驱动单元：采用行走电机和转向电机共同实现自动导引机器人 AGV 的行走和转向。电机选用具有抱闸功能的低压直流电机，配套选用低压直流伺服驱动器，保证导航与定位精度。如图 2 所示，前面一个车轮用做转向驱动轮，由转向电机驱动，后面两个车轮为行走驱动轮，由行走电机驱动。根据主控制器 PLC发出的路径规划信号，电机驱动模块驱动电机运行完成前进、后退和转向等动作。

图 2 底盘轮系安装结构示意图

图 2 中，l 为 AGV 行走驱动轮之间的长度，即轮距；P 为轮距的中心点；r 为行走驱动轮半径；V 为行走速度。供 电 单 元 ： 系 统 采 用 24V 电 池 供 电 ， 电 源 经 过DC24V- DC24V 开关电源稳压，保证控制系统的电源电压的稳定。
安全单元：自动导引机器人 AGV 车头安装超声波雷达，用于检测路径上的障碍物，在车头与车尾各安装一个急停按钮，用于运行时发生紧急情况时的紧急停车。当检测到障碍物时，自动导引机器人 AGV 在距离障碍物规定距离时减速并停止，待障碍物消失时自动恢复运行，同时在自动导引机器人 AGV 车头也安装机械式安全触边装置，当安全触边装置受到碰撞或挤压时，相当于按下急停按钮，自动导引机器人 AGV 立即停止运行，保证工作人员及生产设备的安全。
通讯单元：利用网络交换机，将自动导引机器人 AGV 控制系统中 Ethernet 设备接入局域网，各控制设备之间基于网络进行数据交互，形成一个单车通信局域网，如图 3 所示为一个自动导引机器人 AGV 的通讯系统网络拓扑图，控制系统网络通信采用了两种方式，分别是 Ethernet 和 RS485 通信。

图 3 通讯系统网络拓扑图

基于 Ethernet 网络通信的作用是通过车载无线客户端，将单个自动导引机器人 AGV 车载控制系统接入车外无线网络与服务器端上位机进行信息交互，可以将自动导引机器人 AGV 当前的位置姿态、各种运行信息上传到上位机，使生产调度人员和现场工作人员监控车辆的整体运行状态，并且可以直接通过服务器端上位机通过无线通信对车辆发出任务指令，本课题采用Wi- Fi 通信方法完成自动导引机器人 AGV 与服务器端上位机之间的通信。

基于 RS485 网络通信的自动导引机器人 AGV 主控制器将电机驱动器、RFID 读写器、磁导航传感器、惯性导航和安全触边检测传感器接入 RS485 总线，通过轮询方式对各设备进行数据读取和指令下发。主控制器通过 485 总线直接控制驱动器，将目标转向角度和目标运行速度下发给电机驱动器，驱动行走电机和转向电机运行。RFID 读写器读取布置在运行路径上的 RFID标签，将标签内存储的数据通过 485 总线传送至主控制器，用于辅助确认当前车辆所处的位置。磁导航传感器用于测量地面磁钉相对于传感器的偏差位置，偏差数据通过 485 总线传送至主控制器，主控制器计算处理数据后得出自动导引机器人 AGV 车身实际位置偏差与姿态偏差，补偿因差分 GPS 导航系统本身的误差。障碍检测传感器采用不同于传统 I/O 信号发送的方式，而是通过 485 总线将检测到的障碍信息发送给主控制器，包括障碍距离车身的距离、障碍物的尺寸等，根据这些信息主控制器做出判断，并给电机驱动器发出指令，使自动导引机器人 AGV减速或是紧急停车。

3 自动导引控制方法

导航系统采集并处理环境数据，确定自动导引机器人 AGV当前的位置、姿态，将与目标位置、姿态的偏差回传控制系统，用于控制系统对驱动系统下达指令，调整位置、姿态的偏差，保证了导航精度，本设计采用磁钉导航和惯性导航的混合导引方式。
磁钉导航：类似于传统的磁带导引，利用磁导航传感器检测出自动导引机器人 AGV 相对于磁钉的偏差来进行位姿调整，它们的区别在于磁带是连续式导引，而磁钉导引则是非连续的。磁钉与磁钉之间的路径是一个“盲区”，为了保证自动导引机器人 AGV 沿着预定的磁钉路径正确行走，在“盲区”行走时实时记录行走轮的行走距离，计算转向角的变化，计算出 AGV 当前位置进行偏差调整。但是自动导引机器人 AGV 行走过程中偶尔会有行走轮打滑的现象，这会导致位置计算结果有偏差，致使自动导引机器人 AGV 行走的安全性、可靠性不高。
惯性导航：利用加速度和角速度积分得到自动导引机器人AGV 的运行速度与航向转向角，进而计算出自动导引机器人AGV 的当前实际位置并，与预定行走的规划路径比对，得出当前位置的实际偏差，也就是导航偏差，然后对偏差进行修正。但是，因为惯性导航模块的性能的差异存在不同程度的漂移误差和噪声，而且漂移误差和噪声也会随时间的增加而累积，会导致自动导引机器人 AGV 行走偏离轨道，从而无法到达下一个磁钉位置。
磁钉和惯性导引联合导航：可以消除磁钉导航和惯性导航各自的不足，使自动导引机器人 AGV 的行走路径更精确。利用磁钉导航补偿惯性导航模块的漂移误差和噪声。磁钉在地面位置坐标是绝对的，安装在自动导引机器人 AGV 车体前后的磁导航传感器相对于自动导引机器人 AGV 车体的位置是绝对的，此时，通过磁导航传感器检测到地面磁钉的偏差距离，即可计算出当前 AGV 的位姿，用于补偿惯性导航模块的累积误差，提高了自动导引机器人 AGV 运行的精度，增加了使用的可靠性和安全性。