基于STM32自动引导小车（AGV）射频天线精准导航研究

陈飞

摘 要 基于STM32模块的AGV自动导航系统，能够保证小车按照特定的路线行走。综合考虑小车在路口与轨道线路的相关信息，对电机参数进行最优调整，保证自动导航小车能按照特定路线前进也能选择相应的路口行进。一旦AGV前进路线和地磁线路出现偏差，能及时纠正和检测到相应的路口信息并按照正确的路线选择。此导航系统简单，安装方便，操作难度低，成本较低，使用普遍，具有较强的优势，有较为宽广的市场前景。

关键词 STM32;AGV;精准导航;射频天线

引言

（1） AGV 导航系统的概述

AGV（Automated Guided Vehicle）是自动导航小车的英文缩写，是一种自主操纵、无人驾驶、以蓄电池为能源的自动化运送设备，装载有电磁等不接触自动导向设备和独立的寻址系统。根据设定的路线独立自主地沿着设定的导引路径行进，稳靠到达终点，实现搬运装载的全过程。它已经发展成为对物流自动化仓储系统、柔性生产线、装配线具有重要意义的设备。

AGV自动导航小车导航系统的核心硬件模块是STM模块。磁感电阻运动使采集模块产生电压信号，由电路放大模块放大采集的电压信号，然后将电压信号经AD模数转换后传递到STM32模块，再做进一步的对比。由包含射频卡片的指令模块采集到相关指令信息后，先传送到STM32模块，再经STM32模块给电机传输出对应的信号[1]。

（2） AGV研究的重点

AGV被广泛使用到各个生产和仓库管理中，仓库的规模化致使线路需要有交叉，需要有不同的选择，也就出现了选择路线的难题。在现实的生产输送中AGV会涉及以下几个问题：

①AGV怎么按照特定的路线稳定前进，不会偏离既定轨道：

②AGV在行进途中出现道路选择的状况时，是否会出现抖动抑或选择错误，严重偏离路线的问题;

③在停车时出现停车不及时不精准，出现跑过停车位置抑或提前停车的情况，出现偏差。

所以为了能更好解决AGV前进、转弯、停车中出现的问题，我们有必要对磁导航系统硬件模块及射频天线进行研究设计以实现精准停车的需求。

1磁导航系统硬件模块设计

1.1 磁导航系统的要求及硬件选取

設计AGV导航的系统，主要目的是检测地面提前铺设置好的磁带所发射出来的磁感应线，同时要求要能输出小车所在位置的信号[2]。它所有的功能应该包括下面几个方面：

（1）要可以检测出磁感线所在，并能依据检测到的信号而得到空间中每个点磁场强度的相对大小值。

（2）要可以保证AGV能沿地磁条的线路指引，还可以比较AGV和路线的相对位置。

（3）要能精准的识别小车所在的地方，达到小车可以选择正确的路线和在设计的地方停止。

（4）要有进行安全保护的装置，可以不遇到障碍物或是遇到人的时候可以及时自主停车。

（5）要保证小车的成本低，方便维护。

AGV在生产线中的运作极大程度上的减轻了工人的生产压力。其工作环境如图1。

随着嵌入式系统的不断发展，实时内核不断发展，直至当今多任务的操作系统，并且不断变成一个可安装别的程序之软件平台。

嵌入式系统当前都采用着哈弗体系结构，这个结构是包括数据总线、存储器还有中央处理单元（CPU）组成。

市场里的控制器产品里是以Cortex-M3作为内核的，最典型的系列便是STM32。为适应市场的多样化应用相关需求以及低成本相关需求，在产品的设计和规划上遵循着合理供给不同选项、配置丰富以及灵活多样的原则。

综合考虑不同情况，本文选择 STM32 这个系列里增强型里STM32F103系列，它的频率甚至可以到72MHz，这在STM32产品里功耗是最低的，频率是最高的。

1.2 AGV导航系统磁传感器的设计

AGV 这个导航系统传感器芯片重点由十四个HMC1052 组合而成。加上每个磁敏传感电路其对应是处理芯片和差分放大电路。AGV 这个导航系统磁敏传感器不是均匀地分布于 AGV 这个导航系统之上，而是依照磁感线两边稀疏、中间紧密这个分布情况来设计的。正中间这6个芯片其之间距离为0.7cm，在两边各有着4个芯片，其之间距离增加至 1.4cm，这依据模拟着橡胶软磁条磁感线不均匀分布所设计的，离橡胶软磁条距离愈远，磁感线越少。所以中间这6个 HMC1052 于 AGV 正常行驶这个过程里可以及时灵敏地检测出来磁条位置，而在两边位置磁敏电阻传感器检测其磁感线值的确较小。

HMC1052有10个引脚芯片，其中包括2对磁敏电阻，在无磁场环境里，磁敏电阻和普通电阻的阻值是一样的，这代表输出电压是相等的。当芯片于磁场里经过的时候，磁敏电阻其电阻值产生变化，电路形成一个下拉和上拉电路，这导致着输出电压值存在电压差。接着 HMC1052为电压放大电路。其旨在放大两个电压100倍，如此电压差值倍亦放大了100倍，因为差分放大这个电路其上限为3.3V，故而无论输出值为多大，可直接输入至 STM32里[3]。

2射频天线导航流程

射频识别卡技术在导航技术上主要是发挥帮助磁引导小车校准、定位的功能。传统的磁条难以做到精准的定位，在实际运行中，AGV 会出现选择错误路线的情形，因此我们将采取射频识别卡的技术来改进。

射频识别技术中，读卡器在AGV运行过程中持续发送无线电信号以激活电子卡片（电子卡片放置于AGV行驶路线中的关键位置）进行信息读取，并对电子标签中信息进行处理和验证，验证通过后，系统将信号发送给控制器，这样来达到射频识别技术的定位功能[4]。

3结束语

本文主要是从价格较低，安装方便，更改简单，循迹容易方面，为 AGV 挑选了地磁条导航系统研究，在定位方面，为了使 AGV 的定位更加精确，在其关键点位选择射频技术。

参考文献

[1] 师利君.现代物流系统技术的研究现状及发展趋势[J].魅力中国，2017，（11）：293.

[2] 张正义.自动导引车系统及其应用——AGV技术发展综述[J].物流技术与应用，2005，10（7）：66-73.

[3] 周驰东.磁导航自动导向小车（AGV）关键技术与应用研究[D].南京：南京航空航天大学，2012.

[4] 耿牛牛.单舵轮AGV路径跟踪方法的研究[J].制造业自动化，2011，33（7）：81-82.