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附錄1：外文譯文
AGV：在柔性制造系統(tǒng)中尋路
1 介紹
機器人技術(shù)的發(fā)展受到了用戶對機器人技術(shù)的新要求的影響服務產(chǎn)品的特性(質(zhì)量、數(shù)量和時間)。其中一個進化或發(fā)展是柔性制造所使用的操縱器系統(tǒng)( FMS)在重復任務中具有明顯的優(yōu)勢(裝配、涂漆等)。)中。然而，這種結(jié)構(gòu)具有有限的運動與移動機器人不同的是，在它周圍可以實現(xiàn)沿著工廠移動，偏離障礙物，產(chǎn)生靈活性；不知疲倦的搜索行業(yè)。隨著導航技術(shù)的發(fā)展自主車輛和新增加工能力的增加計算機，應用的可能性擴大了。在國際層面上移動機器人的應用領域不限于工業(yè)領域；這是顯而易見的范圍更廣，也涉及后勤(分配和儲存)、海洋學以及水下探測、行星探測和軍事應用。目前在業(yè)界，特別是在現(xiàn)有的移動工業(yè)項目中
機器人技術(shù)的主要目標應用是制造(工廠、電池和柔性制造系統(tǒng))以及供應鏈和倉儲物流和服務。在過去的幾年里，人們對AGV系統(tǒng)中的應用技術(shù)，從涉及轉(zhuǎn)移和將材料裝載到簡單的檢查任務中。這包括控制車輛從起點到終點的移動，提供了極大的減少風險、轉(zhuǎn)移時間和能源消耗方面的改進。在在制造業(yè)中，常見的車輛類型是帶有拖車的AGV(牽引/拖拉)為運輸、裝載和卸載材料而開發(fā)的以便在FMS內(nèi)工作。自動增益控制系統(tǒng)被認為當代最合適的物料搬運支撐模式之一靈活的自動化生產(chǎn)環(huán)境。一般來說，這種系統(tǒng)包括一組相互配合的無人駕駛汽車生產(chǎn)設施的不同工作站和存儲場所。通常，AGV遵循嵌入其中一組預定的、物理的或虛擬的引導路徑設施布局，并由集中或分布式計算機協(xié)調(diào)-基礎控制系統(tǒng)。歸因于這些的一些主要優(yōu)點環(huán)境提高了路由靈活性、空間利用率和安全性，從而降低了總體運營成本(Reveliotis，2000年)。對研究帶有拖車的AGV系統(tǒng)的設計和操作尤其涉及到電子、機械、控制和協(xié)同集成到項目、產(chǎn)品或制造中過程，創(chuàng)造了“機電一體化”的概念( Lengerke和Dutra，2007)。
2 柔性制造中自動導引小車的導航與規(guī)劃系統(tǒng)
FMS旨在同時制造各種物品或產(chǎn)品為單個產(chǎn)品提供可選的加工路線。靈活性尺寸可以表征為沒有布線靈活性、靈活性的替代方案機器、靈活的備選操作順序和充分的布線靈活性。這FMS路徑的規(guī)劃組件包括任務規(guī)劃器、導航器和飛行員。導軌設計是AGV系統(tǒng)設計中的重要問題之一首先要考慮的問題。導向路徑在很大程度上取決于車間空間布局、倉儲區(qū)布局及布局裝卸站( Le - Anh和DeKoster，2006年)。在大多數(shù)情況下，車間空間是固定的，并且它對導向路徑設計問題施加約束。這車輛引導路徑通常被表示為使得過道交叉、拾取和傳遞位置可以被視為由一組弧連接的圖形上的節(jié)點。弧描述了車輛從一個節(jié)點移動到另一個節(jié)點時可以遵循的路徑。兩個節(jié)點之間的有向弧指示車輛流動的方向。費用可以指定給表示兩個端點之間距離的每個弧車輛沿弧線行駛所需的路段或時間。
2.1.勢場法
在過去的幾年中，潛在的場方法( PFM)用于避障在機器人領域的研究人員中越來越受歡迎移動機器人。這種方法流行的原因之一是它的簡單性優(yōu)雅。在這項工中，已經(jīng)構(gòu)建的單元格和潛在字段的映射用于規(guī)劃本地路徑。其中一個目標是研究一個用于AGV的導航系統(tǒng)，該導航系統(tǒng)允許使用潛在字段進行導航無碰撞路徑從起點到終點，因此并提出了一些作者的建議。全氟辛烷磺酸1978年被哈提卜和勒密特帶到計算機世界同一作者，在后來的其他著作中(Khatib，1985年)。用作局部方法(Latombe，1991年)，后來在全球戰(zhàn)略和主要用于移動機器人的規(guī)劃和控制(Lengerke，2007年)。方法的基本思想是用填充AGV的工作區(qū)一種虛擬勢場，其中車輛被吸引到其目標并被擊退遠離障礙物(圖1)。
圖1
場的強度不依賴于粒子的速度場是徑向的；知道粒子之間的距離就足夠了勢函數(shù)完全。在此方法中，被視為x的位置在力場中移動的點。目標提供吸引力障礙，排斥力。盡管該方法最初被引入機械手，其在移動機器人中的應用也是可能的。
勢場的方法可用于離線全局規(guī)劃，當AGV的環(huán)境是先驗已知的，如FMS的情況，或在線局部在環(huán)境未知且存在障礙的情況下進行規(guī)劃由自動增益?zhèn)鞲衅鳈z測。在虛擬勢場的影響下AGV在梯度的對稱方向上移動最低電位區(qū)域的電位，梯度為空。但是虛擬勢場是一種不考慮限制的局部方法AGV的非完整，并提出了具有其他極小值的問題(局部)其中漸變?yōu)榭?。因此，AGV可以在局部極小值中被阻塞。提出了解決這一問題的方法，作為潛在性的定義幾個局部極小值(全局方法)，以包括逃避局部的技術(shù)最小化、施加隨機力、協(xié)作或使用導航功能(沒有局部極小值的潛在函數(shù))。用承青等配制成溶液艾爾。，( 2000)，在一部非常有趣的作品中，創(chuàng)造了虛擬障礙的概念消除已經(jīng)嘗試過的各種潛在功能的最大故障；這局部極小值。
2.2.拖車式自動導引車運動學模型
一種具有拖車系統(tǒng)的AGV，其用于車輛的前部具有特定構(gòu)造的車輛和拖車的運動學對應拖曳平臺。該系統(tǒng)是AGV的有趣擴展并且可以制造成連接一個或多個拖車如在機場行李通道的車隊，申請運輸在港口甚至在FMS中用于運輸工業(yè)中的材料的容器。有許多微妙的問題可以用來模擬這些模型的局限性對拖車連接的精確點非常敏感的方程而且還在選擇身體的構(gòu)造。理論形式化拉托姆貝(1991年)和由Murray和Sastry ( 1993)提出，Bushnell等人。，( 1995 )，勞蒙德，( 1998)，lamiraux ( 1998年)和Lavalle (2006年)。
附錄2：外文原文
9
本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
論 文 題 目： 自動裝卸AGV 設計學 院 ： 機 械 工 程 學 院專 業(yè) 、 班 級： 學 生 姓 名： 指導教師（職稱）：
年 1 月 5 日 填
畢業(yè)論文（設計）開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設計）題目及研究領域；
2. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）；
3. 本論文（設計）預期取得的成果。三、論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設計參數(shù)）；
2. 論文（設計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述
學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調(diào)研、實驗或?qū)嵙暤幕A上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。
五、其他要求
1. 開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過；
3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師；
5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打?。?。
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一、選題依據(jù)1、研究領域
工業(yè)機器人
2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值
目前在國內(nèi)AGV 的應用逐漸開始推廣。從應用的行業(yè)分析，分布面非常廣闊， 有汽車工業(yè)、飛機制造業(yè).家用電器行業(yè)、煙草行業(yè)、機械加工、倉庫、郵電部門等。這說明 AGV 在我國有一個潛在的廣闊市場。隨著社會科技的發(fā)展和市場需求水平的提高，AGV 技術(shù)也有其自身的主要發(fā)展方向。
（1） AGV 的市場正向自動化程度高的高檔市場發(fā)展,本設計采用的機械手抓取功能提高了小車的自動化程度并與市場導向相適應，更能滿足市場的需求。
（2） AGV 正向多導向方式、智能化發(fā)展。要實現(xiàn)預定的搬運計劃、發(fā)揮無人搬運車的優(yōu)勢，關鍵取決于導向系統(tǒng)。電磁導向方式是最先開發(fā)的 AGV 導向方式，目前應用的范圍最為廣泛。但由于電磁導向方式的缺點，相繼出現(xiàn)了光學導向方式、磁石導向方式、激光導向、標記追蹤導向及圖像傳感器導向方式等。本設計采用的激光測距導引裝置充分體現(xiàn)了無人搬運系統(tǒng)高柔性、高效率、高可靠性的發(fā)展特點，并正向智能化方向發(fā)展，使AGV 技術(shù)達到新水平。
（3） AGV 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)愈來愈多地具有跟蹤物料和儲存信息的功能，以支持“ 準時制”生產(chǎn)，以便允許與 AGV 間或任何其他控制器進行通信。本設計中采用的既是通過無線路由器即時操控。
（4） 把 AGV 和工業(yè)機器人的能夠進行靈活操作的優(yōu)點結(jié)合起來，使之具有更高的科技含量和取得更前沿的應用。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
根據(jù)美國物流協(xié)會定義，AGV 是無人搬運車（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫。是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。
目前 AVG 應用領域主要集中在倉儲業(yè)，制造業(yè)，港口碼頭及特種行業(yè)。其中工業(yè)領域里的制造業(yè)需要很多內(nèi)部運輸，以及很多不同的物料處理。AGV 的自動導引運輸車系統(tǒng)可以滿足這類需求。比如：工具，托盤，成品，半成品，原材料，卷式產(chǎn)品，物料供應等的搬運。AGV 在制造業(yè)的其他應用包括支持高層儲架的托盤檢索， 生產(chǎn)區(qū)的物品和零部件的運輸，以及生產(chǎn)區(qū)和存儲區(qū)之間的物品運輸。制造業(yè)每天物流的典型特點是高吞吐量，空間和靈活性很重要。AGV 的自動物料處理系統(tǒng)可以很好地滿足此類需求，比如把物品從輸送帶，托盤堆垛機以及天車上轉(zhuǎn)移到倉庫，生產(chǎn)車間，裝配區(qū)和發(fā)貨區(qū)等。
AGV 技術(shù)的優(yōu)點主要由以下幾種：
（1） 無人駕駛
AGV 上裝有自動導向系統(tǒng)，可以保障系統(tǒng)在不需要人工引航的情況下就能夠沿預定路線自動行使，將貨物或物料自動從起始點運送到目的地。
（2） 柔性好
自動化程度高和智能化水平高，AGV 的行使路徑可以根據(jù)倉儲貨位的要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變，并且路徑改變的費用與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳送帶相比非常低廉。
（3） 成本低無污染
與其它物料輸送方式相比，初期投資大，但可以大幅度降低運行費用，特別是在產(chǎn)品類型和工位較多時。AGV 還具有清潔生產(chǎn)的特點，依靠自帶蓄電池提供動力。運行過程中無噪聲、無污染，可以應用在許多要求工作環(huán)境清潔的場所。
（4） 自動化程度高
由計算機，電控設備,激光反射板等控制。當車間某一環(huán)節(jié)需要輔料時，由工作人員向計算機終端輸入相關信息，計算機終端再將信息發(fā)送到中央控制室，由專業(yè)的技術(shù)人員向計算機發(fā)出指令，在電控設備的合作下，這一指令最終被AGV 接受并執(zhí)行
——將輔料送至相應地點。
（5） 充電自動化
當AGV 小車的電量即將耗盡時，它會向系統(tǒng)發(fā)出請求指令，請求充電（一般技術(shù)人員會事先設置好一個值），在系統(tǒng)允許后自動到充電的地方“排隊”充電。另外， AGV 小車的電池壽命很長（2 年以上），并且每充電 15 分鐘可工作 4h 左右。
二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題
本設計為解決當下國內(nèi)外 AGV 小車價格高居不下及其并不適合基礎工業(yè)不完善的我國的問題，并且目前大部分 AGV 采用電磁或軌道引導，路線固定，局限性較大， 不適用于柔性化制造系統(tǒng)。
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）
通過查閱資料，首先介紹說明 AGV 小車的產(chǎn)生及背景，以及國內(nèi) AGV 小車的現(xiàn)狀和以后的發(fā)展趨勢。確定小車的總體方案選擇，將設計分為電子控制部分設計（包括傳感器）、機械結(jié)構(gòu)設計（包括驅(qū)動部分）以及能源供給部分設計三部分，通過每一階段深入分析，層層把關，努力設計出最優(yōu)方案。在設計小車過程中特別注重設計的方法，作品的設計做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。
論文寫作大綱：
1. 緒論
1.1 自動裝卸 AGV 小車設計的目的和意義
1.2 本課題應解決的主要問題及技術(shù)要求
1.3 國內(nèi)外 AGV 小車的發(fā)展概況
2. 總體方案選擇
3. 自動裝卸AGV 小車機構(gòu)的設計
3.1 電子控制部分的設計
3.2 機械部分的設計
3.3 能源部分的設計
4. 技術(shù)設計
4.1 數(shù)學分析及參數(shù)確定
4.2 零部件設計
5. 總結(jié)
3. 本論文（設計）預期取得的成果
(1)機械能越障小車總體設計方案(2)機械能越障小車結(jié)構(gòu)的設計計算
(3)機械能越障小車總體二維及三維圖紙
三、論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設計參數(shù)）
對機械能越障小車結(jié)構(gòu)進行研究，結(jié)合實際設計合理的機構(gòu)并進行計算，最終完成機械能越障小車設計的研究工作。
2. 論文（設計）進度計劃
第 1 周：查閱相關文獻資料，了解設計內(nèi)容；
第 2 周：初步方案設計；
第 3 ～ 4 周：總體方案設計，撰寫開題報告并完善開題報告； 第 5 ～ 7 周：自動裝卸AGV 小車整體結(jié)構(gòu)設計計算；
第 8 ～10 周：自動裝卸AGV 小車各部分零部件設計計算； 第 11～12 周：繪制相關 CAD 圖紙；
第 13 周：撰寫設計說明書；
第 14 周：完善畢業(yè)設計說明書，完善畢業(yè)設計各項內(nèi)容，準備答辯；
四、需要閱讀的參考文獻
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附：文獻綜述
文獻綜述
本畢業(yè)設計課題來源于我的全國 3D 大賽 10 周年精英聯(lián)賽暨DigitalMaster2017 一帶一路挑戰(zhàn)賽省賽作品，命題與高校工程訓練教學內(nèi)容相銜接，體現(xiàn)綜合性工程能力。命題內(nèi)容體現(xiàn)“創(chuàng)新設計能力、制造工藝能力、實際操作能力和工程管理能力” 四個方面的要求?，F(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展不僅要求產(chǎn)品高質(zhì)量、高性能，而且為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝必須高效率、低成本、節(jié)約能源。提高無人搬運車的效率與物流搬運柔性化是全球共同關注的焦點，現(xiàn)已成為眾多科技工作者的共同追求。目前市場上具有方向控制功能的小車大多無法滿足復雜的工作環(huán)境，或者成本較高，不符合人們的期望。
自動裝卸AGV 小車構(gòu)思巧妙，在完成設計的要求下充分考慮了外觀和成本等問題， 方便以后的擴展和進一步的開發(fā)。并能滿足大部分大學學生對機械知識實踐的實驗與了解。對激發(fā)青少年對機械構(gòu)造的熱情有深遠的影響。
隨著社會科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，高效、多功能對于人們來說，顯得越來越重要，建設高效社會，使得生活更加的快捷方便。人們的效率驅(qū)動意識的不斷的提升，柔性化的理念也越來越被人們提上研究的課題。更高效、更全面、的理念也深入人心。本自動裝卸 AGV 小車是對柔性化生產(chǎn)理念的探索與開發(fā)，也是對未來的憧憬。
持續(xù)高速增長的 GDP 在環(huán)境保護、人類健康和工程安全方面，受到由于不穩(wěn)定經(jīng)濟發(fā)展帶來的潛在威脅，我國迫切需要將高效工業(yè)模式的尋找和利用、工業(yè)發(fā)展由規(guī)模驅(qū)動向效率驅(qū)動轉(zhuǎn)變的新時代課題引入現(xiàn)階段的社會進步中。自動裝卸 AGV 小車的研制，具有經(jīng)濟、高效等優(yōu)點，有助于我們找到更好的物流搬運模式，高效的搬運流程，以及提高資源的利用效率。它將對傳統(tǒng)物流搬運的逐漸取代有深遠意義。因此我設計制作自動裝卸AGV 小車，希望可以找到新的方法來解決新時代出現(xiàn)的國內(nèi)工業(yè)化與物流更新?lián)Q代速度不匹配出現(xiàn)的問題。
目前，國內(nèi)外學者依托以電能為驅(qū)動方式，設計出了結(jié)構(gòu)合理的 AGV 小車，取得了較好的效果。文獻[1] 設計了采用凸輪推桿的轉(zhuǎn)向機構(gòu)的避障小車，搖桿、連桿
的調(diào)節(jié)簡單方便，保證了軌跡的準確。文獻[11] 提出了一種有軌引導小車運動學仿真及設計的方法，找出并發(fā)現(xiàn) RGV 小車設計中的問題，但小車的行駛軌跡是有軌引導， 無需方向控制。另有對小車進行數(shù)學建模進行轉(zhuǎn)向軌跡的仿真研究，但缺乏具體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。文獻[6]關于制造材料對自動裝卸AGV 小車進行理論研究，關于小車研究對可持續(xù)發(fā)展的重要作用進行討論。對于自動裝卸 AGV 小車的避障問題，其典型核心轉(zhuǎn)向機構(gòu)大致有平面四桿機構(gòu)、空間四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等。但各種小車行駛軌跡的準確性、穩(wěn)定性不到保證?；诟咝c多功能的理念，設計一種具有方向控制功能的小車，驅(qū)動其行走及轉(zhuǎn)向的輪子采用麥克納姆輪。提出了基于麥克納姆輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的自動裝卸AGV 小車其轉(zhuǎn)向軌跡為直角，針對自動裝卸 AGV 小車不同結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計算小車最小轉(zhuǎn)向半徑及車身長度，有利于自動裝卸AGV 小車的調(diào)試。
當下國內(nèi)外AGV 主要分為兩種模式：
一種是以歐美國家為首的全自動AGV 技術(shù)，路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復雜多變，能夠應用在幾乎所有的搬運場合，但此類 AGV 的銷售價格高居不下，且不適合我國當下的生產(chǎn)水平。
第二種是以日本為代表的簡易型AGV 技術(shù)，稱為AGC（Automated Guided Cart） 該技術(shù)追求的是簡單實用，讓用戶在最短時間內(nèi)收回投資成本，但AGC 只用來搬運， 并不強調(diào)自動裝卸功能，雖然價格低廉但同樣不適合基礎工業(yè)并不十分完善的我國。
再仔細研究了大量文獻資料的基礎上，對目前 AGV 行業(yè)的現(xiàn)狀有了準確分析，為了 AGV 體系中國化對原有行業(yè)做出了一系列調(diào)整。
本產(chǎn)品的研究創(chuàng)新改進方向主要有以下幾點：
⑴ 在控制部分采用激光測距雷達替代了傳統(tǒng)產(chǎn)品的坐標，電磁等引導方式，分析優(yōu)缺點：可適應復雜路徑和生產(chǎn)流程、自動化程度更高。同時定位精度主要由雷達的精度決定，便于用戶靈活調(diào)整型號以適應場所并控制成本（定位精度為±10mm 到±5mm）；
⑵ 在機械部分安裝麥克納姆輪配合 9 個自由度的機械手，改進了原有產(chǎn)品工作容積小甚至無法自動裝卸的問題并且縮小了轉(zhuǎn)向半徑可在更狹小的空間內(nèi)作業(yè)；
⑶ 機械手部分采用了RCC 機構(gòu)減小了機械手腕部的安裝誤差，提高了作業(yè)精度。本產(chǎn)品融合了兩種不同模式的特點，采用激光測距雷達配合接近傳感器能夠滿
足各種復雜路徑的使用要求，由于采用三只機械手聯(lián)動的的裝卸方式，避免了為了滿足各工況需求而覆蓋的各種移載機構(gòu)，驅(qū)動模式和導引方式，降低了成本。同時又不同于AGC 需要完善的基礎設施配合，三只靈巧機械手足夠完成裝卸工作，極大地發(fā)揮了AGV 本身的自主性和工作容積。同時具有兩種主流AGV 的優(yōu)點。
自動裝卸AGV 小車的設計與發(fā)明，是國家和社會對工業(yè)化進程中出現(xiàn)的效率問題和柔性化問題的更加重視?，F(xiàn)在許多發(fā)達國家都把 AGV 技術(shù)運用到各個領域，像交通， 倉儲搬運，碼頭等，這也是我國當今所要求以及努力的方向。針對目前這一現(xiàn)狀，我們設計了自動裝卸AGV 小車模型，提供了一種全新的思路，以便更好的解決以上問題。
2017 年國內(nèi)經(jīng)濟呈現(xiàn)穩(wěn)中有進、穩(wěn)中向好的發(fā)展態(tài)勢，國際貿(mào)易水平逐步提升， 中國AGV 行業(yè)也迎來爆發(fā)性增長。AGV 即自動導引車，具有高度柔性化和智能化的物流搬運設備，被稱為移動機器人。具有傳感器技術(shù)、導航技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等核心技術(shù)，在汽車、煙草、印鈔、新聞紙等行業(yè)大規(guī)模應用，亞馬遜 Kiva 機器人是AGV 典型代表。然而AGV 暫時仍需人工完成揀選貨物操作，效率有待提升。
AGV 機器人在解決勞動力不足、提高生產(chǎn)率、改進產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本方面發(fā)揮著越來越顯著的作用。工業(yè)領域的焊接、噴涂、搬運、裝配等場合，已經(jīng)開始大量使用機器人。另外，在軍事、海洋探測、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚至服務娛樂行業(yè)，也都開始使用機器人。未來物流業(yè)的發(fā)展同樣離不開機器人技術(shù)的支持，機器人技術(shù)在物流作業(yè)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，是引領現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展趨勢的重要因素。
本科畢業(yè)論文(設計)開題報告
論 文 題 目： 自動裝卸AGV 設計學 院 ： 機 械 工 程 學 院專 業(yè) 、 班 級： 學 生 姓 名： 指導教師（職稱）：
年 1 月 5 日 填
畢業(yè)論文（設計）開題報告要求
開題報告既是規(guī)范本科生畢業(yè)論文工作的重要環(huán)節(jié)，又是完成高質(zhì)量畢業(yè)論文
（設計）的有效保證。為了使這項工作規(guī)范化和制度化，特制定本要求。一、選題依據(jù)
1. 論文（設計）題目及研究領域；
2. 論文（設計）工作的理論意義和應用價值；
3. 目前研究的概況和發(fā)展趨勢。二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題；
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）；
3. 本論文（設計）預期取得的成果。三、論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設計參數(shù)）；
2. 論文（設計）進度計劃。四、文獻查閱及文獻綜述
學生應根據(jù)所在學院及指導教師的要求閱讀一定量的文獻資料，并在此基礎上通過分析、研究、綜合，形成文獻綜述。必要時應在調(diào)研、實驗或?qū)嵙暤幕A上遞交相關的報告。綜述或報告作為開題報告的一部分附在后面，要求思路清晰，文理通順， 較全面地反映出本課題的研究背景或前期工作基礎。
五、其他要求
1. 開題報告應在畢業(yè)論文（設計）工作開始后的前四周內(nèi)完成；
2. 開題報告必須經(jīng)學院教學指導委員會審查通過；
3. 開題報告不合格或沒有做開題報告的學生，須重做或補做合格后，方能繼續(xù)論文（設計）工作，否則不允許參加答辯；
4. 開題報告通過后，原則上不允許更換論文題目或指導教師；
5. 開題報告的內(nèi)容，要求打印并裝訂成冊（部分專業(yè)可根據(jù)需要手寫在統(tǒng)一紙張上，但封面需按統(tǒng)一格式打印）。
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一、選題依據(jù)1、研究領域
工業(yè)機器人
2、論文（設計）工作的理論意義和應用價值
目前在國內(nèi)AGV 的應用逐漸開始推廣。從應用的行業(yè)分析，分布面非常廣闊， 有汽車工業(yè)、飛機制造業(yè).家用電器行業(yè)、煙草行業(yè)、機械加工、倉庫、郵電部門等。這說明 AGV 在我國有一個潛在的廣闊市場。隨著社會科技的發(fā)展和市場需求水平的提高，AGV 技術(shù)也有其自身的主要發(fā)展方向。
（1） AGV 的市場正向自動化程度高的高檔市場發(fā)展,本設計采用的機械手抓取功能提高了小車的自動化程度并與市場導向相適應，更能滿足市場的需求。
（2） AGV 正向多導向方式、智能化發(fā)展。要實現(xiàn)預定的搬運計劃、發(fā)揮無人搬運車的優(yōu)勢，關鍵取決于導向系統(tǒng)。電磁導向方式是最先開發(fā)的 AGV 導向方式，目前應用的范圍最為廣泛。但由于電磁導向方式的缺點，相繼出現(xiàn)了光學導向方式、磁石導向方式、激光導向、標記追蹤導向及圖像傳感器導向方式等。本設計采用的激光測距導引裝置充分體現(xiàn)了無人搬運系統(tǒng)高柔性、高效率、高可靠性的發(fā)展特點，并正向智能化方向發(fā)展，使AGV 技術(shù)達到新水平。
（3） AGV 系統(tǒng)控制結(jié)構(gòu)愈來愈多地具有跟蹤物料和儲存信息的功能，以支持“ 準時制”生產(chǎn)，以便允許與 AGV 間或任何其他控制器進行通信。本設計中采用的既是通過無線路由器即時操控。
（4） 把 AGV 和工業(yè)機器人的能夠進行靈活操作的優(yōu)點結(jié)合起來，使之具有更高的科技含量和取得更前沿的應用。
3、目前研究的概況和發(fā)展趨勢
根據(jù)美國物流協(xié)會定義，AGV 是無人搬運車（Automated Guided Vehicle）的英文縮寫。是指裝備有電磁或光學等自動導引裝置，能夠沿規(guī)定的導引路徑行駛，具有安全保護以及各種移載功能的運輸車。
目前 AVG 應用領域主要集中在倉儲業(yè)，制造業(yè)，港口碼頭及特種行業(yè)。其中工業(yè)領域里的制造業(yè)需要很多內(nèi)部運輸，以及很多不同的物料處理。AGV 的自動導引運輸車系統(tǒng)可以滿足這類需求。比如：工具，托盤，成品，半成品，原材料，卷式產(chǎn)品，物料供應等的搬運。AGV 在制造業(yè)的其他應用包括支持高層儲架的托盤檢索， 生產(chǎn)區(qū)的物品和零部件的運輸，以及生產(chǎn)區(qū)和存儲區(qū)之間的物品運輸。制造業(yè)每天物流的典型特點是高吞吐量，空間和靈活性很重要。AGV 的自動物料處理系統(tǒng)可以很好地滿足此類需求，比如把物品從輸送帶，托盤堆垛機以及天車上轉(zhuǎn)移到倉庫，生產(chǎn)車間，裝配區(qū)和發(fā)貨區(qū)等。
AGV 技術(shù)的優(yōu)點主要由以下幾種：
（1） 無人駕駛
AGV 上裝有自動導向系統(tǒng)，可以保障系統(tǒng)在不需要人工引航的情況下就能夠沿預定路線自動行使，將貨物或物料自動從起始點運送到目的地。
（2） 柔性好
自動化程度高和智能化水平高，AGV 的行使路徑可以根據(jù)倉儲貨位的要求、生產(chǎn)工藝流程等改變而靈活改變，并且路徑改變的費用與傳統(tǒng)的輸送帶和剛性的傳送帶相比非常低廉。
（3） 成本低無污染
與其它物料輸送方式相比，初期投資大，但可以大幅度降低運行費用，特別是在產(chǎn)品類型和工位較多時。AGV 還具有清潔生產(chǎn)的特點，依靠自帶蓄電池提供動力。運行過程中無噪聲、無污染，可以應用在許多要求工作環(huán)境清潔的場所。
（4） 自動化程度高
由計算機，電控設備,激光反射板等控制。當車間某一環(huán)節(jié)需要輔料時，由工作人員向計算機終端輸入相關信息，計算機終端再將信息發(fā)送到中央控制室，由專業(yè)的技術(shù)人員向計算機發(fā)出指令，在電控設備的合作下，這一指令最終被AGV 接受并執(zhí)行
——將輔料送至相應地點。
（5） 充電自動化
當AGV 小車的電量即將耗盡時，它會向系統(tǒng)發(fā)出請求指令，請求充電（一般技術(shù)人員會事先設置好一個值），在系統(tǒng)允許后自動到充電的地方“排隊”充電。另外， AGV 小車的電池壽命很長（2 年以上），并且每充電 15 分鐘可工作 4h 左右。
二、論文（設計）研究的內(nèi)容1.重點解決的問題
本設計為解決當下國內(nèi)外 AGV 小車價格高居不下及其并不適合基礎工業(yè)不完善的我國的問題，并且目前大部分 AGV 采用電磁或軌道引導，路線固定，局限性較大， 不適用于柔性化制造系統(tǒng)。
2. 擬開展研究的幾個主要方面（論文寫作大綱或設計思路）
通過查閱資料，首先介紹說明 AGV 小車的產(chǎn)生及背景，以及國內(nèi) AGV 小車的現(xiàn)狀和以后的發(fā)展趨勢。確定小車的總體方案選擇，將設計分為電子控制部分設計（包括傳感器）、機械結(jié)構(gòu)設計（包括驅(qū)動部分）以及能源供給部分設計三部分，通過每一階段深入分析，層層把關，努力設計出最優(yōu)方案。在設計小車過程中特別注重設計的方法，作品的設計做到有系統(tǒng)性規(guī)范性和創(chuàng)新性。
論文寫作大綱：
1. 緒論
1.1 自動裝卸 AGV 小車設計的目的和意義
1.2 本課題應解決的主要問題及技術(shù)要求
1.3 國內(nèi)外 AGV 小車的發(fā)展概況
2. 總體方案選擇
3. 自動裝卸AGV 小車機構(gòu)的設計
3.1 電子控制部分的設計
3.2 機械部分的設計
3.3 能源部分的設計
4. 技術(shù)設計
4.1 數(shù)學分析及參數(shù)確定
4.2 零部件設計
5. 總結(jié)
3. 本論文（設計）預期取得的成果
(1)機械能越障小車總體設計方案(2)機械能越障小車結(jié)構(gòu)的設計計算
(3)機械能越障小車總體二維及三維圖紙
三、論文（設計）工作安排
1. 擬采用的主要研究方法（技術(shù)路線或設計參數(shù)）
對機械能越障小車結(jié)構(gòu)進行研究，結(jié)合實際設計合理的機構(gòu)并進行計算，最終完成機械能越障小車設計的研究工作。
2. 論文（設計）進度計劃
第 1 周：查閱相關文獻資料，了解設計內(nèi)容；
第 2 周：初步方案設計；
第 3 ～ 4 周：總體方案設計，撰寫開題報告并完善開題報告； 第 5 ～ 7 周：自動裝卸AGV 小車整體結(jié)構(gòu)設計計算；
第 8 ～10 周：自動裝卸AGV 小車各部分零部件設計計算； 第 11～12 周：繪制相關 CAD 圖紙；
第 13 周：撰寫設計說明書；
第 14 周：完善畢業(yè)設計說明書，完善畢業(yè)設計各項內(nèi)容，準備答辯；
四、需要閱讀的參考文獻
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[4] 秦大同,謝里陽.機構(gòu)設計[M].北京:化學工業(yè)出版社,2013.
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[6] 朱永平,廖洵.PLC 無線通訊技術(shù)在自動導向車中的應用[J].湖北工業(yè)大學學報, 2012,(04).
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[14]Alleles,loci and the traveling salesmanproblem. D.Goldberg,R.Lingle. Proceedings of the First Conference on GeneticAlgorithms,1985.
附：文獻綜述
文獻綜述
本畢業(yè)設計課題來源于我的全國 3D 大賽 10 周年精英聯(lián)賽暨DigitalMaster2017 一帶一路挑戰(zhàn)賽省賽作品，命題與高校工程訓練教學內(nèi)容相銜接，體現(xiàn)綜合性工程能力。命題內(nèi)容體現(xiàn)“創(chuàng)新設計能力、制造工藝能力、實際操作能力和工程管理能力” 四個方面的要求。現(xiàn)代工業(yè)的發(fā)展不僅要求產(chǎn)品高質(zhì)量、高性能，而且為實現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展，產(chǎn)品的生產(chǎn)工藝必須高效率、低成本、節(jié)約能源。提高無人搬運車的效率與物流搬運柔性化是全球共同關注的焦點，現(xiàn)已成為眾多科技工作者的共同追求。目前市場上具有方向控制功能的小車大多無法滿足復雜的工作環(huán)境，或者成本較高，不符合人們的期望。
自動裝卸AGV 小車構(gòu)思巧妙，在完成設計的要求下充分考慮了外觀和成本等問題， 方便以后的擴展和進一步的開發(fā)。并能滿足大部分大學學生對機械知識實踐的實驗與了解。對激發(fā)青少年對機械構(gòu)造的熱情有深遠的影響。
隨著社會科技的發(fā)展，人們的生活水平的提高，高效、多功能對于人們來說，顯得越來越重要，建設高效社會，使得生活更加的快捷方便。人們的效率驅(qū)動意識的不斷的提升，柔性化的理念也越來越被人們提上研究的課題。更高效、更全面、的理念也深入人心。本自動裝卸 AGV 小車是對柔性化生產(chǎn)理念的探索與開發(fā)，也是對未來的憧憬。
持續(xù)高速增長的 GDP 在環(huán)境保護、人類健康和工程安全方面，受到由于不穩(wěn)定經(jīng)濟發(fā)展帶來的潛在威脅，我國迫切需要將高效工業(yè)模式的尋找和利用、工業(yè)發(fā)展由規(guī)模驅(qū)動向效率驅(qū)動轉(zhuǎn)變的新時代課題引入現(xiàn)階段的社會進步中。自動裝卸 AGV 小車的研制，具有經(jīng)濟、高效等優(yōu)點，有助于我們找到更好的物流搬運模式，高效的搬運流程，以及提高資源的利用效率。它將對傳統(tǒng)物流搬運的逐漸取代有深遠意義。因此我設計制作自動裝卸AGV 小車，希望可以找到新的方法來解決新時代出現(xiàn)的國內(nèi)工業(yè)化與物流更新?lián)Q代速度不匹配出現(xiàn)的問題。
目前，國內(nèi)外學者依托以電能為驅(qū)動方式，設計出了結(jié)構(gòu)合理的 AGV 小車，取得了較好的效果。文獻[1] 設計了采用凸輪推桿的轉(zhuǎn)向機構(gòu)的避障小車，搖桿、連桿
的調(diào)節(jié)簡單方便，保證了軌跡的準確。文獻[11] 提出了一種有軌引導小車運動學仿真及設計的方法，找出并發(fā)現(xiàn) RGV 小車設計中的問題，但小車的行駛軌跡是有軌引導， 無需方向控制。另有對小車進行數(shù)學建模進行轉(zhuǎn)向軌跡的仿真研究，但缺乏具體結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計。文獻[6]關于制造材料對自動裝卸AGV 小車進行理論研究，關于小車研究對可持續(xù)發(fā)展的重要作用進行討論。對于自動裝卸 AGV 小車的避障問題，其典型核心轉(zhuǎn)向機構(gòu)大致有平面四桿機構(gòu)、空間四桿機構(gòu)、凸輪機構(gòu)、不完全齒輪機構(gòu)等。但各種小車行駛軌跡的準確性、穩(wěn)定性不到保證?；诟咝c多功能的理念，設計一種具有方向控制功能的小車，驅(qū)動其行走及轉(zhuǎn)向的輪子采用麥克納姆輪。提出了基于麥克納姆輪轉(zhuǎn)向機構(gòu)的自動裝卸AGV 小車其轉(zhuǎn)向軌跡為直角，針對自動裝卸 AGV 小車不同結(jié)構(gòu)尺寸參數(shù)計算小車最小轉(zhuǎn)向半徑及車身長度，有利于自動裝卸AGV 小車的調(diào)試。
當下國內(nèi)外AGV 主要分為兩種模式：
一種是以歐美國家為首的全自動AGV 技術(shù)，路徑規(guī)劃和生產(chǎn)流程復雜多變，能夠應用在幾乎所有的搬運場合，但此類 AGV 的銷售價格高居不下，且不適合我國當下的生產(chǎn)水平。
第二種是以日本為代表的簡易型AGV 技術(shù)，稱為AGC（Automated Guided Cart） 該技術(shù)追求的是簡單實用，讓用戶在最短時間內(nèi)收回投資成本，但AGC 只用來搬運， 并不強調(diào)自動裝卸功能，雖然價格低廉但同樣不適合基礎工業(yè)并不十分完善的我國。
再仔細研究了大量文獻資料的基礎上，對目前 AGV 行業(yè)的現(xiàn)狀有了準確分析，為了 AGV 體系中國化對原有行業(yè)做出了一系列調(diào)整。
本產(chǎn)品的研究創(chuàng)新改進方向主要有以下幾點：
⑴ 在控制部分采用激光測距雷達替代了傳統(tǒng)產(chǎn)品的坐標，電磁等引導方式，分析優(yōu)缺點：可適應復雜路徑和生產(chǎn)流程、自動化程度更高。同時定位精度主要由雷達的精度決定，便于用戶靈活調(diào)整型號以適應場所并控制成本（定位精度為±10mm 到±5mm）；
⑵ 在機械部分安裝麥克納姆輪配合 9 個自由度的機械手，改進了原有產(chǎn)品工作容積小甚至無法自動裝卸的問題并且縮小了轉(zhuǎn)向半徑可在更狹小的空間內(nèi)作業(yè)；
⑶ 機械手部分采用了RCC 機構(gòu)減小了機械手腕部的安裝誤差，提高了作業(yè)精度。本產(chǎn)品融合了兩種不同模式的特點，采用激光測距雷達配合接近傳感器能夠滿
足各種復雜路徑的使用要求，由于采用三只機械手聯(lián)動的的裝卸方式，避免了為了滿足各工況需求而覆蓋的各種移載機構(gòu)，驅(qū)動模式和導引方式，降低了成本。同時又不同于AGC 需要完善的基礎設施配合，三只靈巧機械手足夠完成裝卸工作，極大地發(fā)揮了AGV 本身的自主性和工作容積。同時具有兩種主流AGV 的優(yōu)點。
自動裝卸AGV 小車的設計與發(fā)明，是國家和社會對工業(yè)化進程中出現(xiàn)的效率問題和柔性化問題的更加重視。現(xiàn)在許多發(fā)達國家都把 AGV 技術(shù)運用到各個領域，像交通， 倉儲搬運，碼頭等，這也是我國當今所要求以及努力的方向。針對目前這一現(xiàn)狀，我們設計了自動裝卸AGV 小車模型，提供了一種全新的思路，以便更好的解決以上問題。
2017 年國內(nèi)經(jīng)濟呈現(xiàn)穩(wěn)中有進、穩(wěn)中向好的發(fā)展態(tài)勢，國際貿(mào)易水平逐步提升， 中國AGV 行業(yè)也迎來爆發(fā)性增長。AGV 即自動導引車，具有高度柔性化和智能化的物流搬運設備，被稱為移動機器人。具有傳感器技術(shù)、導航技術(shù)、伺服驅(qū)動技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)等核心技術(shù)，在汽車、煙草、印鈔、新聞紙等行業(yè)大規(guī)模應用，亞馬遜 Kiva 機器人是AGV 典型代表。然而AGV 暫時仍需人工完成揀選貨物操作，效率有待提升。
AGV 機器人在解決勞動力不足、提高生產(chǎn)率、改進產(chǎn)品質(zhì)量和降低生產(chǎn)成本方面發(fā)揮著越來越顯著的作用。工業(yè)領域的焊接、噴涂、搬運、裝配等場合，已經(jīng)開始大量使用機器人。另外，在軍事、海洋探測、航天、醫(yī)療、農(nóng)業(yè)、林業(yè)甚至服務娛樂行業(yè)，也都開始使用機器人。未來物流業(yè)的發(fā)展同樣離不開機器人技術(shù)的支持，機器人技術(shù)在物流作業(yè)過程中發(fā)揮著越來越重要的作用，是引領現(xiàn)代物流業(yè)發(fā)展趨勢的重要因素。