基于红外传感器引导的AGV设计

　　1 引言

　　自动导引车(AGV-Automated Guided Vehicle)是现代制造企业及物流系统中的重要设备，是一种以微控制处理器为核心，以蓄电池为动力，装有非接触导向装置的无人驾驶自动导向运载车。它可以按照监控系统下达的命令，根据预先设计的程序，依照车载传感器确定的位置信息，沿着规定的行驶路线和停靠位置自动驾驶。AGV具有运输效率高、节能、工作可靠、无公害、柔性输送等优点，已广泛应用于许多领域。从超级市场、车间扩展到大型自动化仓库、医院及配送中心，AGV成为工业自动化的主要标志之一。本文利用缩小比例的模型车模拟实际生产线上的AGV，并采用红外传感器技术引导AGV移动。

　　2硬件系统设计

　　2.1整体设计

　　自动导引车包括车体、控制器、传感器和动力装置等4部分。其中，车体采用缩小比例的200 mm×300 mm、带有差速器的后轮驱动模型车模拟。控制器是以单片机MC9S12DG128为核心，配合车体上的传感器和动力装置以控制AGV稳定运行。传感器由测向的红外传感器和测速的霍尔传感器组成。动力装置是由蓄电池驱动的直流电机和舵机构成，分别控制速度和转向。这4部分配以相应的驱动电路，能自主识别路径，控制模型车稳定运行。AGV模型车如图1所示。

　　AGV与MCU可以看成一个自动控制系统，是由传感器、信息处理、控制算法、执行机构4部分组成。其硬件部分是以单片机为核心，配有传感器、执行机构以及相应的驱动电路构成控制系统;信息处理与控制算法则由控制软件完成。图2所示是硬件系统电路框图。

　　2.2 MCU介绍

　　AGV采用MC9S12DGl28作为系统控制器，该器件内置128 KB的Flash、8 KB的RAM、2 KB的EEPROM，8个输人捕捉和输出比较通道，2个8位或16位脉冲累加器，8路PWM波产生通道，8路10位ADC通道或16路8位ADC通道，2个SCI、SPI通信接口，80～112个可编程I/O端口。

　　2.3电源模块

　　AGV模型车的动力由7.2 V，2 A/h蓄电池提供。由于电路中的不同模块所需的工作电压、电流各不相同，因此需要多个稳压电路将电池电压转化为各模块所需电压。LM7805是串联稳压器，输出电压为5 V，主要为单片机、红外传感器、速度传感器及部分接口电路提供电源。而LM1117-ADJ输出为2.85 V～6 V可调稳压电源.通过电位器调节至6 V电压为舵机供电。蓄电池7.2 V电源直接为ACV模型车后轮电机供电。

　　2.4速度检测模块

　　速度传感器使用CS3020型霍尔元件。霍尔元件使用方便，只需一只上拉电阻将输出接至电源即可正常工作。在轮胎内侧粘上4个磁钢，在磁钢正对方向选择合适地方固定霍尔元件。当轮胎每转动一圈，霍尔元件输出4个信号，轮胎周长为17 cm，所以每两个信号时间差为T，AGV行驶4.25 cm。通过测量T，计算AGV的速度V=4.5 cm/T。