随着制造业智能化时代的到来和物流仓储行业的飞速发展,智能搬运设备——穿梭车(RGV,Rail Guided vehicle)广泛应用于成品粮自动化仓储系统中,这种穿梭车可以实现自动识别、灵活存取和精准定位等功能,极大地提高了成品粮仓库的仓储效率。目前大部分穿梭车只能沿轨道双向行驶,依靠升降机进行换层,仓储效率低,穿梭车加减速行驶时承载的货物会受到冲击,极易发生倾覆。针对这些问题,本文全面剖析了成品粮仓的仓储需求,研制了一种新型四向穿梭车,采用了新型换向机构和双工位存取货物机构,在实现了交叉轨道上四向行驶、灵活变道、快速存取货物的同时,引入了临界倾覆条件,保证了小车平稳高效的存取货物。本文的研究内容如下:(1)针对现有穿梭车在成品粮仓库中使用时仓储效率低的问题,分析了成品粮仓库的特点,对比现有的四向穿梭车行走方式、换向结构以及存取货物结构方案,论证了各方案可行性和局限性,设计了一种效果更优的新型四向穿梭车结构。为了保证小车满足性能要求,对抓手和换向推杆分别进行了可靠性设计和优化设计,均借助ANSYS/Workench中的Design Exploration模块来完成。(2)根据本文设计的四向穿梭车结构特点和自身功能需求,对四向穿梭车的控制系统进行设计,主要包括控制系统的框架结构设计、硬件功能模块及选型、总体控制流程以及各功能模块的软件程序开发等,在控制层面实现了四向穿梭车的行走、换向和存取货物的功能。(3)针对四向穿梭车在加减速受到冲击时极易发生倾覆的问题,通过建立四向穿梭车载货运行时的倾覆模型,找出了临界倾覆条件,将该条件用于速度控制中进而提高穿梭车的抗倾覆稳定性。此外,为了进一步提高控制系统的抗干扰能力,采用模糊PID算法进行速度控制,在MATLAB/Simulink中分别建立模糊PID与常规PID的对比仿真模型,验证了模糊PID控制算法对四向穿梭车速度控制的优越性。(4)针对四向穿梭车机械结构和控制系统的设计可行性问题,搭建四向穿梭车样机实验平台,验证四向穿梭车行走、换向和取货动作和功能的可行性,从而进一步验证了本文设计的四向穿梭车的机械结构和控制系统的合理性。