磁釘導航AGV實驗
2016-03
本機器是采用RFID電子地標配合磁釘傳感器的定位導航AGV。本AGV已初步實現里程計精確解算，磁釘數據融合，AGV定點精准停車、原地旋轉換向、遠程無線調度的功能，初步達到協定的第一階段研發期望效果。
一、 AGV車體物料清單
| 序號 |
物料名稱 |
價格（元） |
數量 |
供應商 |
| 1 |
主控板 |
|
1 |
（arm） |
| 2 |
磁導航傳感器 |
|
1 |
自主研發 |
| 3 |
電機 |
|
2 |
德恩科 |
| 4 |
電機驅動板 |
|
2 |
|
| 5 |
RFID射頻模塊 |
|
1 |
|
| 6 |
WIFI模塊 |
|
1 |
|
| 7 |
開關電源模塊3V3/5V0 |
|
1 |
|
| 8 |
開關電源模塊24V |
|
2 |
|
| 9 |
底盤 |
|
1 |
新美星廠制 |
| 10 |
電機支架 |
|
2 |
新美星廠制 |
| 11 |
承重輪 |
|
2 |
（新美星二次加工） |
| 12 |
萬向輪 |
|
2 |
|
| 13 |
萬向輪支架 |
|
2 |
新美星廠制 |
| 14 |
AGV主控程序 |
|
1 |
自主研發 |
| 總計 |
|
|
|
元 |
另外場地所需物料主要為磁釘、RFID電子標簽ID。
| 序號 |
物料名稱 |
價格（元） |
數量 |
供應商 |
| 1 |
磁釘 |
|
# |
|
| 2 |
RFID電子標簽ID卡 |
|
# |
|
場地鋪設磁釘與電子標簽共同配合，供AGV定位導航使用，磁釘離原地旋轉中心必須193mm，磁釘分NS極，極性保持與實驗室一致電子標簽鋪設於旋轉中心，鋪設要求如下圖：
二、 WIFI指令數據解釋
開機后35S機器准備就緒，連接上路由器，調度系統可以與AGV實現數據交換，AGV向調度系統發送當前地標信息，格式為（A-ID=）+（10位卡號），例如：A-ID=0009350943。
測試上位機系統根據協議分別發送調度命令。
| 序號 |
指令 |
描述 |
| 0 |
‘0’ （0x30） |
減速停車 |
| 1 |
‘1’ （0x31） |
原地左轉直角 |
| 2 |
‘2’ （0x32） |
原地右轉直角 |
| 3 |
‘3’ （0x33） |
加速直行 |
| 4 |
‘4’ （0x34） |
急剎車 |
| 5 |
‘5’ （0x35） |
定點停車 |
原地左轉直角，完成后小車自動高速直行向前；
原地右轉直角，完成后小車自動高速直行向前；
定點停車，提前一個地標發送定點停車，小車將在下一點精准停車，接受調度指令並存儲該條指令，精准定點停車完成后，才會執行下一指令；
三、 AGV參數性能
| 項目 |
描述 |
| 尺寸 |
W*L*H=400*400*X； |
| 載重 |
15KG，穩定運行重量（最大載重待驗證） |
| 電池 |
18650鋰電池組，預計連續工作6小時以上（待驗證） |
| 速度 |
1m/s，穩定運行速度 |
| 行走 |
沿軌道直線行走（一般描述為行走200M無偏差）； 原地旋轉直角（一般描述為旋轉90度3025個脈沖無誤差）； 定點精准停車（一般描述為停車精度正負5mm以內）； |
四、 項目第一階段總經費
先后共得經費支持*元，先后共花費經費*元。（詳見經費管理明細表）
五、 項目第二階段主要工作
1. 電控板路設計工作
當前電控為手工電路，電路之間經常抗干擾性差，電磁穩定性差，常造成單片機復位失控問題。電控設計工作由我負責，將面條電路（所有模塊之間連接使用飛線）整合到一塊電路板上，主控原理集成到電路板上，形成AGV控制板，並長期對性能與穩定性負責改進。該項工作初期保守估計用時1個月及經費*元。
該電控板可移植為各種功率直流有刷驅動電機節點型磁釘導航AGV。該電控板也可修改為二維碼導航，直流無刷驅動電機等AGV，而不需要修改主控電路。
主控程序具有很強的可移植性，主要依賴於AGV行業控制程序的共通性，方便未來開發高負荷移動AGV。
控制算法：里程計解算（姿態，角速度，線速度），磁釘定位校准，模糊PID，滑膜控制。
2. AGV車體工業設計
建議AGV車體設計參照模塊化思想，可以用於裝配不同的移栽結構。
1) 移栽結構設計工作
最好考慮移栽雙向性，即雙向靈活卸貨，結構量輕簡潔，模塊化裝配。
2) RFID標簽注意事項
RFID電子標簽可以設置在車底盤偏前，這樣利於提前降速定點停車的穩定性。
當前選擇的磁釘和RFID標簽都在清單中列出。當前RFID標簽的讀卡速度較慢，使得AGV速度限制在2m/s。
建議選擇IC卡，這種卡的讀卡速度較快，能達到2m/s以上。
3) 萬向輪設置問題
當前萬向輪設置在車體中心線上，前后各一個，存在壓到磁釘或電子標簽的問題，影響RFID讀取穩定性，車體行走穩定性，限制速度的提升。
設置4個萬向輪，前后各兩個，左右對稱，避免萬向輪與磁釘或電子標簽接觸，有利於AGV姿態的穩定及速度的提升。
3. 倉庫貨架機器人
通過觀察物流行業動態，貨架載重機器人需求很大，市場很好，能研發出一台貨架機器人，掌握機器人核心控制和生產技術，因為物流搬運機器人控制技術是通的，只是更換一種應用形式而已。
1) 研發路線
借鑒低載重AGV研發經驗，建議貨架機器人研發路線為，方案制定、車體結構設計（機械、功能面面俱到、可參考其他廠家）、電控設計（融合機械功能）、程序算法開發調試、AGV工業設計。
經驗證明以上研發路線是最合理的，最少走彎路的，最節省時間的，最少麻煩的，產品最快成型成熟的。
另外，借鑒同行經驗，車體結構設計建議采用無刷直流電機，工作電壓36V或48V，功率根據負載來計算。
關於導航方式，建議開發兩種配置供市場選擇，一種是二維碼導航，一種是磁釘、RFID地標組合導航。
前一種地面較為整潔，市場上接觸過的所有都是采用這種方式，智能二維碼傳感器功能很強，上手開發較為簡單，但二維碼容易受污染，二維碼傳感器成本高昂。市場競爭力在於誰做的更穩、更快、更便捷，然后更便宜。
后一種成本低，適用於1.5m/s以下速度的機器人，這一種方案，目前在市場上沒見過，且磁釘傳感器自主研發，量產在成本上肯定有競爭優勢，新美星有過此種導航方式經驗，開發有經驗技術可復制。
2) 團隊建設管理
研發團隊建設，要有嵌入式系統工程師角色（硬軟件技術啥都成熟），機械工程師角色。
有團隊研發目標、團隊中有個人研發目標，要有一個人對團隊目標負責並接受獎懲，要有合理的研發團隊管理、績效考核、激勵、淘汰制度。讓人才能通過獎懲激勵更直觀的看到自己工作的質量，成果收益，能推動並維持人才的工作努力程度和創新熱情。
物流機器人屬於復雜的嵌入式技術產品，需要研發人員超乎尋常的努力、富有熱情的創新研發工作、自願絞盡腦汁想辦法解決問題，才能更好更快的將產品做強。