随着工厂生产的综合自动化，物流系统的发展也十分引人注目。以计算机和智能化技术相结合的AGV(Automated Guided Vehicle，即自导输送车)，已成为生产系统自动化的重要环节。它不仅在FA、FMS中有广泛的应用，而且在服务行业和流通领域，以及办公自动化方面也逐渐活跃起来。制导技术是AGV控制的关键技术，它决定了AGV的控制精度。
1 AGV电磁锁相制导方案
　　AGV的制导方式按有无导引路线分为三种，一是有固定路线的方式，包括电磁制导方式、光学控制带制导方式和激光制导方式；二是半固定路线的方式，包括标记跟踪方式和磁力制导方式；三是无路线方式，包括地面帮助制导方式、用地图上的路线指令制导方式和在地图上搜索最短路径制导方式。
　　我们研制的AGV要求定位精度为±2.5mm，并且能够工作于工业现场，从经济的角度考虑我们采用固定路线电磁制导方式。
　　AGV在十字路口处有三条路线可选择，即直行、左拐和右拐，如图1所示。为使之识别出不同的路线，我们采用频率选择法。在三种路线中通过不同频率的电流，AGV可通过频率锁定，读取相应频率的信号，从而沿该路线行走。

　　传统的频率选择法由于某一时刻同时存在多种电磁波，因而使频率选择难度较大，电路非常复杂。为此，我们提出分时单频选择法发送正弦波信号，如图2所示。也就是说，在一条路径上即使埋设多根电缆，AGV某一时刻也只能接收到一种频率信号。如果是本机所要接收的频率信号，则进行采样；否则，继续检测。但需要指出的是，频率数的确定有限制，因为频率数越多，巡回检测周期T就越长，容易导致AGV失控。

　　假设能够控制多辆AGV不同时经过不同的路口，那么这种方法允许控制的车辆数恰好等于频率数，而与路线数无关。否则，情况将变得很复杂，这里不予讨论。
　　分时复频选择法使制导系统的电路设计大大简化，因而提高了系统的易实现性及其可靠性。下面，我们就频率数等于3的情况进行设计，实践证明我们制作的天线接收装置在3kHz，5kHz，7kHz频率处的线性度最好，所以选取这三种频率作为路线判别频率。
2 AGV电磁锁相制导系统基本构成
　　我们研制的AGV电磁锁相制导系统由四部分组成，如图3所示，包括多路正弦波数字信号发生器，80C196CPU，电磁波强度检测电路和电磁波信号锁定电路。多路正弦波信号发生器以一定的频率分时产生3kHz，5kHz和7kHz的正弦波，不同频率的正弦波代表不同的路线(如果路线简单，路口分支少，可根据实际情况酌减频率数)。由交通控制台事先通知1号AGV沿路线1(对应频率3kHz)行驶时，AGV上的80C196CPU随时检测锁定信号，当检测到3kHz的锁定信号时，就告知CPU，此时CPU立即读取位置偏差信号，从而控制转向电机，使AGV回路原路线上来。同样，也可控制其他AGV沿不同或相同的路线行驶。

3 多路正弦波数字信号发生器
　　多路正弦波信号发生器是分时单频法实现的关键技术。通常实现方法有两种，一种是模拟式，另一种是数字式。模拟式的特点是电路比较简单，但会产生较大的频率漂移；而数字式电路相对比较复杂，但产生的频率信号非常精确，仅由晶振的频率误差决定，只要选择精度较高的晶振就能满足设计要求。为此，考虑采用数字式信号发生器，结构如图4所示，它由单片机最小系统，波形产生电路，D/A转换电路，以及功率放大电路组成。

　　单片机最小系统实现不同频率信号数据存储初始地址的设置，接收波形终止地址的复位信号，并定时切换，同时控制负载路线的切换。波形产生电路由时钟电路，分频器，计数器，数据存储器组成，程序存储器中事先存有3kHz，5kHz和7kHz正弦波所对应的数据，计数器以一定的频率使数据存储器的波形数据输出，再经D/A转换电路，功率放大，即可输出至阻性负载，使电缆中通过一定频率的电流。
　　该信号发生器的设计，采用了单片机控制，能对不同频率的信号任意切换，波形延迟间隔易于修改，方便灵活，通用性较强。
4 电磁波强度检测电路
　　因被测信号是小车偏离轨道的位置信号，所以需要两路电磁波强度检测电路，当小车沿轨道正中间行驶时，两路检测信号差值为零；当小车偏轨道左边行驶时，两路检测信号差值为正；当小车偏轨道右边行驶时，两路检测信号差值则为负。其原理如图5所示。由于线圈中感应的电磁波为毫伏级正弦波信号，因而需经放大，转换成直流电压，求出信号差值，再送至CPU进行处理，进而控制导向电机。

　　经大量实验证明，当检测线圈距地5cm，两线圈中心间距5cm时，磁介质采用铁氧体磁芯φ10×70，线圈骨架为φ10×20，N＝2900，这样绕制的线圈比较好。
　　需要说明的是，由于音频电磁信号的传播距离很近，这种制导系统只能在导引线较近的距离内制导，本系统为δ＝±2.5cm。一旦超出检测范围，制导系统就不起作用，应采取其他措施使AGV回归导引线附近。
5 电磁波信号锁定电路
　　由于我们采用了分时复频法进行路线选择，所以大大简化了电磁波信号锁定电路。该部分原理如图6所示，测向线圈接收到的信号可能是3kHz，也可能是5kHz，7kHz，设三个锁相电路分别锁定3kHz,5kHz和7kHz。当测向圈接收到的信号为3kHz，那么状态1就输出1，而状态2和3还是输出0；当测向线圈接收到的信号为5kHz，那么状态2就输出1，而状态1和3还是输出0；依此类推。CPU定时检测这三个状态，如果检测到某一状态为1，则立即读取位置偏差信号，从而控制转向电机。

　　综上所述，本文提出分时复频法产生电磁波信号，并运用锁相环电路，从而简化了AGV制导系统的电路设计，该系统能实现复杂路径多辆AGV的控制，功能性实验证明这是一种可行的制导方案，且成本较低。目前，国内已有不少单位正在积极研究AGV，但能够普及到工业应用的寥寥无几，一方面是由于可靠性不够，另一方面就是由于成本太高，作者借本文抛砖引玉，希望我国的产业多些精品，多些国货。
参考文献
1 Yoshiaki Oda,Osamu Nalajima,Jirō Hata等.无人搬送システム(AGVS)の开发.川崎重工技报，1991；108(1)： 20～33
2 G.C.VOSNIKOS,A.G.MAMALIST.何静彦节译.FMS中的自动导向小车系统设计.国外金属加工，1992；(6)：50～57
3 刘有苏，徐嘉模.自动导向车系统方案分析.组合机床与自动化加工技术，1990；(12)：17～26
4 高钟毓.自动导引车动态模型及控制.全国机械控制工程研究会第四届年会论文集.西安：西安交通大学，1992;81～86