车的设计参数：无人搬运车的长度：500mm无人搬运车的宽度：300mm无人搬运车的行驶速度：100mm/s2.2 确定机械传动的方案方案一：采用三轮布置的结构。直流
18、伺服电动机经过减速器及差速器，通过两半轴将动力传递到两个后轮。无人搬运车的转向由转向机构驱动前面的一个万向轮转向控制。传动系统如图 2.1 所示。图 2.1 传动方案一方案二：采用四轮布置结构。无人搬运车采用两后轮独立驱动差速转向，两前轮为万向轮的四轮结构形式。直流伺服电动机经过减速器后直接驱动后轮，当两轮运动速度不同时，就可以实现差速转向。传动系统如图 2.2 所示。图 2.2 传动方案二本科生毕业论文5四轮结构与三轮结构相比较有较大的负载能力和较好的平稳性。方案一有差速器和转向机构，故机械传动误差大。方案二采用两套蜗轮-蜗杆减速器及直流伺服电动机，成本相对于方案一较高，但它的传动误差小，并
19、且转向灵活。因此，采用方案二作为本课题的设计方案5。2.3 直流伺服电动机的选择伺服电动机的主要参数是功率(KW)。但是，选择伺服电动机并不按功率，而是更根据下列三个指标选择。运动参数：无人搬运车行走的速度为 100mm/s，则车轮的转速为（2-1）min/75.2140.36rdvn电机的转速 选择蜗轮-蜗杆的减速比 i=62（2-2）i/.62ri电无人搬运车的受力分析： OGPFBFCFAFD图 2.3 车轮受力简图无人搬运车车架自重为 P （2-3）Nabhg1348.902.35.108.23 无人搬运车的载荷为 G （2-4）m48.9取坐标系 OXYZ 如图所示，列出平衡方程由于两前轮及两后轮关于 Y 轴对称，则 ，BAFDC， （2-5）0ZF02GP， （2-6）xM3.17.0.
