摘要：随着科学技术不断发展，AGV控制系统应运而生，并广泛应用到制造业等领域。该控制系统是建立在智能化技术基础上发展而来的自运行机器人，其具有灵活性较强、运输效率高、无公害等多种优势，能够为提高企业生产效率和生产水平奠定良好基础，从而强化企业核心竞争力，具有较为显著的社会价值和经济价值。因此，本文结合AGV控制系统发展概述展开分析，并深入研究嵌入式AGV控制系统的应用设计，希望能通过本文阐述，能够为专业人士提供参考借鉴，从而为促进该控制系统进一步发展提供保障。
关键词：嵌入式；AGV控制系统；应用；设计
引言：
自进入21世纪以来，我国全面进入信息化时代，信息技术和自动化技术的普及，为企业创新改革提供了有利条件。制造业作为引导我国经济发展的重要行业，其生产效率和生产水平与社会群众生活、生产息息相关。为了满足社会需求，制造业也逐渐向信息化和自动化方向迈进。这也促进数字化技术、传感器技术等诸多先进技术，越来越广泛的融入制造业中。本文将结合嵌入式AGV控制系统应用设计展开分析，具体分析如下：
一、AGV控制系统发展概述
想要提高企业生产效率，降低企业生产成本，提高企业经济效益，首先需要提高企业物料搬运水平。自动化导引小车就是在这一发展背景下应运而生的[1]。不仅能够满足新时期企业发展需求，还能够科学、高效解决企业物料搬运中存在的一系列问题。AGV控制系统是一种自动化搬运移动机器人，该系统涉及到控制技术、导航技术、定位技术、通讯技术等多种新型技术。为了保证AGV控制系统能够在企业生产过程中适应各种作业环境、自动完成生产任务，同时提高AGV的可控性和精确性。
AGV的全称为Automated Guided Vehicle，是一种智能化自动导引车，在企业生产过程中应用AGV，能够通过传感器等设备感知生产环境，并规划前行路线，从而将物料准确从一个工位移动到另一工位。AGV发展初期功能较少，包括：躲避障碍、感知周围环境和自身运行状态以及人际交互等方面。随着科学技术不断发展，AGV在理论研究和技术实践方面也得到了了优化和完善，并在原有技术上丰富了生产环境动态感知以及实时规划、行为控制等多种功能，满足了一体化自动控制需求[2]。AGV具有多种导航方式，其中包括：视觉识别导航、惯性导航、磁带导航、激光导航等，每一种导航方式的原理都存在差异性，并且控制记录和经济成本也不尽相同，将其应用到企业生产中，存在各自的优势和缺陷。具体分析如下：
（一）惯性导航方式
惯性导航需要通过陀螺仪器对空间角度进行科学测量，而后科学计算AGV位移。为规划AGV前行路线奠定基础，保证AGV能够沿预定路线稳定运行。惯性导航具有稳定性较强优势，但由于前期投入成本较大、运行过程中灵活性较低，导致该导航当时使用率较低。
（二）激光导航方式
企业在生产过程中，需要通过固定反光板，使其形成测距模块，VAG在运行过程中结合自身激光以及测距模块，能够做出一系列数学处理工作，而后规划导航路线，这种导航方式具有精确度较高的特点。但是不适合应用与粉尘环境生产中，同时前期投入成本较大，所以应用效率较低。
（三）条形码或电子标签导航方式
企业在应用AGV展开生产工作前，需要在应用场景中贴好条形码或者电子标签，获取自动引导小车的当前点位编号，使AGV能够顺利导航。这种导航方式具有成本较低、灵活性较强、路线规划简单、等多种优势，但可靠性不高。
（四）磁带导航方式
企业在应用AGV生产前需要提前铺设磁带，在实际生产过程中，AGV通过探头能够感知到磁带信号强弱，从而将信号传递到控制器，并自动调整AGV的姿态，保证小车能够沿规定路线稳定全兴。这种导航方式稳定性较强，但是成本较高。
（五）视觉导航方式
视觉导航方式适用于未知环境导航工作，主要是通过摄像头对生产环境中的各种信息进行拍摄，从而使AGV能够在未知环境中按照调度规划路线。然而，在实际应用过程中，视觉图像会受光照条件等诸多因素影响导致画面缺乏稳定性。因此需要专业人员进一步展开研究和探讨，利用科学技术优化和完善该导航方式。
通过以上分析可以看出，AGV随着科学技术不断进步也得到了一定程度的优化，不仅提高了企业生产效率和生产质量，还降低了企业人力成本和设备成本。但是在实际运用过程中，受诸多客观因素影响，导致AGV无法充分发挥其作用和机制[3]。因此，研究一种灵活性强、经济较少、自动化水平高的嵌入式AGV控制系统已经成为企业发展的当务之急，需要相关学者和专家给予高度重视。
二、嵌入式AGV控制系统结构
本文研究的嵌入式AGV控制系统结构三维图如图1所示，该系统整体车架的主要材料为方型钢，通过液压技术将方型钢弯折，并利用氩弧进行焊接，从而形成AGV框架结构，这种结构方式工艺简单，并且成本较低。另外，该系统的四个轮子分别有直流伺服电机控制，能够满足AGV原地旋转或向前、向后运动需求。该样机总体质量大约在100千克左右，可以与地面形成一定摩擦力，有利于为AGV加减速输出力提供保障。同时，该系统运动过程中，无论前后方向还是左右方向都始终保持对称，在车轮悬挂系统设计过程中，主要采用圆柱移动副与弹簧调整AGV，从个人保证其与地面相适应，尽可能减少地面的不平整性。友路与降低运行轨迹的偏差。
为了保证AGV在运行过程中能够顺利躲避障碍，需要在车提前端安装传感器设备和防撞杆，如果AGV在执行运输工作时遇到障碍物，防撞杆会使电动机制动，待障碍物完全清除后，会再次启动运行。在嵌入式AGV控制系统设计过程中，主要采用AEM芯片作为主控制器。通过控制器能够完成图像检测、处理以及纠偏等一系列工作。另外，在布置传感器过程中，为了提高AGV避障能力，需要在车身不同位置安装传感器设备。同时车嵌段需要配备激光雷达，从而为保障AGV稳定运行奠定良好基础。
另外，针对AGV视觉导航，可以在车体前后位置安装摄像头，实时观察地面引导线情况。从而提高AGV运动方向导航能力。除此之外，在车体中间位置，应安装自动充电设备。保证AGV能顾始终保持电量稳定状态[4]。在车底位置，需要安装电子标签读取设备，通过读取生产环境中不同点的电子标签，能够保证AGV准确定位。车后端位置需要安装对接货架结构。只有满足以上需求，才能够保证AGV控制系统在运行过程中能够稳定运行。
图1 AGV结构示意图
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其中数字1车载锂电池、数字2为方钢车架、数字3为悬挂加链接快。数字4为弹簧、数字5为摄像头、数字6为防撞杆，数字7为mecanum智能车轮、数字8为齿轮箱、数字9为电子标签读取器，数字10为紧急按钮、数字11为推杆电机、数字12为风扇。
三、嵌入式AGV控制系统充电设计
（一）自动充电设计需求
现如今，企业在生产制造过程中应用的AGV大多采用充电电池进行供电。由于企业生产量较大，AGV需要长时间在高强度工作下运行，由于供电不足，导致AGV续航能力下降。因此，想要满足企业生产需求，需要结合现代化技术设计一种移动性较强、灵活性较高、能够自动充电和定位的AGV自动化系统，想要实现这一目标，需要从两个方面进行分析：第一，如何实现AGV能够自动达到充电桩、自动定位充电座并有效连接。第二，如果在设计过程中采用接触式充电方式，如何能够使AGV与充电座自动连接、自动脱离。
（二）自动充电组成部分
结合AGV自动充电设计需求可以看出，想要解决AGV自动达到充电位置，并有效连接。首先，需要充电机构能够建立引导AGV自动对接的标志物。另外，在自动充电组设计过程中设计一定容错范围，保证AGV在自动充电过程中，及时存在一定偏差，也能够准确接触到充电座。第三，设计完整的接触式对接装置。
四、嵌入式AGV控制系统自动对接货架设计
现阶段，企业中应用范围较为广泛的AGV货架有背负式、牵引式等等。当前部分企业在生产过程中，使用的货架底部均存在一根固定杆，导致AGV难以到达货架底部。因此，本文需要在此基础上作出优化和改善。然而，从改造方面进行分析，如果采用重新加工货架的方式，需要采购大量材料，并且投入一定资金，会为企业增加压力[5]。所以，本文将牵引式货架作为连接AGV的方式，尽可能在满足企业生产需求的同时节约改造成本。
（一）自动对接货架的结构
本文设计的货架对接主要有导引套筒、滚轮、推压块、复位弹簧等组成。在企业生产过程中，如果AGV不需要带货架运动，此时直流电机推杆将会处于收缩状态，并且推压块位于楔板的最下方，弹簧和对接轴位于楔板嘴上方。如果AGV需要带货架运动。推杆电机会自动伸出，并将楔快向下压。同时将对对接短轴压下。当与货架位置平齐后，推杆电机会自动收回，从而完成对接。
在AGV运行过程中，受力点为导引套筒中的滚动轴承，为了提高对接有效性，在设计货架对接套筒和短轴过程中，需要留出一定误差范围，但是误差范围不宜过大，窦泽会增加货架运动摇摆程度，同时误差范围也不一过小，否则会相应提高精度需求。通常情况下误差范围需要略大于AGV即可。
另外，当AGV需要带着货架同时运动时，如果AGV停止，货架会受惯性影响持续向前一段距离。此时会导致滚动轴承增加压力。如果将AGV与货架脱离，推杆电机的推力将无法将楔块压下。容易导致电机短路。此时，需要采取以下措施解决，AGV静止后需要缓慢向后移动1s，而后缓缓停止，从而缓解货架应惯性造成的滚动轴承压力。
（二）校正核对牵引机构的强度
在校正牵引机构强度过程中，可以利用ANSYS对其受力分布展开详细分析，并通过力学知识对启动加速、制动减速以及急停情况展开研究。想要实现这一目标，需要在建立货架对结构强度校核模型过程中，适当选取货架运动过程中的冲击力参数[6]。其计算公式为：（地面与货架产生摩擦力的大小）+AGV制动速度×货架质量大小。
结束语：
综上所述，本文结合嵌入式AGV发展概述进行分析，并阐述企业现阶段常见的AGV中存在的优势和劣势，并在此基础上进行优化和改进。通过对AGV进行机械加工与程序调试，在企业生产车间中对AGV样机展开实验，实验结果表面AGV不仅有效提高了运动水平和精确度，还能够提高自动货架对接结构和自动充电结构的可靠性和稳定性，能够充分满足现代化企业发展需求。
参考文献：
[1]方雪清;黄晓婷;郑灿塔;余涟漪;石挺星;陈伟杰;蔡任;张宏海;.基于嵌入式视觉导航的AGV控制系统[J].现代计算机(专业版),2018(08):101-107.
[2]马平,张勇,苏攀杰,刘胜旺.基于ARM嵌入式AGV的避障系统设计[J].机床与液压,2019,47(05):68-71+78.
[3]徐庆.基于嵌入式控制系统的AGV结构设计及控制方法研究[J].南京航空航天大学,2018.47(5):11-12
[4]庄义钦.基于视觉引导的车间AGV机构及嵌入式控制系统设计[J].华南理工大学,2018.47(05):68-71
[5]姬孟洛,舒云星,黄辰林,高翔,陶荣.嵌入式控制系统程序模式的自动分析方法[J].计算机工程与科学,2017(07):141-148.
[6]陆兴华,甄汉健,段五星.嵌入式多模控制系统的容错性控制器设计[J].机械与电子,2016,283(04):64-67.