自动导航叉车文献综述.doc

文 献 综 述 前 言 近些年来，物流业的迅猛发展使得物流已渗入到社会和经济的方方面面，日益关系到国计民生。对物流搬运机器人的研究有助于提高生产效率、降低成本；有利于企业产销购信息集成和增强生产的柔性和自动化程度；有助于生产的节能降噪和环保。物流搬运机器人是一个集环境感知、动态决策与规划、行为控制与执行等多功能为一体的自动化系统，对其的设计、制造及控制是一项复杂而综合的系统工程。 物流搬运机器人是agv小车的一个应用领域。(Automated Guided Vehicle，简称AGV)，通常也称为AGV小车.指装备有电磁或光学等自动导引装置，能够沿规定的导引路径行驶，具有安全保护以及各种移载功能的运输车，工业应用中不需驾驶员的搬运车，以可充电之蓄电池为其动力来源。一般可透过电脑来控制其行进路线以及行为，或利用电磁轨道(electromagnetic path-following system)来设立其行进路线，电磁轨道黏贴於地板上，无人搬运车则依循电磁轨道所带来的讯息进行移动与动作。 将agv小车与物流叉车结合起来，就是自动导航叉车。它的内容涉及到自动导航叉车的运动学、动力学、机构的设计、控制系统的软硬件设计、信号的检测与处理、轨迹规划、导航定位以及参数识别与补偿等方面。由于专业课程涉及的学术范围所致，本课题主要以西安理工大学机械自动化研究所自主研发的物流搬运机器人为研究对象，研究这种自动导航叉车的结构设计。 主 题 一、Agv小车 （一）AGV小车的主要用途 纵观国内外AGV小车的应用实例，AGV小车大体上用于以下三个方面： (1)物料搬运 在工业现场AGV小车常用于工位间或自动仓库与工位间的物料搬运作业。例如在柔性加工系统中，AGV小车依照加工工序顺次将被加工工件送到相应自动机床进行加工，加工好的零件由AGV小车送到质检站测，最后合格品送到半成品库。又如在组装线上，AGV小车从自动仓库取出机器零件并送到相应的组装工位。 (2)移动工作台 在组装或柔性加工系统中AGV小车常作为移动工作台使用。以欧美一些汽车厂为例，在轿车组装过程中从汽车底盘焊装组立、安装悬挂系统、车轮和制动系统、安装发动机、变速箱、离合器、安装转向系统、安装汽车外壳、安装风档玻璃和座椅到整车配电等一系列组装过程都是在一台AGV小车上进行的。又如在欧美一些柴油机厂中，柴油机一系列的组装过程也都是在一台AGV小车上完成的。 (3)与机器人或机器手配合在特殊工作环境下代替人工作业 在AGV小车上可以安装机器人或机器手，在特殊工作环境下代替人工作业。例如在核电站中代替人在具有放射线的工作环境下进行遥控作业。 （二）国内agv小车研究现状及发展趋势 AGV六十年代开始研究； AGV七十年代北京起重运输机械研究所研制的ZDB－1 型自动搬运车是最早的实用型agv小车； AGV八十年代邮电部设计研究院等单位先后开始对agv小车进行研究与实践； AGV九十年代沈阳自动化所为沈阳金杯汽车公司总装线上设计的九台agv小车自动装配系统，是国内较先进的实用型agv小车； AGV九十年代中期，昆船公司在引进国外最先agv小车 进技术的基础上，先后承担了数十个agv小车系统的设计、安装，其水平代表了目前国内的最高水平。 AGV九十年代以来，清华大学研制的智能车THMR-V，采用分层递阶的体系结构，基于以太网通信，集成有CCD 摄像机、激光雷达、磁罗盘一光码盘、GPS 等多种传感器，能够实现结构化环境下的车道线自动跟踪，以及复杂环境下的道路避障、道路停障，最高车速达到150km/h； 最近几年哈尔滨工业大学研制的轮式智能服务机器人能无缆行走、自动避障、识别语音并能与人对话、用于服务场合的导游导购等。 （三）国外agv小车研究现状及发展趋势 agv小车是伴随着柔性加工系统、柔性装配系统、计算机集成制造系统、自动化立体仓库而产生并发展起来的，日本人认为1981年是柔性加工系统元年。这样计算agv小车大规模应用的历史也只有15至20年。但是，其发展速度是非常快的。例如:美国通用公司1981年开始使用agv小车，1985年agv小车保有量500 台，1987年agv小车保有量3000台。资料表明欧洲40%的agv小车用于汽车工业，日本15%的agv小车用于汽车工业，也就是说agv小车在其他行业也有广泛的应用。 国外agv小车研究现状及发展趋势 1913 年美国福特汽车公司开始使用有轨道的导引车辆; 1954 年英国首先研制出电磁导引agv小车；五十年代末agv小车已在欧洲推广应用； 六十年代将计算机技术用于agv小车系统控制与管理； 七十年代agv小车应用范围扩大，车型多样化，导引方式五花八门； 八十年代agv小车随计算机技术发展而发展。成本降低，性能先进，普及迅速