近年来,我国面临着人口红利逐渐消失、劳动力成本大幅攀升、一线技术工人缺乏等问题。随着“工业4.0”及“中国制造2025”时代的到来和深化落实,“替代人工”属性更强的高端智能装备正呈现井喷式的增长势头。其中自动导引车(Automated Guided Vehicle,简称AGV)集中了多学科交叉的研究成果,是目前科技发展较为热门的研究领域,将具有广阔的市场前景。鉴于技术水平的不断进步发展,通过试制AGV平台样车开展应用性研究工作,实现AGV关键技术的功能性、稳定性及安全性的验证和提升,进一步探究AGV与其他智能设备的紧密结合,实现AGV结构的多样化和多用途,不仅促进科研的发展与技术的进步,还为市场的产需对接和技术落地提供产、学、研、用全面的平台。本文设计了一种具有普遍适用性的AGV机械结构;对整车结构受力进行有限元分析和参数优化;对整车运动学性能以及动力性、经济性、制动性进行建模和分析,并对试制的样车进行基础功能的试验验证。最终开发出制造简单、操作方便、应用范围广的AGV平台。具体内容阐述如下:(1)AGV平台结构方案设计。首先,参考目前国内外成熟的AGV方案,依据本课题AGV平台的设计目的与功能,确定了总体设计要求和性能目标。然后,通过对比不同零部件的优缺点进行驱动轮和动力电池的选型和参数匹配,同时完成其他零部件的选型,并设计出分层桁架式的车体结构和四点支撑形式的舵轮减震机构。最后,确定了“2+4”形式的轮系结构和开放式的整体总布局,并基于三维建模软件完成整车装配。(2)车体结构力学性能分析。首先,完成车体结构几何模型的简化。然后针对车架实际受力特点建立车体结构有限元模型进行弯曲工况和扭转工况下的静力学分析,得到不同工况下的力学响应。最后对车架结构力学性能进行分析与评价,车体最大应力和最大变形均小于许用值,存在用料过大问题,为车架结构进行优化和改进奠定了基础。(3)车体结构尺寸参数优化研究。首先,在静力学分析结果的基础上,确定以车架方形钢截面尺寸参数为设计变量,以车架最大等效应力为约束条件,以车架总质量为目标函数,然后基于拉丁超立方试验设计拟合出设计变量与目标函数之间的响应面模型。最后,利用遗传算法得到各设计变量在约束条件下的最优值。优化结果表明,优化后的车架最大等效应力为154.87MPa,最大变形为0.83mm,均满足强度和刚度要求,车架总体质量相比原车架减少32.1%。(4)AGV平台运动学分析与整车性能研究。首先,采用物理学质点运动的分析方法着重研究双舵轮AGV的运动学数学模型,进而得到舵轮偏转角和车体几何中心位移的仿真曲线。然后,对动力性、经济性和制动性进行分析和数学建模,并基于MATLAB/Simulink进行动态建模的动力性仿真模型以及经济性、制动性的仿真模型,结合MATLAB的M语言进行仿真结果输出,仿真结果显示AGV平台的各项性能均满足设计指标。最后对试制的AGV平台样车进行基础性能的试验验证,与计算机仿真误差在10%左右,各项性能指标基本满足设计要求。