一種四驅AGV搬運車的懸架系統(tǒng)模塊設計案例目錄TOC\o"1-3"\h\u348一種四驅AGV搬運車的懸架系統(tǒng)模塊設計案例 1267091.1懸架系統(tǒng)的機械結構設計 271491.1.1系統(tǒng)的機械構成 2177371.1.2分析與計算 2173351.1.3機械結構的建模 6174341.1.4動力參數(shù)匹配計算 7200581.1.5動力器件選型 7210061.1.6電池的選擇 9208731.1.7校核 1075601.2單片機最小系統(tǒng)設計 11234611.2.1最小系統(tǒng)相關元件 11303821.2.2原理圖設計及說明 12129031.3電機運動控制模塊 12291671.1.1單個電機啟停控制 14204011.1.2單個電機速度控制 15174231.1.3電機轉角控制 18220051.4車身姿態(tài)檢測模塊 20193151.4.1傳感器選型 20166011.4.2車身姿態(tài)檢測電路 2163191.4.3車身姿態(tài)檢測模塊程序 22317501.4.4姿態(tài)與轉角換算 2363141.4.5車身姿態(tài)調整 2664531.4.6CAN接口設計 27217231.4.7人機接口設計 28266281.5電源電路設計 3088071.5.1相關元件介紹 3013051.5.2原理圖設計及說明 301.1懸架系統(tǒng)的機械結構設計1.1.1系統(tǒng)的機械構成該懸架系統(tǒng)的機械部分最重要的就是支撐貨箱的四個支腿，另外由于工作空間的限制，因此支腿的機械結構設計主要考慮的是如何在狹小空間把電動機的旋轉運動轉化成直線運動。本系統(tǒng)采用伺服電動缸作為傳動機構，電動缸是液壓缸最好的替代品，因為電動缸不僅能夠將電機的螺旋傳動轉化為支腿的直線伸縮運動，而且也可承受的較大的載荷，能使調平后的平臺穩(wěn)定。調平支腿由伺服電機、行星減速機、梯形絲杠及絲杠螺母組成。電機通過減速機、驅動絲杠旋轉使得與絲杠螺母固定的調平腿缸體上下運動，起到升降的作用。工作原理為當電機收到來自控制器也就是接收到脈沖信號后，電機開始轉動并通過同步帶或者同步螺母帶動絲杠轉動一定的圈數(shù)，從而實現(xiàn)支腿的升降運動，達到指定位置。也能實現(xiàn)較高的精度控制，因此越來越適用于各種工作場合。1.1.2分析與計算AGV搬運車貨箱的尺寸如下：表1.1AGV貨箱尺寸長寬高載重1500mm1200mm2000mm500KG根據(jù)此AGV搬運車工作場合，對整車進行力與力矩計算分析：載貨重量得到此AGV搬運車不傾覆則需要懸架調整的最小角度為圖1.1受力示意圖由于高層住宅樓樓段高度不能小于2200mm，一般為3000mm，此AGV搬運車所載的貨物一般都為大體積貨物，高度可達2000mm，因此對于此懸架系統(tǒng)的調平行程有很大的尺寸約束，經計算在靜止狀態(tài)下若要保證此AGV搬運車不傾覆則需要的調整的最小角度為15°在AGV搬運車上樓梯時，由于此AGV搬運車為四驅故地面給車輪沿樓梯向上的切向力，地面給整車向后的摩擦力同理根據(jù)力矩平衡可得：載貨質量AGV車質量摩擦系數(shù)可得：=圖1.2受力示意圖同理在AGV搬運車下樓梯時可得：因此對于伺服電動缸的行程以及尺寸且對于此貨箱采用四點支撐，如下圖，貨物重量為500kg，故每個支撐腿最多可承載200kg，伺服電動缸安裝方式采用尾部鉸接，此伺服電動缸采用力姆泰克DMB系列伺服缸型號為DMB05300RC，具體參數(shù)如下：產品系列絲杠導程（mm）額定推力（KN）最大速度（mm/s）最大行程（mm）缸體重量（KG）DMB05533503007.9表1.2伺服電動缸參數(shù)表圖1.3支撐點示意圖在懸架系統(tǒng)中，伺服電動缸作為支腿來調整車身姿態(tài)，其作用為將電動機的轉動轉換為支腿的伸縮運動。支腿結構如圖所示。圖1.4電動缸結構圖1.1.3機械結構的建模圖1.5建模示意圖此結構采用4個電動缸作為支腿，滿足工作條件，搬運車在爬樓梯時四個電動缸前后差動調整角度，使得AGV搬運車穩(wěn)定運行。在AGV搬運車上樓時搬運車前端兩個伺服電動缸降低縮短行程，同時后端兩個伺服電動缸同時升高。伺服電動缸與貨箱和GAV車的底板都采用鉸接的方式。1.1.4動力參數(shù)匹配計算伺服電機為支腿的升降提供動力，伺服電機在工作時需要連接一個驅動器，通過驅動器一方面可以更方便的控制電機的啟停和速度，另一方面可把較弱的單片機輸出的信號轉化為可供電機使用的信號。要使得AGV搬運車在搬運貨物不傾覆則需要的力矩為對AGV搬運車后輪取矩：載貨重量向后的力矩向前的力矩本結構采用四個伺服電動缸，故每個電動缸分擔的力矩為1.1.5動力器件選型因為在工作正常電壓下，伺服電機的轉速是一定的速度若過高，則可能導致在調平時出現(xiàn)不穩(wěn)定的情況，因此對于大多數(shù)伺服電機來說，轉速都過于快，因此需要減速機來減速增扭。減速機型號為AB090-010-S2-P2，則電機功率為：轉矩電動機轉速減速機傳動比為因此經減速機降速增扭后具體參數(shù)如下圖所示，因此選用的伺服電機型號為110ST-04030-24V。電機型號額定功率（KW）額定轉速（rpm）最高轉速（rpm）額定扭矩（Nm）峰值扭矩（Nm）110ST-□04030-24V230003600927表1.3電機參數(shù)圖圖1.6電機外形尺寸圖1.1.6電池的選擇如今，蓄電池和鋰電池是工業(yè)場合中應用比較廣泛的兩種電池。鋰離子電池是以鋰金屬為負極材料的電池。它的工作原理是電解質溶液中鋰離子在正負極之間的運動。蓄電池又稱二次電池，能將化學能直接轉化為電能，并能充放電。它是工業(yè)領域應用最廣泛的一種。鋰電池的性能比電池好，但由于價格的原因，大多數(shù)用戶選擇蓄電池。鋰電池的使用壽命比鋰電池長。在相同容量下，鋰電池的體積比較小，節(jié)約空間。電池放電低，電池可以長時間儲存，并且可以快速充放電。蓄電池具有記憶效應，不能隨時充放電。自放電嚴重，不能長時間大電流放電。因此在本系統(tǒng)中采用鉛酸蓄電池蓄電池放電電流與容量的關系遵循Peukert方程∶C=Int式中，C——容量（Ah）I——電流（A）t——時間（s，min或h）n——常數(shù)負載電流為10A，正常運行時直流電壓為12V，基本計算如下：最大直流母線電壓Umax=12×1.15=11.8V最小直流母線電壓Umin=12×0.9=10.8V單體電壓為12的電池只數(shù)Umax/2.25（浮充電壓）=11.8/12.25=1.12約2只最低放電電壓UmIn/2=10.8/1=10.8V所要求的放電容量：Ct=10A×10H=100AH校正系數(shù)：K=0.018校正后的容量：Ce=100AH，因此選擇的型AM12-100蓄電池滿足要求。產品型號額定電壓容量長(mm)寬(mm)高(mm)重量(kg)參考內阻電池總數(shù)連接方式AM12-10012V-100AH32917222329.84.02串聯(lián)表1.4蓄電池參數(shù)表1.1.7校核電動機和蓄電池選型確定，此時AGV整車重量為：表1.5AGV整車參數(shù)表長寬高自重載重1200mm1000mm650mm1.03t500kg確定電機和蓄電池后，對整車再次進行分析，校核，經計算校核后，此電機與蓄電池尺寸約束滿足要求，懸架系統(tǒng)結構符合條件。已知電機功率p=2kw，轉速n=3000r/min,絲桿導程L=10mm,絲桿直徑d=16mm總推力=加速度（F=ma）+重力（或摩擦阻力）+30%余量自鎖性：滾珠絲桿不能自鎖，可選帶安全制動的電機；滾珠絲桿副的導程Ph計算由表12-1-40中式（1）6mmL=10≧Ph符合導程要求速度滿足使用要求最大推力Fa=最大推力T=輸入電機扭矩N.mL=絲杠導程mA=減速比=傳動效率（0.9~0.95）電機輸出扭矩=0.64N.m=361.7N.m球造型與滑塊設備總重F=274N受力符合要求1.2單片機最小系統(tǒng)設計1.2.1最小系統(tǒng)相關元件單片機又稱單片微控制器它不是完成某一個邏輯功能的芯片，可開發(fā)多種功能，它是把一個計算機系統(tǒng)集成到一個芯片上。概括的講，一塊芯片僅相當于一臺微型計算機。它可外接多種元器件拓展功能，它雖然體積小，但計算機的主要功能部件全部都含有，不但能進行數(shù)據(jù)收集，且能進行數(shù)據(jù)處理和計算功能。本系統(tǒng)選用的是STC89C52RC單片機，是新一代增強型單片機，指令代碼完全兼容傳統(tǒng)8051，帶ADC，四路PWM。單片機的最小系統(tǒng)是指單片機可以正常執(zhí)行程序，正常工作的最簡單工作環(huán)境，例如點亮一顆LED的最小系統(tǒng)，正是因為有了單片機的最小系統(tǒng)的保證，才可以使單片機正常工作，穩(wěn)定執(zhí)行其他程序，最小系統(tǒng)主要是三個方面：1、單片機的電源部分VCC/GND，2、時鐘電路為單片機提供一個頻率和幅度穩(wěn)定的脈沖序列，單片機以此脈沖將內部電路協(xié)調一致，同步工作。當然也是必不可少的一部分。3、復位信號，復位電路是一個輔助電路，一般在上電階段或者調試過程中起作用。復位電路多使用電容和電阻來搭建電路。相關原件清單：STC89C52RC1片按鍵1個10K電阻1個10uf3個12M晶振1個1.2.2原理圖設計及說明單片機最小系統(tǒng)一般應該包括三個部分：單片機、晶振電路、復位電路。復位電路：由電容串聯(lián)電阻構成，在系統(tǒng)上電階段，由圖可以知道，復位端產生一個持續(xù)的幾十毫秒的復位電平，并且，這個高電平持續(xù)的時間由電路的RC值來決定。復位電路多使用電容和電阻搭建一個RC充電和放電電路。晶振電路：晶振是晶體振蕩器的簡稱，他可以等效成一個電容和一個電阻并聯(lián)在串聯(lián)一個電容，一般的晶振電路都是在一個反相放大器的兩端接入晶振，在有兩個電容，分別接到晶振的兩端。圖1.7單片機最小系統(tǒng)原理圖1.3電機運動控制模塊對于伺服電機而言，精確的控制離不開伺服驅動器，要想伺服電機運轉需要脈沖信號，上文中對伺服電機進行了分析，計算與選擇。下面將對電機控制做分述。首先我們對驅動器進行功能選型。伺服驅動器是一種自動設備，它接受指令信號并將其與伺服機構的反饋進行比較，又稱為“伺服控制器”、“伺服放大器”，是用來控制伺服電機的一種控制器，屬于伺服系統(tǒng)中極其重要的一部分，也是運動控制的重要組成部分，它的作用就是驅動伺服電機使設備產生動力而正常運轉，在極大多數(shù)工業(yè)領域中，對于伺服電機的控制都離不開伺服驅動器，被廣泛應用于工業(yè)機器人，工廠車間及數(shù)控加工中心等自動化設備中。一般是通過位置、速度和力矩三種方式對伺服電機進行控制。伺服驅動器通過接受外部脈沖串，然后計算脈沖偏差通過脈沖偏差以及當前的轉速去調整電壓的數(shù)值或者正弦波頻率，正弦波頻率決定電機的轉速，不同的電流決定電機的扭矩。因為正弦波頻率比較低時，電機的旋轉磁場的頻率也比較低，也就是旋轉周期長，轉速慢。本課題選用的伺服電機驅動器是應用較為廣泛的型號為IDS830。該伺服驅動器本驅動器提供位置、速度、扭矩三種基本操作模式。除了上述的基本控制方式外，驅動器還提供RS232通訊控制方式、PWM控制、外部脈沖、CAN總線、RS485總線等控制方式，通訊控制方式時，無論是選擇任何一種控制模式，控制來源一定要選擇PC數(shù)字輸入。然后根據(jù)通訊的格式和驅動器進行數(shù)據(jù)傳送，定位精度支持：1/4000,1/5000,1/10000。表1.4驅動器電氣參數(shù)工作電壓24-60VDC輸出電流峰值30A額定轉速3000RPM，支持最高8000RPM控制方式外部脈沖、CAN總線、RS485總線、RS232通訊控制等，支持位置、速度和力矩模式異常保護具備欠壓、過壓、過載、過流、位置偏差過大、編碼器異常等保護，報警開集輸出接收頻率范圍600KHZ最高空載加速200RPM/ms適配電機24V/36V/48V低壓伺服電機、加裝編碼器的直流無刷電機或空心杯電機1.1.1單個電機啟?？刂飘斂刂破鹘o出一個啟動信號，電機開始轉動，對于電機的啟停，在控制時外部給一個脈沖信號，脈沖數(shù)的多少控制電機轉動的角度。對于伺服電機的控制有三種控制方式分別是、速度控制方式、轉矩控制方式、位置控制方式來控制，單片機通過給伺服電機給驅動器發(fā)送脈沖信號，來控制伺服電機。對于伺服電機，它的后部帶有旋轉編碼器，作為一個半閉環(huán)控制的電機它有一定的閉環(huán)能力，因此電機才能精確的輸出，精確的反饋。伺服電機中旋轉編碼器隨著轉子轉動，編碼器能反饋轉子的位移量，及就是轉子轉動的圈數(shù)，知道了轉動的圈數(shù)，通過伺服驅動器的計時便可得到伺服電機的轉速。另外還有一種力矩控制方式，力矩控制相對來說比較復雜，力矩控制不在乎電機轉動的圈數(shù)和電機轉動的速度，它只要保證輸出的扭矩大小。本系統(tǒng)采用伺服電機的位置控制模式。伺服電機接收到一定的脈沖信號相應的伺服電機就會根據(jù)傳輸過來的脈沖信號旋轉對應的角度，伺服電機主要靠脈沖來定位，基本上可以這樣理解，不僅伺服電機可以接受脈沖信號同時編碼器也可以發(fā)送脈沖信號，這樣就形成了一個閉環(huán)，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動。對于單個伺服電機的啟?？刂?，首先用按鍵表示脈沖輸入，則電機的啟?？刂瞥绦驗椋憾xOutPutPWM(u8cnt)子程序voidOutPutPWM(u8cnt){u8temp;temp=RESOLUTION-cnt;while(cnt--)PWM=0;//高電平部分while(temp--)PWM=1;//低電平部分}

輸出PWM脈沖的程序為：if(power)OutPutPWM(pwmcnt);elsePWM=1;啟停控制程序：Switch(key){case0:break;case1://啟?？刂苝ower=!power;if(power)LED1=0;else{LED1=1;MotorCtrl(0);}break;1.1.2單個電機速度控制對于電機的速度控制，以改變脈沖信號的占空比來控制輸出電壓的平均值，實現(xiàn)對電機的調速控制。通過對信號占空比的調整來對電機轉速進行調節(jié)?？刂扑欧姍C需要一個位控模塊。如果是位置控制，那么要控制伺服電機轉速就是要控制控制器發(fā)送過來的脈沖頻率，也就是要控制從控制器經過驅動器發(fā)送處理后的PWM波。脈沖頻率越高，速度越快。如果是速度控制模式，發(fā)送的是正負10伏模擬量信號，電壓值越大，那轉速越快。伺服電機可使控制速度，位置精度非常準確，可以將電壓信號轉化為轉矩和轉速以驅動控制對象。伺服電機轉子轉速受輸入信號控制，并能快速反應，在自動控制系統(tǒng)中，用作執(zhí)行元件，且具有機電時間常數(shù)小、線性度高、始動電壓等特性。本系統(tǒng)采用PWM脈沖調寬法來對輸入脈沖進行調整，進而調整電機的轉速。簡介：PWM是一種對模擬信號進行數(shù)字編碼的方法，通過高分辨率計數(shù)器的使用，方波的占空比被調至用來對一個具體模擬信號的電平進行編碼。PWM控制就是對脈沖的寬度進行調節(jié)的技術。及就是在一個周期中，高電平所對應的寬度。對高電平所對應的寬度進行調節(jié)，從而達到控制輸出電壓的作用，進而控制速度。（2）調速原理：占空比表示了在一個周期T里，電壓導通的時間與周期的比值。其變化范圍為0—1。在一個周期里面，我們通過調節(jié)這一個周期里面高電平的寬度，來調節(jié)轉速，占空比就表示了在一個周期里面，高電平所占的這一周期所占的比重，在電源電壓不變的情況下，電樞的端電壓的平均值U取決于占空比的大小。比如說在一個5V的輸入電壓，它的占空比是75%的高電平，25%的低電平，那么輸出的電壓就是1.75V。改變占空比的值就可以進一步改變電壓的平均值，從而達到調速的目的。因此說調速也就是通過調整端電壓值來實現(xiàn)的，在PWM調速時，占空比是一個及其重要的參數(shù)。以下是3種方式都可以改變占空比的值。圖1.8占空比示意圖計算公式：占空比=ton/T定寬調平法調寬調平法定頻調寬法目前，在直流伺服電機控制中，主要使用定頻調寬法通過對信號占空比的調整來對電機轉速進行調節(jié)。本系統(tǒng)采用伺服電機的位置控制模式，通過外部輸入的頻率來確定轉動速度的大小。程序如下，可根據(jù)改變程序中的數(shù)值來達到PWM調速的目的：調速控制程序如下：bitpreP32;u8ZKB;Voidtimer0init();Voidmain(){Timer0-init();EA=1;While(1){If(P32==0&&PreP32==1)ZKB++;elseZKB=0;}preP32=P32;}VoidTimer0init()//1ms定時=1000us{TMOD=(TMOD&0XF0)I0x01;TH0=(65530-1000/1.085)/256;TL0=(65530-1000/1.085);TR0=1;ET0=1;}Voidtimer0()interrupt1{Staticu8cnt;TH0=(65530-1000/1.085)/256;TL0=(65530-1000/1.085);cnt++;If(cnt>ZKB)Cnt=0;If(cnt<1)}1.1.3電機轉角控制伺服電機是通過控制脈沖時間的長短來控制轉動角度，而電動缸則是可以將電機的旋轉運動轉化為支腿的伸縮運動因此對于支腿伸縮量的控制便是對伺服電機的轉角控制。伺服電機接收到一定的脈沖信號就會對應轉動一定角度，基本上可以這樣理解，不僅伺服電機可以接受脈沖信號同時編碼器也可以發(fā)送脈沖信號，這樣，就能夠很精確的控制電機的轉動。伺服電機的精度決定于編碼器的精度（線數(shù)）。在本系統(tǒng)中支腿的伸縮長度由電機的轉角控制，在調平系統(tǒng)中，前面經過計算得到為防止搬運車傾覆所需要調整的最小角度為18°因此在行程檢測中需要用到編碼器。編碼器一般有兩種類型，一種是增量式編碼器，另一種是絕對值編碼器；增量式編碼器一般是安裝在機械轉軸上，能夠按照刻度檢測旋轉件所在的一個位置，增量式編碼器量程只能是一圈。而絕對值編碼器精度比增量式編碼器高，無時無刻不在檢測所在位置，量程比較廣。因此本系統(tǒng)選用絕對是編碼器。絕對值編碼器是一種能檢測電動機轉角并將數(shù)據(jù)輸出到外部設備的傳感器，絕對值編碼器光碼盤上有許多道光通道刻線，線數(shù)越多，分辨率越高。此模塊選用的絕對值編碼器為倍加福公司生產普遍應用的的一款編碼器AHS58N絕對值編碼器，它的分辨率是13位，最大傳輸速率1MBit/s，2500線（脈沖數(shù)/轉）。已知電機編碼器是2500線，電子齒輪比大約為1：則發(fā)一個脈沖電機轉動1/2500圈，也就是0.14°單片機產生脈沖的程序段為：voidddjzm(uintn){for(i=0;i<n;i++){P0_7=0;delay(50);P0_7=1;delay(50);}}1.4車身姿態(tài)檢測模塊前面已經對電機的運動控制作了說明，對于本系統(tǒng)來說，在AGV搬運車工作時，懸架系統(tǒng)要能及時調整車身姿態(tài)保證車輛安全平穩(wěn)運行，因此對于懸架系統(tǒng)來說，需要根據(jù)不同的工作場合進行調整，對此下面將對AGV車身姿態(tài)檢測做說明。1.4.1傳感器選型MPU9250是一個的復合芯片，它集成了很多功能，具有陀螺儀特性，加速度特性，電子陀螺儀特性，能讀取各個軸的數(shù)據(jù)，是一款9軸的運動跟蹤檢測裝置，在運動設備中很常用，他在的封裝中融合了3軸加速度，3軸陀螺儀以及數(shù)字運動處理器（DMP），數(shù)字運動處理器可將采集或者反饋到信息做處理，MPU9250兼容了MPU6515的功能，MPU9250是由三個獨立檢測“X、Y、Z”軸的MEMS構成，功能齊全。其較突出的I2C方案，在12C主模式中，該芯片可以自己讀取到以下“X、Y、Z”的數(shù)據(jù)，可直接輸出9軸的全部數(shù)據(jù)。它有三種特性：分別是陀螺儀特性，加速度特性，電子羅盤特性。三軸陀螺儀特性工作起來比較耗電，而且編程量程可變。而加速度特性和電子羅盤特性相對來說耗電不多都在幾百uA以內，而加速度特性有兩個獨特的功能一個是用戶可編程中斷，一個是運動中斷喚醒功能。這個對于低功耗設備是很重要的，在我們需要使用到這個功能時，我們可以將其喚醒，在不需要時可一直處于休眠狀態(tài)。圖1.9加速度和陀螺儀的方向和極性圖1.10電子羅盤的方向它的引腳圖如下：圖1.11MPU9250引腳圖1.4.2車身姿態(tài)檢測電路本系統(tǒng)中采用九軸陀螺儀加上電子指南針來檢測車身姿態(tài)，MPU9250內部集成有3軸陀螺儀、3軸加速度計、3軸電子羅盤，輸出信號都是16位的數(shù)字量，該模塊中用到了穩(wěn)壓芯片。圖1.12姿態(tài)檢測原理圖1.4.3車身姿態(tài)檢測模塊程序MPU9250讀取部分代碼如下：獲取車身三軸角速度三軸加速度ucharRead(ucharREG_Address)//將指定地址處的數(shù)據(jù)讀出來，然后返回。{ucharREG_data;//定義一個臨時uchar類型的變量--REG_dataI2C_Start();I2C_Send(SlaveAddress);//CPU向MPU9250發(fā)送該器件的地址I2C_Send(REG_Address);//然后CPU向MPU9250發(fā)送要讀取地址處的地址I2C_Start();I2C_Send(SlaveAddress+1);//CPU向MPU9250發(fā)送該器件的地址值加1后的地址，REG_data=I2C_Recv();//CPU接收來自MPU9250發(fā)來的數(shù)據(jù)I2C_SendACK(1);I2C_Stop();returnREG_data;//返回讀到的數(shù)REG_data}int16Getdata(ucharREG_Address){ucharH,L;//定義2個臨時uchar類型的變量--H和LH=Read(REG_Address);//將第一個地址處的數(shù)據(jù)讀出來，然后賦值給HL=Read(REG_Address+1);return(H<<8)+L;}1.4.4姿態(tài)與轉角換算本系統(tǒng)采用51單片機控制4個伺服電機的轉角，以達到控制支腿的升降從而保證四驅AGV搬運車的安全運行，由于采用的是伺服電機，理論上電機的速度越快對本系統(tǒng)越有利，因為電機速度越快就越能縮短調平的時間，但在實際應用中速度不能太快，首先受到調平精度的限制，如果速度過快一是可能會出現(xiàn)慣性力比較大的情況，對調平精度有影響，二是當伺服電機上升到一定的速度時，轉矩會急速下降。這樣的話不僅在調平后電機不能夠自鎖，甚至在不能驅動支腿上升等，從而影響工作穩(wěn)定。經過陀螺儀對步行梯傾角數(shù)據(jù)收集，可將數(shù)據(jù)傳送給單片機，因此根據(jù)采集回來的傾角，單片機控制伺服電機轉動相對應的角度，由于在步行梯中有很大的尺寸約束，單片機通過控制伺服電機的正反轉來控制支撐腿的伸縮達到所需要調整的角度。經過之前的計算得出在搬運車工作時，懸架系統(tǒng)要對貨箱進行角度調整，要調整的角度為18°，根據(jù)計算的結果單片機要控制四個伺服電動缸的伸縮從而調整平臺，由于所運載的貨物體積大，故在調整角度是，伺服電動缸的運行速度不能過快，若過快則可能導致出現(xiàn)貨物中心不穩(wěn)，前后搖晃的情況，故對于伺服電機的控制要更精確，本系統(tǒng)采用的伺服電機控制器，在對于控制電機運行速度方面由有更突出的特點。伺服電機額定轉速為3000r/min，3000r/60s=50r/s;該伺服電機編碼器分辨率為4080；電機額定轉速時編碼器反饋脈沖頻率是4080×50r/s;；4）上位機發(fā)出的脈沖頻率=200×1000/s；5）當上位機滿額發(fā)出脈沖時，伺服恰好額定速度運行，這時的電子齒輪比：電子齒輪比=反饋脈沖頻率/上位機滿額發(fā)出脈沖頻率=（4080×50r/s）/200×1000/s=204000/200000=1.02已知電機編碼器是2500線，電子齒輪比大約為1：則發(fā)一個脈沖電機轉動1/2500圈，也就是0.14°圖1.13支撐腿示意圖俯仰①：L1、L4伸長相應長度，L2、L3不動：當檢測到車身傾角當前為時，根據(jù)計算則需要調整到期望值為，則調整的角度為，才可使得AGV搬運車安全運行，已知同一側電動缸之間距離為1200mm，絲杠螺距為10mm，根據(jù)三角關系可得需要的電動缸伸長。絲杠螺距為10mm，則絲杠需要轉動25圈，減速比為N=60，則電機需要轉動25N圈，即為1500圈。則電機轉角為：因此當AGV搬運車工作時檢測但樓梯傾角，則對應控制調整的伺服電機轉角度為：即需要的脈沖數(shù)為：②L1、L4收縮，L2、L3伸長：車身姿態(tài)當前值，期望值收縮80，則對應絲杠需要轉動=8圈，減速比，電機轉角為：伸長，則對應絲杠需要轉動 圈，電機轉角為：翻滾當車身姿態(tài)與水平面夾角為8°時，要使得安全運行的期望值為與水平夾角為0°故調整角度為8°。根據(jù)三角關系可得需要伸長83mm，對應絲杠需要轉動8.3圈，則電機需要轉動8.3N圈，N=60，因此需要的電機轉角為推廣可得：已知車身姿態(tài)當前值故需要調整的角度為則電缸需要的伸縮長度為：則電機轉角為：1.4.5車身姿態(tài)調整由陀螺儀模塊采集到的傾角信息后，上面計算出了一些特定場合車身姿態(tài)下，懸架系統(tǒng)需要調整的角度，根據(jù)電動缸伸縮長度，對應到伺服電機轉動的角度，因此，對于車身姿態(tài)的調整就是對伺服電動缸伸縮量的控制，也就是對伺服電機轉角的控制，因為此懸架系統(tǒng)采用四個支撐腿，故對于車身姿態(tài)的調整就是同時對四個伺服電機的控制。首先第一種情況就是：調整車身俯仰姿態(tài)，這兒有兩種情況，固定兩個電機不動，另外一側的兩個電機同時調整對應的角度。兩側的電機同時差動調整，一側的電機控制的支腿升高，另外一側電機控制的支腿收縮，同時調整。在AGV搬運車工作時在某一特定場合所遇到的樓梯傾角也不盡相同，因此此懸架系統(tǒng)需要根據(jù)不同的工作場合調整不同的角度，使得AGV搬運車平穩(wěn)正常運行。其次第二種情況就是:調整車身翻滾角；在AGV搬運車工作時也可能遇到的情況是車身左右兩側高度不一，此時則需要調整左右兩側電機的轉角。車聲姿態(tài)調整硬件原理圖如下：伺服使能輸入用于伺服電機的使能或禁止。0V時驅動器將切斷電機電源，使電機處于自由狀態(tài)不響應脈沖。脈沖指令PULSE+脈沖信號：脈沖上升沿有效，高電平時4-5V，低電平時0-0.5V，脈沖寬度應大于1.6us，脈沖指令PULSE-方向指令DIR+方向信號：DIR+與DIR-之間輸入高電平時反轉，反之正轉。方向信號應先于脈沖信號至少5us建立，高電平時4-5V，低電平時0-0.5V。方向指令DIR-電機接口信息車聲姿態(tài)調整控制程序:voidmain(){Timer0_Init();//初始化定時器Uart_Init();EA=1;//打開全局中斷Delay1ms(1000);//延時1swhile(1){Read_Key();//按動一次按鍵執(zhí)行一次if(puss_key==1){MOTOR_Run_Angle(1,1,1);//電機1正轉開啟MOTOR_Run_Angle(2,1,1);//電機2正轉開啟MOTOR_Run_Angle(3,0,1);MOTOR_Run_Angle(4,0,1);Delay1ms(RUN_Angle*bili);//電機轉動角度MOTOR_Run_Angle(1,0,1);//電機關閉MOTOR_Run_Angle(2,0,1);//電機關閉MOTOR_Run_Angle(3,0,1);//電機關閉MOTOR_Run_Angle(4,0,1);//電機關閉puss_key=0;}}}1.4.6CAN接口設計基于CAN總線的系統(tǒng)主要由主控制器和數(shù)據(jù)采集與控制單元組成。CAN總線接口由三部分構成，是微處理器，CAN控制器，收發(fā)器，上位機是整個系統(tǒng)的操作平臺，負責實現(xiàn)對各單元，各功能模塊進行監(jiān)測和控制功能；子模塊中，傳感器負責對車身姿態(tài)數(shù)據(jù)進行采集，控制單元控制各模塊完成功