应用刚刚开始，相当于国外年代初的水平。但从应用的行业分析，分布面非常广阔，有汽车工业飞机制造业家用电器行业烟草行业机械加工仓库邮电部门等，这说明有个潜在的广阔市,未找到引用源从技术的发展来看，主要是从固定线路向可调整线路从简单车载单元控制向复杂系统计算机控制从原始的段点定期通讯到先进的实时通讯等方向发展从落后的现场控制到先进的远程图形监控。从领域的发展看，主要是从较为集中的机械制造加工装配生产线向各行各业自动化生产物料搬运物品仓储商品配送等行业发,未找到引用源国外发展的历史及现状世界上第台是美国电子公司于世纪年代开发成功的，它是种牵引式小车系统，小车采用埋线电磁感应式的跟踪路径自动导向车，也被称作无人驾驶牵引车。到了年代和年代初，除公司以外，和公司在市场也占有相当的份额，在这个时期，欧洲的技术发展较快，这是由于欧洲公司已经对托盘的尺寸与结构进行了标准化，统尺寸的托盘搬运促进了在欧洲得到迅速发展和推广应用，并被引入美国用于自动化仓储系统和柔性装配系统的物料运输。此时欧洲约装备了个系统，共有台车，年发展到万台左右，为美欧日之首。其应用领域分布为汽车工业，柔性制造系统和柔性装配系统。从年代初开始，新的导向方式和技术得到更广泛研究和开发。主要有电磁感应引导激光引导磁铁陀螺引导等方式，其中以激光引导方式发展较快，但电磁感应引导和磁铁陀螺引导方式占有较大比例。年公司将连接到来提供在制造过程中物料自动输送和跟踪。年，通用汽车公司便成为的最大用户，年已达台包括牵引式车叉式车和单元装载车，年又新增加台。美国各公司在欧洲技术的基础上将发展到更为先进的水平。他们采用更先进的计算机控制系统可联网或，运输量更大移载时间更短具有在线充电功能以便小时运行车和控制器可靠性更高。此时美国的生产厂商从家年骤增至家年。年代以来，从仅由大公司应用开始向小公司单台应用转变，而且其效率和效益更好。到年代，全世界已拥有万台以上。时至今日，技术日趋成熟，生产的公司也越来越,未找到引用源。，图是应用的些实例。图应用于药料收集的图应用于汽车工业的图应用于医院的图应用于造纸业的图应用于卷烟厂的图应用于钢铁工业的国内发展的历史及现状在我国的研究及应用起步较晚，北京起重运输机械研究所清华大学中国邮政科学研究规划院中国科学院沈阳自动化所大连组合机床研究所国防科技大学和华东工学院都在进行不同类型的的研制并小批量投入生产。年北京起重运输研究所完成我国第台电磁导引定点通信的，年北京邮政科学研究规划院完成我国第台双向无线通信的，该院已能进行的批量生产，已生产和正在制造的达台截至年。沈阳自动化所为沈阳金杯汽车厂生产了台，用于装配线上，可以说是汽车工业中用得较成功的。成都卷烟厂利用用于仓库运输，沈阳新松公司研制的已经通过了国际质量认证，安徽合力股份有限公司制造的在市场上占有很大份额。以上的均为无固定路径导引方式。清华大学研制的自由路径自动导向属于无固定路径导引的类型，在路径跟踪研究方向具有较高的水平。清华大学计算机系研发出了用于邮政中心的，昆明船舶设备研究所研制了激光导向式以及吉林工业大学为汽车装配线研制了视觉导向等。我国越来越多的工厂科研机构采用为汽车装配邮政报刊分拣输送大型军械仓库自动化仓储系统服务。随着经济的发展，在我国的应用领域必将有广阔的应用前,未找到引用源论文完成的主要工作本课题设计了个用于运送模拟生产线托盘的小型系统，即自动移动送料小车。控制系统选用的核心控制器是单片机，采用的导引方式是激光束导引，采用永磁直流减速电机驱动，在此基础上完成整个驱动控制系统的软硬件设计。论文完成的主要工作包括以下几个方面总体方案的设计分析国内外先进的的特点，结合我国的实际情况及实验室的现有条件，进行系统总体方案的设计。机械结构部分的设计根据具体的工作条件和要求，遵循总体方案设计，进步设计了自动移动送料小车的机械结构。其机械结构可以分为两部分，第部分是移载机构，即负责在小车和生产线之间转移托盘。第二部分是行走底盘，顾名思义，这部分结构的主要功能是支撑上层构建和行走驱动。控制系统的硬件电路的设计控制系统硬件电路设计包括嵌入式控制系统的主控制电路部分的设计直流电机驱动电路设计导向电路设计障碍物检测电路的设计测速电路设计工位检测电路设计。系统软件的设计考虑到实验条件和工作要求以及系统的资源情况实，系统软件设计主要包括寻迹导向外部中断两部分功能。自动移动送料小车技术分析本课题所设计的自动移动送料小车是自动，在允许范围内。自动移动送料小车的导引方案作为的种，导引方式自然成为自动移动送料小车的个关键技术。在总结国内外产品导引方式的基础上提出的激光束导引方式是本设计的个创新点，下面介绍激光束导引方案的基本原理和具体应用，硬件电路将在第四章节中介绍。自动移动送料小车的工作环境为实验室，不宜对环境进行比较大的改造，且考虑设计成本的问题。鉴于对国内外导引技术的分析并结合光学控制带导方式的优缺点本课题，创新设计了激光束制导方式。小车可按着激光束的投射方向进行导引，其原理与光学反射带导引方式类似。它们的不同之处在于，本课题采用的导引方式可以避免环境对光学带的影响，架设更为简单，更适用于小型简单路径使用。其基本原理如图所示，系统采用线阵光敏元件感应激光斑点位置，因光敏元件具备反应灵敏且对系统要求较低等优点，所以比较适合本设计。图激光束导引原理图如图将光敏晶体管线性排列到电路板上，为避免激光束相对晶体管线阵发生垂直方向上的错动，激光束将采用竖条形式。只根据激光斑点在光敏晶体管阵列上的位置是无法判断小车状态的，系统是通过不断读取阵列上每个晶体管状态，并根据两次状态的对比得到激光在晶体管阵列上的偏移量如图。根据偏移来判断小车的状态，从而做出调整。图激光束导航原理图驱动控制系统电路设计在实际应用中，小车车体上部需安装装载货物的托盘等辅助机构，故控制系统安装在小车底板的下面。由于车下空间比较狭小，所以小车的控制系统应尽量结构紧凑，体积小，本课题设计控制系统硬件印刷电路板实际尺寸，完全满足空间要求。控制系统硬件主要包括单片机控制系统及其外围电路电机驱动电路和传感器检测电路。外围电路电源单片机正常工作时，其脚接电源，脚接地。本系统采用直流稳压集成电路芯片将蓄电池提供的直流电压变换成十直流电压。电路原理图如图图系统电源原理图复位电路通过种方式，使单片机内各寄存的值变为初始状态的操作称为复位。为使单片机正常工作，必须保证良好的复位。复位可分为上电复位和外部复位两种方式。上电复位是指单片机在接通电源时对单片机复位，外部复位可由外部脉冲上电复位方式。复位电路如图。图复位电路上电瞬间，由于电容两端电压不能突变，所以电容正极电压为低，经过反相施密特触发器反相后，单片机脚保持高电平。随着电容正极电压的逐渐上升，脚的电压逐渐下降。只要合理选择电容的容量值使脚上高电平的保持时间超过两个机器周期，就可以使单片机可靠复位，电容起滤波作用，防止干扰窜入复位端产生误动作。时钟电路单片机的定时控制功能是用片内的时钟电路和定时电路来完成的，而片内的时钟产生有两种方式内部时钟方式和外部时钟方式。本课题采用内部时钟方式如图所示，片内高增益反相放大器通过图时钟电路和外接作为反馈元件的晶体呈感性与电容组成的并联谐振回路构成个自激振荡器向内部时钟电路提供振荡时钟。工作的时钟频率为本课题选择的石英晶振与的电容构成并联谐振电路。图时钟电路采用外部时钟方式时按不同工艺制造的单片机芯片有不同的接法如表所示表不同工艺单片机芯片接法芯片类型接法型接地接片外振荡脉冲输入端型接片外振荡脉冲输入端悬空传感器检测电路小车自主运行时，获得外部环境信息是至关重要的，而获得外部环境信息唯的途径就是依靠传感器。同人样，如果不了解周围环境的情况，小车就不能灵活的适应环境，所以精确灵敏的传感器检测电路的设计是非常必要的。固定轨迹检测传感器本课题采取的导引方式为小车沿激光束运行，所以固定轨迹检测传感器应对激光斑点做出明显的判断。因为激光的斑点较小亮度较大，因此考虑用光敏元件作为传感器的敏感元件。经比较，本实验采用光敏晶体管作为传感器，因为它体积小重量轻性能稳定价格便宜。当接收不到激光信号时，光敏晶体管基极开路，基极与发射极处在反置状态下，集电极与发射极之间没有电流流过，相当于开路状态当激光照射到光敏晶体管的结处，由于光生伏特效应，产生光电流。该电流相当于普通晶体管的基极电流，基极与发射极正向偏置，集电极与发射极之间导通。寻迹传感器主要由光敏元件与双电压比较器组成，其原理如图所示。当激光投射到光敏晶体管的结处时，其集电极与发射极导通，同相输入端被拉低接地，低于反相输入端反相输入端电压由电位计给定，集电极输出为当没有接收到激光信号时，基极与发射极开路，的同相输入端经上拉电阻被拉至，高于反相输入端，则输出为。将数个光明晶体管阵列呈线性，并将的输出接到单片机的口上，单片机即可根据传感器的检测值判别小车与导引线的相对位置。图激光束导引电路原理图障碍检测传感器当小车运行路线上出现障碍时，小车障碍检测传感器应在小车与障碍物保持段安全距离时，向小车发出提示，故障碍检测传感器检测方式应为非接触式。本课题障碍检测传感器选用的是直接反射型光电开关，它采用光电开关集成电路传感器与放大器合成体，具有体积小性能可靠，安装使用方便等特点。其工作原理为当被检测物体经过时，将足够量的发光器所发射的光线直接反射回受光器，光电开关产生检测开关信号。所以该传感器能以非接触方式检测出前方定范围内的物体，并转换成高电平信号输出。当检测到障碍时，开关动作通过负载构成回路，只需将此开关信号提供给单片机即可。由于该光电开关采用电源供电，所以需经过电平转换将其转变为电平才能将信号送给单片机。电平转换是通过光电耦合器完成的，当光电开关检测到障碍，则前向通路导通，后向通路中的光敏晶体管随即导通，输出由高电平拉至低电平接地。把组光电开关经电平转换后的输出输入给三输入与门，的输出端接的外部中断请求引脚上，将这三路光电开关并排安装在小车前方，旦任何路开关检测到障碍，都会触发的外部中断，小车立刻停车，确保小车自身安全。图障碍检测传感器电平转换原理图控制系统软件