一、AGV總體結(jié)構(gòu)

　　四舵輪結(jié)構(gòu)形式是全向AGV常用的輪系結(jié)構(gòu)，其總體結(jié)構(gòu)采用四個(gè)舵輪結(jié)構(gòu)，通過(guò)4個(gè)舵輪的轉(zhuǎn)角及速度實(shí)現(xiàn)AGV的直行、平移、轉(zhuǎn)向及避障等動(dòng)作。四舵輪AGV總體結(jié)構(gòu)如圖1所示。

圖1 四舵輪AGV總體結(jié)構(gòu)

　　四舵輪分布：在此種情況下，AGV車體四角皆分布舵輪，可實(shí)現(xiàn)AGV的全方位任意半徑運(yùn)動(dòng)，直接提高AGV的運(yùn)載能力，但其運(yùn)動(dòng)模型復(fù)雜，運(yùn)動(dòng)控制算法難，成為了目前四舵輪機(jī)器人研究的熱點(diǎn)。四舵輪全向AGV執(zhí)行機(jī)構(gòu)耐磨性強(qiáng)、通過(guò)性好、承載能力也更優(yōu)，更適合于重載場(chǎng)合，主要應(yīng)用于工廠車間、物流貨倉(cāng)存儲(chǔ)等。

　　二、四舵輪底盤(pán)結(jié)構(gòu)

　　四舵輪轉(zhuǎn)向式移動(dòng)底盤(pán)系統(tǒng)，如圖2所示，四個(gè)舵輪既是驅(qū)動(dòng)輪又是轉(zhuǎn)向輪，每個(gè)舵輪都有兩個(gè)電機(jī)單獨(dú)控制，一個(gè)電機(jī)控制小車驅(qū)動(dòng)，一個(gè)電機(jī)控制小車轉(zhuǎn)向，即采用四臺(tái)驅(qū)動(dòng)電機(jī)產(chǎn)生牽引力，四個(gè)轉(zhuǎn)向電機(jī)控制車輪轉(zhuǎn)角。這樣不僅優(yōu)化了AGV設(shè)計(jì)布局，并且大幅提高了AGV驅(qū)動(dòng)能力。該底盤(pán)系統(tǒng)具有很高的機(jī)動(dòng)性，同時(shí)能夠保證良好的牽引力和穩(wěn)定性。然而，由于其復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)、其被視為具有強(qiáng)耦合。非線性及冗余動(dòng)力學(xué)特征，對(duì)該底盤(pán)系統(tǒng)的運(yùn)動(dòng)控制提出了極大的挑戰(zhàn)。采用四舵輪的底盤(pán)布局結(jié)構(gòu)，該類型底盤(pán)布局較為復(fù)雜，如果不能合理設(shè)計(jì)將會(huì)影響AGV在不平坦路面的通過(guò)性。如通過(guò)凹陷路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪懸空將出現(xiàn)驅(qū)動(dòng)力不足，打滑等現(xiàn)象;通過(guò)凸起路面時(shí)，驅(qū)動(dòng)輪可能因負(fù)載急劇增加而導(dǎo)致電流超過(guò)報(bào)警電流，引起運(yùn)行故障。

圖2 四舵輪轉(zhuǎn)向式移動(dòng)底盤(pán)

　　四舵輪全向AGV得益于其特殊的底盤(pán)結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)全方位的運(yùn)動(dòng)，使其運(yùn)動(dòng)的靈活性達(dá)到了極致，但復(fù)雜的輪系結(jié)構(gòu)卻給其運(yùn)動(dòng)控制帶來(lái)了一定的難度。四舵輪AGV可配置多種運(yùn)動(dòng)模式，可以實(shí)現(xiàn)AGV的縱向、橫向、斜向、原地旋轉(zhuǎn)、前后轉(zhuǎn)彎等方向的行駛，如下圖3所示。實(shí)際應(yīng)用中可通過(guò)設(shè)計(jì)切換控制器實(shí)現(xiàn)在多種運(yùn)動(dòng)模式之間進(jìn)行切換運(yùn)行，以達(dá)到提高機(jī)動(dòng)性、增強(qiáng)工作效率的目的。

圖3 四舵輪AGV運(yùn)動(dòng)模式

　　三、系統(tǒng)組成及導(dǎo)航

　　四舵輪AGV由機(jī)械本體、電氣控制系統(tǒng)及傳感器檢測(cè)系統(tǒng)構(gòu)成。本文傳感器檢測(cè)系統(tǒng)選擇磁導(dǎo)航作為AGV的導(dǎo)航方式，所選磁導(dǎo)傳感器分別位于底盤(pán)前后的中心位置，如圖1所示。電氣控制系統(tǒng)采用AGV專用控制器作為主控制器，通過(guò)總線協(xié)議控制驅(qū)動(dòng)器工作從而實(shí)現(xiàn)舵輪的轉(zhuǎn)向及速度，完成AGV對(duì)于磁條的跟隨。采用兩個(gè)前后安裝的磁導(dǎo)航傳感器，磁導(dǎo)航傳感器讀取磁條相對(duì)于傳感器的偏差值，主控制器通過(guò)傳感器得到數(shù)據(jù)，進(jìn)行計(jì)算分析，最終控制AGV行進(jìn)的方向及速度，從而使AGV自動(dòng)且準(zhǔn)確地跟隨磁條。當(dāng)AGV直行時(shí)，前后磁傳感器工作，傳感器正對(duì)磁性軌跡中心，如圖4所示，當(dāng)AGV偏離磁條軌跡時(shí)，將相對(duì)偏移量反饋給主控制器，主控制器根據(jù)相對(duì)偏移量完成對(duì)軌跡偏差的糾正，實(shí)現(xiàn)對(duì)移動(dòng)AGV的導(dǎo)航控制。

圖4 磁導(dǎo)航傳感器工作示意圖