基于機器視覺的AGV自動轉向結構設計

許軍，王寶梁，姚保軍，陸尚，李國勤，趙夢誠

（淮安信息職業技術學院，江蘇 淮安 220003）

引言

目前，AGV作為一種運輸車輛而廣泛的應用于工廠中。在物料搬運系統中起到非常重要的作用，它能夠自動的將貨物搬運至運材料處、將成品搬運到指定地點[1]。基于機器視覺引導的 AGV在行駛過程中，攝像機動態獲取車輛周圍環境圖像信息并與圖像數據庫進行比較，從而確定當前位置，并對下一步行駛做出決策。

智能AGV 小車機械結構向模塊化、可輕易重構的方向發展[2]。如動力模塊中的電機、減速機、檢測系統一體化，由機械模塊、承載模塊用重組方式架構AGV 整機，米克力美已有多款模塊化智能 AGV產品在售。因此文章設計了一種用于自動轉向結構，通過配合視覺傳感器、控制單元等能夠將普通車輛改裝成具有自動轉向功能的AGV。

1 轉向概述

普通車輛的轉向的結構基本一致，其中對于一些微型電動車輛來說，其實現轉向的結構設計不同，按照動力作用位置來分，一般有如下兩種轉向方式。

（1）前輪差速實現轉向

此種類型的微型電動車輛的前輪分別由兩個電機驅動，通過控制電機轉速就可實現左右車輪的不同轉速，從而實現車輛的轉向，如圖1所示模型即為此類型車輛。這種類型的轉向方式一般應用于一些理論研究的試驗車輛上等情況。

（2）操縱轉向盤實現轉向

手動式操縱轉向系統的結構應用非常廣泛，包括現在的車輛普遍都采用的這類轉向系統。一些微型電車也有采用這種類型的轉向系統進行轉向，如圖2所示，即為采用這種類型的轉向系統的微型電動車輛。

圖1 前輪差速實現轉向

圖2 操縱轉向盤實現轉向

本文所設計的自動轉向結構就是用于圖2所示的微型電車上，通過在原車的轉向系統上進行改裝，實現微型電動車的自動轉向。

2 自動轉向結構設計

通過加載自動轉向控制裝置可以實現車輛的自主轉向功能，以達到橫向控制車輛的目的，而且，自動轉向裝置的性能參數是衡量整個無人地面車輛性能最為重要的指標之一，本文所設計的轉向裝置可實現車輛的橫向控制、保證車輛自動轉向功能。

文章設計的轉向結構用于如圖2所示的微型電車轉向系統中，可以直接在此基礎上改裝原轉向系統，結構簡單，安裝方便，易于拆裝。主要結構如圖3所示，主要由渦輪蝸桿機構、電機、電機固定板等組成。

圖3 轉向機構

轉向系統的工作過程是首先通過控制單元獲取來自機器視覺傳感器的信號，經過處理后發送指令驅動電機，電機帶動蝸桿旋轉，蝸桿渦輪嚙合實現傳動[3]，渦輪將動力傳遞給轉向軸，從而帶動轉向器、轉向執行機構工作，最終實現車輪轉向。

此裝置以較低的成本，緊湊的結構、實現了車輛的自動轉向，而且原有車輛的外觀和結構都沒被破壞。適用于改裝現有的微型電動車，加裝視覺傳感器、控制模塊，可改裝成基于機器視覺的AGV，作為不同的用途進行使用。

3 總結

文章設計的轉向裝置，通過增加傳感器、控制驅動，可以方便的將現有的微型電車等進行改裝，便成為基于機器視覺的AGV，實現各種功能，用于不同的場合。

[1] Jittima Varagul, Toshio Ito, Simulation of Detecting Function object for AGV Using Computer Vision with Neural Network, Procedia Computer Science, 2016, (96):159-168.

[2] 戚鈺,付維波.自動導向小車的研究現狀與發展趨勢[J].山東工業技術,2017,(06):292.

[3] 吳宗澤.機械設計師手冊[M].北京:機械工業出版社,2002:2054-2095.