具有自动抓取功能的无人搬运车（AGV）的研究设计探究

具有自动抓取功能的无人搬运车（ AGV）的研究设计探究

叶建航

东莞金丰物流设备有限公司 广东东莞 523000

摘要:无人搬运车（AGV）现阶段凭借自身优势，实际应用范围得以逐步扩大，制造业及相关领域对无人搬运车（AGV）不仅有着自动导引功能需求，且对其自动抓取相关工件层面要求不断提升，为更好地满足实际应用需求，本文主要采用文献资料检索方法，先检索国内外与无人搬运车、自动抓取系统功能等相关的研究报告和学术论文等，研究设计具备自动抓取系统功能无人搬运车（AGV），仅供参考，便于今后更好地设计应用具备自动抓取系统功能AGV。

关键词:无人搬运车；功能；自动抓取；研究设计；

前 言

无人搬运车AGV，其往往有着规划自主路径及移载功能，现被广泛运用至加工制造、港口、仓储等领域当中，应用效果较为理想化。伴随着现代科学技术持续进步发展，对无人搬运车（AGV）提出更多设计要求，为更好地满足当前的小车系统应用需求，积极落实具备自动抓取系统功能无人搬运车（AGV）设计分析工作，有着一定的现实意义和价值。

1. 关于AGV的概述

AGV，即无人搬运车，指的是带有着光学或者电磁自动导引系统装置，沿着所设定导引路径维持行驶状态，有着移载和安全保护各项功能一类运输车，在工业应用当中需设驾驶员一类搬运车，动力来源为可充电蓄电池^[1]。

2. 设计研究

2.1 在设计构思层面

具备自动抓取系统功能AGV内设传感装置、电子控制、机械、驱动、能源供给等模块。此次所设计具备自动抓取系统功能AGV，其内部以车身及机械手（3个）为主。车身部分以底板及壳体为主；控制模块设置在车身内，在壳体前端位置倾斜面设触控形式的显示屏；底板两侧均设Mecanum的轮组，直流的四个电机借助减速装置变速驱动着四轮运动，结合转向和转速差异，促使转向及移动、原地旋转及横向侧移各项操作完成。负荷能力较大同时，维持灵活且平稳运动状态。AGV车身内设激光测距的雷达，可起到避障作用，小车前方位置若存在障碍情况下，自动停止即可实现，持续实施障碍检测，一直到前方障碍得以彻底消除才可恢复行进动作，车身周边位置设接近于传感装置的相应辅助避障^[2]；AGV车身当中配置机械手三个，且分别在车身壳体的顶面及两个侧面部位，所有机械手需协同完成装卸、工件固定各项操作，确保AGV自主性及工作容积得到有效发挥；能源供给系统模块作用的发挥，其是借助车身内所安设蓄电池组实现，蓄电池可实现反复充电操作，确保AGV维持动力供给状态，节能环保优势突出。

2.2 在控制模块层面

具备自动抓取系统功能AGV的控制模块内设激光测距的雷达、车载控制装置、接近传感装置、无线通讯系统装置各项硬件基础设施和软件系统等。为更好地实现制造成本把控，具备自动抓取系统功能AGV的控制模块并未选定同类产品所用电脑控制系统路线及电磁轨道行进路线等。此次所设计具备自动抓取系统功能AGV的控制模块，其选定激光测距小型雷达，有效测量工作场地内部目标距离、障碍房屋、形状、姿态、速度及高度等各项参数，将工作范围3D的地形图有效绘制出来，且上传到具备自动抓取系统功能AGV车载处理装置内部，借助车载处理装置将最佳的行进路线自动计算分析出来，且配置接近传感装置实现障碍的有效规避。在一定程度上，此次所设计具备自动抓取系统功能AGV设电脑控制及电磁引导系统装置，其激光雷达具备着质轻、小体积、灵活扫描、高分辨率、可靠性能及较强的抗干扰性等优势，有着极高非合作的目标载获率及探测率，且十分灵活，固定行进轨迹得以避免，能够满足于各种工作环境现实需求。

2.3 在驱动机构层面

此次所设计具备自动抓取系统功能AGV，其内设直流伺服四个电动装置驱动，且配置Mecanum轮四个。在一定程度上此系统驱动方案能够促使转向半径得以缩小，小车灵活度得以提升，AGV使用期间并无地域的局限性问题。四轮组合驱动形式之下，结合每个轮子处于45°时所产生力，对具备自动抓取系统功能AGV运动实施分析，结合左右45°两个力矢量，便可分解出向前力及侧向力的两个矢量，相互抵消向前力两个矢量叠加和侧向两个矢量，确保所设计具备自动抓取系统功能AGV具备原地旋转及横向侧移的驱动特点。

2.4 在机械手层面

便于情况分析，考虑到手指数量、手指和物体简单接触情况等，假设手指与物体均为刚体，仅为两个手指情况，接触约束对接触点的连接线周边运动无限制，受外力干扰下物体可移动。考虑到各种情况，机械手需要至少三根手指才可固定工件，务必具体至每个手指上所需自由度，每个机械手若为三根手指，则每个手指均含旋转关节三个，即为伺服三个电机起到带动作用。手指指端部位接触物体，则手指运动促使物体任意运动产生。手指若为固定状态，稳定握住物体得以实现。接触约束基础条件不变情况下，关节数量便需减少。故若想确保具备着自动抓取系统功能AGV的稳定抓取系统功能实现，自由度至少需设9个。手指关节部位运动情况下，物体可实现任意运动；手指关节若是固定情况下，能够对物体运动产生完全限制，设计方案最终确定手指为3根，且每根手指均设关节3个、自由度9个。考虑到具备着自动抓取系统功能AGV工作容积及夹紧物体实际大小各项因素，3根手指需分别设于具备着自动抓取系统功能AGV车身上方及左右侧位置，促使工作容积增加，防止手指集中，因重心偏高所致不稳定问题得以避免；具备着自动抓取系统功能AGV在机械手模块，其内设回转台、底座、大臂及小臂、连杆、直流式电机手爪各个部件，其工作原理类似于工业的机械手。具备着自动抓取系统功能AGV，其车身及底座固定后，对回转台起到连接和固定支撑作用，并借助螺栓妥善连接车壳部位；回转台持续传递扭矩，并带动着大臂运动，借助直流电机实现动力供给，连杆妥善连接着小臂及大臂；传递动力持续带动小臂及大臂摆动，且相比较大臂，小臂摆动相对较大

^[1]；手爪则负责工件装夹操作；机械手的末端位置设触觉、力觉、滑觉、压觉等传感装置，对实时监测及其修正动作起到良好辅助作用，确保夹持工件操作顺利实施。具备着自动抓取系统功能AGV小车在检测到相应构件，且需小车的抓取姿态予以修正情况下，便可及时将相应指令发出，3个机械臂可实现协同合作，以视觉等传感装置接近工件，实施工件形状相关信息采集，实现抓取动作的最优化，对三个机械臂实现运动控制，确保其达到指定的相应空间坐标，随时借助机械手的末端部位所设触觉、力觉、滑觉、压觉等传感装置，对机械臂的末端位置予以实时修正，一直到平稳抓取工件，且3个机械臂可同时维持相对的平衡状态即可完成相应的抓取动作，小车重新定义工件和小车的共同体积，确保平稳运输工件至目的地得以实现。

3. 结语

综上所述，为更好地开展具备自动抓取系统功能无人搬运车（AGV）设计工作，仍然需更多设计者能够结合具体需求情况，积极落实总体的设计构思，并从控制、驱动及机械手各个模块入手予以科学合理化设计，便于更好地满足实际需求，将自动抓取系统功能无人搬运车（AGV）总体设计落实到位。

参考文献

[1]唐先军,李国臣,陈俊超.试析智能化的物流搬运AGV机器人[J].科技创新导报,2020,17(014):211-212.

[2]沈斌.基于CDIO理念AGV无人搬运车项目在"模拟电子技术"课程中校本化初探[J].通讯世界，2020,27(003):229-230.

[3]韩健睿,时光,吕世霞,等.一种智能AGV小车工装系统设计研究[J].科技创新与应用,2021,28(027):314-315.