磁钉导航AGV实验
2016-03
本机器是采用RFID电子地标配合磁钉传感器的定位导航AGV。本AGV已初步实现里程计精确解算，磁钉数据融合，AGV定点精准停车、原地旋转换向、远程无线调度的功能，初步达到协定的第一阶段研发期望效果。
一、 AGV车体物料清单
|
序号 |
物料名称 |
价格（元） |
数量 |
供应商 |
|
1 |
主控板 |
1 |
（arm） |
|
|
2 |
磁导航传感器 |
1 |
自主研发 |
|
|
3 |
电机 |
2 |
德恩科 |
|
|
4 |
电机驱动板 |
2 |
||
|
5 |
RFID射频模块 |
1 |
||
|
6 |
WIFI模块 |
1 |
||
|
7 |
开关电源模块3V3/5V0 |
1 |
||
|
8 |
开关电源模块24V |
2 |
||
|
9 |
底盘 |
1 |
新美星厂制 |
|
|
10 |
电机支架 |
2 |
新美星厂制 |
|
|
11 |
承重轮 |
2 |
（新美星二次加工） |
|
|
12 |
万向轮 |
2 |
||
|
13 |
万向轮支架 |
2 |
新美星厂制 |
|
|
14 |
AGV主控程序 |
1 |
自主研发 |
|
|
总计 |
元 |
另外场地所需物料主要为磁钉、RFID电子标签ID。
|
序号 |
物料名称 |
价格（元） |
数量 |
供应商 |
|
1 |
磁钉 |
# |
||
|
2 |
RFID电子标签ID卡 |
# |
场地铺设磁钉与电子标签共同配合，供AGV定位导航使用，磁钉离原地旋转中心必须193mm，磁钉分NS极，极性保持与实验室一致电子标签铺设于旋转中心，铺设要求如下图：
二、 WIFI指令数据解释
开机后35S机器准备就绪，连接上路由器，调度系统可以与AGV实现数据交换，AGV向调度系统发送当前地标信息，格式为（A-ID=）+（10位卡号），例如：A-ID=0009350943。
测试上位机系统根据协议分别发送调度命令。
|
序号 |
指令 |
描述 |
|
0 |
‘0’ （0x30） |
减速停车 |
|
1 |
‘1’ （0x31） |
原地左转直角 |
|
2 |
‘2’ （0x32） |
原地右转直角 |
|
3 |
‘3’ （0x33） |
加速直行 |
|
4 |
‘4’ （0x34） |
急刹车 |
|
5 |
‘5’ （0x35） |
定点停车 |
原地左转直角，完成后小车自动高速直行向前；
原地右转直角，完成后小车自动高速直行向前；
定点停车，提前一个地标发送定点停车，小车将在下一点精准停车，接受调度指令并存储该条指令，精准定点停车完成后，才会执行下一指令；
三、 AGV参数性能
|
项目 |
描述 |
|
尺寸 |
W*L*H=400*400*X； |
|
载重 |
15KG，稳定运行重量（最大载重待验证） |
|
电池 |
18650锂电池组，预计连续工作6小时以上（待验证） |
|
速度 |
1m/s，稳定运行速度 |
|
行走 |
沿轨道直线行走（一般描述为行走200M无偏差）； 原地旋转直角（一般描述为旋转90度3025个脉冲无误差）； 定点精准停车（一般描述为停车精度正负5mm以内）； |
四、 项目第一阶段总经费
先后共得经费支持*元，先后共花费经费*元。（详见经费管理明细表）
五、 项目第二阶段主要工作
1. 电控板路设计工作
当前电控为手工电路，电路之间经常抗干扰性差，电磁稳定性差，常造成单片机复位失控问题。电控设计工作由我负责，将面条电路（所有模块之间连接使用飞线）整合到一块电路板上，主控原理集成到电路板上，形成AGV控制板，并长期对性能与稳定性负责改进。该项工作初期保守估计用时1个月及经费*元。
该电控板可移植为各种功率直流有刷驱动电机节点型磁钉导航AGV。该电控板也可修改为二维码导航，直流无刷驱动电机等AGV，而不需要修改主控电路。
主控程序具有很强的可移植性，主要依赖于AGV行业控制程序的共通性，方便未来开发高负荷移动AGV。
控制算法：里程计解算（姿态，角速度，线速度），磁钉定位校准，模糊PID，滑膜控制。
2. AGV车体工业设计
建议AGV车体设计参照模块化思想，可以用于装配不同的移栽结构。
1) 移栽结构设计工作
最好考虑移栽双向性，即双向灵活卸货，结构量轻简洁，模块化装配。
2) RFID标签注意事项
RFID电子标签可以设置在车底盘偏前，这样利于提前降速定点停车的稳定性。
当前选择的磁钉和RFID标签都在清单中列出。当前RFID标签的读卡速度较慢，使得AGV速度限制在2m/s。
建议选择IC卡，这种卡的读卡速度较快，能达到2m/s以上。
3) 万向轮设置问题
当前万向轮设置在车体中心线上，前后各一个，存在压到磁钉或电子标签的问题，影响RFID读取稳定性，车体行走稳定性，限制速度的提升。
设置4个万向轮，前后各两个，左右对称，避免万向轮与磁钉或电子标签接触，有利于AGV姿态的稳定及速度的提升。
3. 仓库货架机器人
通过观察物流行业动态，货架载重机器人需求很大，市场很好，能研发出一台货架机器人，掌握机器人核心控制和生产技术，因为物流搬运机器人控制技术是通的，只是更换一种应用形式而已。
1) 研发路线
借鉴低载重AGV研发经验，建议货架机器人研发路线为，方案制定、车体结构设计（机械、功能面面俱到、可参考其他厂家）、电控设计（融合机械功能）、程序算法开发调试、AGV工业设计。
经验证明以上研发路线是最合理的，最少走弯路的，最节省时间的，最少麻烦的，产品最快成型成熟的。
另外，借鉴同行经验，车体结构设计建议采用无刷直流电机，工作电压36V或48V，功率根据负载来计算。
关于导航方式，建议开发两种配置供市场选择，一种是二维码导航，一种是磁钉、RFID地标组合导航。
前一种地面较为整洁，市场上接触过的所有都是采用这种方式，智能二维码传感器功能很强，上手开发较为简单，但二维码容易受污染，二维码传感器成本高昂。市场竞争力在于谁做的更稳、更快、更便捷，然后更便宜。
后一种成本低，适用于1.5m/s以下速度的机器人，这一种方案，目前在市场上没见过，且磁钉传感器自主研发，量产在成本上肯定有竞争优势，新美星有过此种导航方式经验，开发有经验技术可复制。
2) 团队建设管理
研发团队建设，要有嵌入式系统工程师角色（硬软件技术啥都成熟），机械工程师角色。
有团队研发目标、团队中有个人研发目标，要有一个人对团队目标负责并接受奖惩，要有合理的研发团队管理、绩效考核、激励、淘汰制度。让人才能通过奖惩激励更直观的看到自己工作的质量，成果收益，能推动并维持人才的工作努力程度和创新热情。
物流机器人属于复杂的嵌入式技术产品，需要研发人员超乎寻常的努力、富有热情的创新研发工作、自愿绞尽脑汁想办法解决问题，才能更好更快的将产品做强。