AGV小车导航信号频繁丢失问题研究

AGV小车导航信号频繁丢失问题研究

张新星石晶

红云红河烟草（集团）有限责任公司红河卷烟厂  云南红河  652399

摘要：AGV小车是现代仓储的重要设备之一，它可以自动、准确、快速地将货物搬运到指定的位置，减少人工操作的环节，减少货物损坏，减少作业时间，提高仓储的运营效率。红河卷烟厂辅料库AGV小车承担着多个车间的原辅料的配送任务，但最近发现多台AGV小车频繁出现导航信号丢失的问题，本文通过对AGV小车的组成结构、工作原理的深入研究分析，最终找到问题的症结所在，创新设计一种新型AGV小车车身平衡装置，以解决AGV小车在运行过程中不稳定而导致导航信号丢失的问题。

关键词：AGV小车；平衡装置；导航信号

一、AGV小车的结构组成

AGV，即自动导引车，是一种无人驾驶的运输设备，具有自动导航、搬运、定位、避碍等功能。AGV小车主要由导向装置、驱动装置、电池组、控制装置、搬运装置、通讯装置组成。

1.导向装置

AGV小车的导向装置是其导航系统的重要组成部分，负责确定小车的行进方向。常用的导向装置由电磁感应、激光、超声波、惯性等。

2.驱动装置

AGV小车的驱动装置负责提供动力，使小车能够移动。根据不同的应用场景和需求，可以选择不同的驱动方式，如轮式、履带式等。

3.电池组

AGV小车的电池组为其提供电力，保证其正常运行。电池组一般采用可充电的锂电池。

4.控制装置

AGV小车的控制装置是其大脑，负责接收指令、控制小车的行进、搬运等动作。控制装置一般采用微处理器或单片机。

5.搬运装置

AGV小车的搬运装置负责货物的装载和卸载。根据不同的应用场景和需求，可以选择不同的搬运方式，如叉车式、吸盘式等。

6.通讯装置

AGV小车的通讯装置负责与上位机进行信息交互，接收指令、发送状态信息等。常用的通讯方式有无线通讯和有线通讯。

二、AGV小车工作原理

  AGV小车通过先进的导航技术，能够自主完成货物的搬运工作，它的工作原理主要包含以下几个部分。

1.导航系统

AGV小车的导航系统是其核心部分，它包括定位和路径规划两个部分。定位部分主要依靠磁条、激光、RFID等传感器来识别小车的位置，而路径规划部分则根据预先设定的地图信息，计算出最优路径。

2.运动控制系统

AGV小车的运动控制系统负责控制小车的运动，包括前进、后退、左转、右转等动作。该系统通过调节电机转速来控制小车的速度，并利用差速转向原理实现小车的转弯。

3.搬运系统

AGV小车的搬运系统是其实现货物搬运的关键部分。根据货物的特性和搬运要求，AGV小车可以采用不同的搬运方式。

4.通讯系统

AGV小车的通讯系统负责与其他设备进行信息交换。通过该系统，AGV小车可以接收上位机的调度指令，并向上位机发送小车的状态信息。

5.安全系统

AGV的安全系统是其正常运行的重要保障。该系统通过红外线传感器、超声波传感器等设备，检测小车周围的环境，避免碰撞和障碍物。在紧急情况下，安全系统可以自动停车或报警。

三、AGV小车导航信号频繁丢失的原因分析

AGV小车导航信号频繁丢失主要发生在任务执行过程中，于是技术人员主要对运动控制系统与导航系统进行分析，分析结果如下：

1.AGV小车运动控制系统组成

AGV小车行走系统主要由驱动装置、从动装置、平衡装置、扫描装置组成（图1）。

图1-AGV行走系统

2.AGV小车任务执行工作原理

当AGV小车收到工作任务后，小车开始执行任务，驱动装置为小车前进提供动力，两个平衡装置在小车行走时起稳定作用，防止车身晃动，扫描装置的作用是在小车行走时不断发射信号，发射的信号经固定在墙上的多个反光板（图2）反射回收后，经过系统运算以确定小车的下一步移动路径。

图2-反光板

3.平衡装置存在的问题

当AGV小车在行进过程中，由于路面不平整或装载货物提速、转弯时，将导致小车身左右晃动，而平衡装置起到缓冲的作用，减小车身晃动。当平衡装置失效时，车身剧烈晃动将导致扫描装置发射、接收信号紊乱、使系统运算错误，实时计算出的下一步移动路径与原设定路径不一致，最终出现导航丢失故障。

平衡装置失效是因为平衡装置由于车身剧烈晃动受力时，圆弧槽与限位杆之间有一定的缓冲安全距离（图3），但由于圆弧槽与限位杆频繁出现硬碰撞，限位杆出现明显的磨损变形，导致圆弧槽经常卡在限位杆上不能脱落，这时平衡装置起不到缓冲的作用，另外随着限位杆的磨损以及圆弧槽的磨损，他们之间的安全距离加大，这也是导致小车晃动加大，导航丢失的重要原因。

图3-平衡装置

四、AGV小车导航信号频繁丢失的解决方法

前面分析到AGV小车导航信号频繁丢失的主要原因是因为平衡装置设计缺陷导致，限位杆易磨损，以及圆弧槽会卡在磨损的限位杆上，最终使平衡装置起不到缓冲的作用。

针对原因，车间技术人员进行充分分析与论证，采用两大原理如下：

1.采用弹性形变原理。利用压簧、缓冲块组件替换原有的限位杆、圆弧槽平衡装置，当新型AGV小车平衡装置受到车身晃动而带来的外力时，压簧、缓冲块组成的缓冲装置可根据受力的大小进行弹性形变，并恢复至原来的样子，减小车身晃动

，

2.采用线接触原理。将平衡轮改为圆弧面，使平衡轮由面接触变为线接触，减少接触面积，有效降低车身转弯难度，同时减小受力，使车身减小晃动。

设计的一种新型AGV小车平衡装置如图4所示，采用弹性形变+线接触的原理，有效降低AGV小车行走过程中的晃动情况，以及降低AGV小车在运行过程中不稳定而导致导航信号丢失的问题。

图4-一种新型AGV小车平衡装置

五、总结及期望

1.总结。通过分析AGV小车的结构组成、工作原理，从AGV小车运动控制系统组成和任务执行工作原理出发，最终找到导致AGV小车导航信号频繁丢失的根本原因，采用弹性形变+线接触的基本原理，重新设计出一种新型AGV小车平衡装置，有效的降低了AGV小车在运行过程中不稳定而导致导航信号丢失的问题。

2.期望。采用一种新型AGV小车平衡装置后，不仅有效地降低了AGV小车的导航信号丢失故障频率，减少了因导航信号丢失而反复维修的故障时长，而且提升了AGV小车配送原辅料的任务执行效率，为生产车间原辅料准时配送起到了安全保障。期望通过这次AGV小车导航信号频繁丢失问题的深入研究，为生产一线提供维修技术参考，更为生产一线需要解决AGV其他故障提供技术基础。

参考文献

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[2]自动导引小车(AGV)系统的设计[J]. 王强;王高亮.智能计算机与应用,2018(06)；

[3]自动导引车(AGV)关键技术现状及其发展趋势[J]. 武启平;金亚萍;任平;查振元.制造业自动化,2013；

[4]AGV运载车的人性化设计研究[J]. 李明;张莹.设计,2017。