智能AGV避障小车

雷 丹

(四川信息职业技术学院，四川 广元 628017)

0 引言

随着工业4.0的提出，传统的工业制造已经不能满足社会的需求，取而代之的是智能化工业流水线。在传统的生产过程中，物料的运送主要还是靠人力搬运，不仅耗费时间、浪费人力，还会造成较高的货物损坏率，无法有效地完成货物搬运工作。而AGV小车可以很好地解决这些问题，它不但承重大，工作效率高，还解放了更多的劳动力。但目前大部分工厂使用的AGV小车还存在很多安全隐患，比如AGV小车的碰撞问题，因此本文对AGV小车进行了改进，为其增加了避障功能，这样当AGV小车检测到巡线上有其他物体时就会立即停止前进，并发出警报声提醒工作人员，直到检测到巡线上没有其他障碍物时才会再次启动恢复正常运行。

1 智能AGV避障小车系统硬件设计

本文基于单片机的智能AGV避障小车，除了实现AGV小车寻迹功能外还增加了避障功能，系统的组成框图如图1所示，主要包括单片机、寻迹模块、避障模块、驱动模块、显示模块、报警模块、电源模块和按键模块。

图1 智能AGV避障小车系统结构框图

单片机主控芯片选用STC89C52，主要通过不同的算法来控制和协调其他模块，实现小车的整体运行。单片机主控芯片的硬件接线图如图2所示。

图2 单片机STC89C52的硬件接线图

(1) 避障模块：采用HC-SR04超声波传感器，该传感器被触发后发射端会发送8个40 Hz方波，同时启动定时器，待超声波传感器接收端接收到回波则停止计时。根据时间间隔可以计算距离，距离=(高电平时间×声速)/2。根据检测结果得出AGV小车前方是否有障碍物，并做出相应的反应。图3为避障模块的硬件接线图。

图3 避障模块的硬件接线图

(2) 寻迹模块：寻迹模块采用红外寻迹原理，利用黑色对光线的反射率小这个特点，当平面的颜色不是黑色时，传感器发射出去的红外光被大部分反射回来，于是传感器输出低电平0。当平面中有一黑线，传感器在黑线上方时，因黑色的反射能力很弱，反射回来的红外光很少，达不到传感器动作的水平，所以传感器输出1。只要用单片机判断传感器的输出端是0或者是1，就能检测到黑线，以此使AGV小车能够沿预设的路线进行行驶。图4为寻迹模块的硬件接线图。

图4 寻迹模块的硬件接线图

(3) 显示模块：使用LCD1602液晶显示模块，实时显示超声波检测的距离值，LCD1602液晶第一行显示智能小车行驶方向，分别为D、F前方，L左面,R右面；第二行显示该向与障碍物之间的距离。图5为液晶显示模块的硬件接线图。

图5 液晶显示模块的硬件接线图

(4) 电源模块：为了保证AGV小车可以自主行驶，本文采用了独立电源模块，该电源模块使用了供电、程序烧写、串口通信三合一模块，采用的是可充电18650锂电池，主要给4个直流电机和单片机供电，以及进行程序烧写和串口通信。

(5) 驱动模块：采用了4个驱动直流电机驱动小车。

(6) 报警模块：当AGV小车遇到障碍物时，蜂鸣器就会发出响声进行提示。

(7) 按键模块：AGV小车的启动停止按键。

2 智能AGV避障小车系统软件设计

智能AGV避障小车控制部分软件包括主程序、寻迹子程序、超声波测距子程序、显示模块子程序、电机调速子程序和按键控制子程序等5个部分。

主程序流程如图6所示。首先将所有模块进行初始化，然后判断启动按键是否按下，按键如果没有按下小车保持不动；当按键按下时，小车启动并进行寻迹，然后按照寻迹路线行驶；在寻迹过程中，超声波传感器不停地检测小车前方是否有障碍物，当超声波传感器检测到障碍物时，小车立即停止并发出报警声，同时显示障碍物的距离；直到超声波传感器检测不到障碍物时，小车重新启动并开始寻迹。

图6 主程序流程

寻迹子程序如图7所示。首先将寻迹模块进行初始化，然后判断红外寻迹是否检测到黑线，如果是左侧检测到黑线就说明车身向右发生了偏转，应该使小车向左转；如果是右侧检测到黑线就说明车身向左发生了偏转，应该使小车向右转。经过调整后，小车车身回正，小车继续向前行走，并继续探测黑线，重复上述动作。

图7 寻迹子程序流程

3 结语

本文基于单片机开发了一款智能AGV避障小车，在原有AGV小车的基础上增加了避障功能，可以有效地避免车撞人或者车撞车的现象发生，一方面使物料运送过程更加可靠，另一方面更有利于对无人车间的检测与维修。随着智能工厂的普遍推广，智能AGV避障小车也将受到广泛的青睐。