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)采用四個舵輪結(jié)構(gòu)，通過4個舵輪的轉(zhuǎn)角及速度實現(xiàn)AGV的直行、平移、轉(zhuǎn)向及避障等動作。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，可實現(xiàn)AGV的全方位任意半徑運動，直接提高AGV的運載能力，但其運動模型復(fù)雜，運動控制算法難，成為了目前四舵輪機器人研究的熱點。四舵輪全向AGV執(zhí)行機構(gòu)耐磨性強、通過性好、承載能力也更優(yōu)，更適合于重載場合，主要應(yīng)用于工廠車間、物流貨倉存儲等。

　　二、四舵輪底盤結(jié)構(gòu)

　　四舵輪轉(zhuǎn)向式移動底盤系統(tǒng)，如圖2所示，四個舵輪既是驅(qū)動輪又是轉(zhuǎn)向輪，每個舵輪都有兩個電機單獨控制，一個電機控制小車驅(qū)動，一個電機控制小車轉(zhuǎn)向，即采用四臺驅(qū)動電機產(chǎn)生牽引力，四個轉(zhuǎn)向電機控制車輪轉(zhuǎn)角。這樣不僅優(yōu)化了AGV設(shè)計布局，并且大幅提高了AGV驅(qū)動能力。該底盤系統(tǒng)具有很高的機動性，同時能夠保證良好的牽引力和穩(wěn)定性。然而，由于其復(fù)雜的機械結(jié)構(gòu)、其被視為具有強耦合。非線性及冗余動力學(xué)特征，對該底盤系統(tǒng)的運動控制提出了極大的挑戰(zhàn)。采用四舵輪的底盤布局結(jié)構(gòu)，該類型底盤布局較為復(fù)雜，如果不能合理設(shè)計將會影響AGV在不平坦路面的通過性。如通過凹陷路面時，驅(qū)動輪懸空將出現(xiàn)驅(qū)動力不足，打滑等現(xiàn)象;通過凸起路面時，驅(qū)動輪可能因負載急劇增加而導(dǎo)致電流超過報警電流，引起運行故障。

圖2 四舵輪轉(zhuǎn)向式移動底盤

　　四舵輪全向AGV得益于其特殊的底盤結(jié)構(gòu)可以實現(xiàn)全方位的運動，使其運動的靈活性達到了極致，但復(fù)雜的輪系結(jié)構(gòu)卻給其運動控制帶來了一定的難度。四舵輪AGV可配置多種運動模式，可以實現(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。實際應(yīng)用中可通過設(shè)計切換控制器實現(xiàn)在多種運動模式之間進行切換運行，以達到提高機動性、增強工作效率的目的。

圖3 四舵輪AGV運動模式

　　三、系統(tǒng)組成及導(dǎo)航

　　四舵輪AGV由機械本體、電氣控制系統(tǒng)及傳感器檢測系統(tǒng)構(gòu)成。本文傳感器檢測系統(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，通過總線協(xié)議控制驅(qū)動器工作從而實現(xiàn)舵輪的轉(zhuǎn)向及速度，完成AGV對于磁條的跟隨。采用兩個前后安裝的磁導(dǎo)航傳感器，磁導(dǎo)航傳感器讀取磁條相對于傳感器的偏差值，主控制器通過傳感器得到數(shù)據(jù)，進行計算分析，最終控制AGV行進的方向及速度，從而使AGV自動且準確地跟隨磁條。當AGV直行時，前后磁傳感器工作，傳感器正對磁性軌跡中心，如圖4所示，當AGV偏離磁條軌跡時，將相對偏移量反饋給主控制器，主控制器根據(jù)相對偏移量完成對軌跡偏差的糾正，實現(xiàn)對移動AGV的導(dǎo)航控制。

圖4 磁導(dǎo)航傳感器工作示意圖