1、AGV智能化制動系統研究 AGV intelligent braking system research 姓名 孫 弢 AGV的工作原理制動系統整車工作原理 無人導航車的最終目的是在道路上行駛，所以無人導航車必須能在道路上行駛，起到無人智能行駛的作用。無人駕駛智能車擁有特有的視覺系統和聽覺系統，通過這些感官來感應道路上的行駛狀況和障礙物。車輛上安裝了一些傳感器，這些傳感器可以感應一些環境信息，控制中心將這些信息處理分析，來得到車輛所處的環境信息和地理位置，最終達成車輛定位和智能駕駛的功能。無人駕駛車都有特殊的定位原理，根據定位系統的結構和系統程序來區分，表現形式和傳感系統有關，現在比較實用的定

2、位方法有視覺系統定位法、磁性定位法、GPS定位法、激光雷達定位法等。為了更好的控制車輛，使小車在正確的道路上行駛，必須時刻掌握小車的位置信息。自動導航車最常用的控制方法有橫向和縱向兩種，橫向可以對車輛的速度加以控制，縱向可以對車輛的加速度加以控制，并且可以對車輛的運行方向加以控制，兩種控制方式共同作用確保車輛在正確的道路上行駛。制動系統工作原理為了將少量的AGV產品合理的使用，必須盡可能將有限的AGV在各個領域體現其價值。對制動系統進行研究可以確保小車在使用過程中的實用性和安全性，制動系統的由三個部分組成：控制器為可編程控器PLC，通過提前對小車的行駛軌跡進行分析，然后使用軟件將小車的實際操作

3、通過編程加入硬件，實現對小車的系統控制，可編程控器通過與電磁推力裝置相連接，電磁裝置通過液壓制動缸來實現平衡調節，其中動作位置傳感器可作為反饋裝置，將與目標位置的實時測量反饋給可編程控器，制動系統必須確保停車定位精度在幾厘米內；小車在剎車過程中必須防抱死，AGV位置傳感器（反饋裝置)持續將小車的實時位置反饋給可編程控器的中央處理器中。可編程控器將反饋信息的當前位置與目標位置進行對比，并將位置信息進行處理得到在該時刻的時間位移數學函數，得到一個理論位置。通過PLC的CPU分析判斷從位置傳感器實時反饋回來的小車當前位置與目標位置的距離大小，將當前位置與理論位置進行不斷地擬合，從而通過控制AGV小車

4、的行駛速度。若該時刻下小車的當前位置小于理論位置則發出慢減速指令；若該時刻下小車的當前位置大于理論位置，則發出快減速指令即通過進而控制了小車的制動力和制動時間。制動系統的組成電動推桿在制動過程中，電動推桿做的是直線往復運動，通過連接絲杠運轉使制動系統進行往復運動，其中電動推桿在各種機械制動過程中得到廣泛的應用，并且電動推桿的梯形絲杠可以實現自鎖的功能，其中滾珠絲杠電動推桿并沒有自鎖這種功能，由于這種缺陷，必須在電機中安裝其它設備來補充這種自鎖功能，使得制動更加高效和安全。電動推桿在制動系統中起到了重要作用，這也是他的優勢之一，電動推桿的制動精度高并且負載大，可以使用智能自動化操縱，隨著科技的發

5、展，電動推桿在制動系統中慢慢代替氣缸、油缸、液壓缸等制動零件。電動推桿對于制動精度的控制有著重要作用，當電機與推桿共同作用時可以提高制動的精度，電動推桿的制動效果和它的加工精度的增加及材料有關，隨著加工精度的提高而提高，材料越好制動性能越好，電動推桿和其它零件的配合程度也影響著它的工作性能。圖2.1 電動推桿電動推桿在制動過程中是動力來源,它將電能轉化為機械能作用于制動踏板，電動機電機產生的轉矩正比于電流，電動機產生的力可以克服系統中的負載的慣性和摩擦，電機的轉角輸出經過傳動機構轉化為電動推桿的直線位移輸出。制動踏板和真空助力器制動踏板的作用是限制動力的踏板，就是制動系統的踏板，制動踏板的效果

6、是在制動過程中減速和停車。制動踏板是行駛過程中將AGV小車減速在直至車速減為0，也可以在下坡的地方維持保持車速。在制動過程中，必須正確的踩動制動踏板，在保證制動安全的前提下可以節省能量，輪胎的材容易磨損，所以合適的踩動踏板有利于保護輪胎。圖2.2 制動踏板在制動過程中，真空助力器的作用是剎車時，幫助發動機進氣造成負壓使得整個制動液壓管路有附加力，這樣制動系統更加輕快迅速。真空助力器的特點是體積較大的真空腔體，腔內中央有一個連接推桿的活塞，這個活塞吧內腔分成兩個部份，外面的部分跟外界氣體相通，另外一部份與管道相連，通過管道和發動機進行氣體交換。當發動機工作時從外界吸入空氣，助力器的另外一側形成真

7、空，這時兩側的氣體形成壓力差，這種壓力差可以加強制動推力。因為膜片兩邊都有壓力差，但是膜片的面積比較大，仍可以造成比較大的推力來推動膜片向壓力小的一端靠近。真空助力器中的真空助力系統在制動過程中，造成真空使膜片移動，并通過聯運裝置利用膜片上的推桿協助人力去踩動和推動制動踏板7。 圖2.3 真空助力器制動主缸一般的制動主缸有兩部分組成，它們分別是儲液罐和主缸體，儲液罐的補液孔與主缸體的排液孔相連，在制動主缸蹄工作時供給制動液。制動主缸內部的其它部件分別是活塞、皮碗、彈簧、壓力腔、主缸輸出口、制動液、儲液罐、推桿、密封圈。圖2.4 制動主缸在制動過程中，AGV小車通過自動控制系統踩動制動踏板，制動

8、推桿向前推動主缸體重的活塞，制動活塞跟連接好的皮碗一起向前移動，當補液孔被蓋住時，具有一定壓力的制動液體被輸送到車輪制動器，這時制動器開始工作7。解除制動后，主缸內的回位彈簧迫使活塞迅速移回原位，活塞的移動速度快于制動液流回主缸的速度，當活塞回位運動時，其前腔產生低壓區8，從而影響活塞的回位速度 ，此時后缸內制動液隨壓力通過活塞，皮碗向前變形對低壓區進行補充，儲液罐中的制動液通過排液孔流到活塞后腔，活塞回到靜止位置后，制動液通過補充孔充滿活塞前腔，皮碗再次密封住活塞頭部。制動輪缸液壓制動輪缸是AGV小車制動系統的重要部件,它對密封性的要求很高,如果密封性 不好容易導致制動失去作用。為了保證AG

9、V小車制動輪缸的制動質量,提高制動效果,在生產過程中可以利用制動輪缸氣動密封試驗臺,來檢測制動密封效果，輪缸在出廠檢測中必須保證滿足檢測要求。圖2.5 制動輪缸 制動輪缸的作用是將液壓力轉變為機械推力。制動輪缸有單活塞和雙活塞兩種。制動時，液壓油進入兩活塞間油腔，進而推動制動蹄張開，實現制動。輪缸缸體上有放氣螺栓，以保證制動靈敏可靠9。制動系統分析制動結構分析無人導航車的制動系統的作用是在行駛過程中遇到車速調節以及駐車停車完成制動過程。制動系統由其它5個小系統組成，分別還是供能系統、控制系統、傳動系統、制動力調節系統、報警系統等。供能系統的作用是在制動過程中提供能量來源，在制動部件之間提供動力

10、所需要的介質，將能量在各個零件之間相互流動。在當前科技的情況下，主要采用液壓傳動，液壓傳動控制簡便、自動化程度高，因此被廣泛應用于AGV制動系統中。制動控制系統，在制動過程中完成制動過程和控制制動行為的各種元件稱為制動控制系統，我們接觸到的主要有電動推桿和電磁結合的控制原理。制動傳動系統的作用是將產生的原始機械力通過制動傳動介質傳送給制動器的工作過程。制動力調節系統，在制動過程中調整AGV車輪的驅動速度，并將驅動力合理分配各個元件上，還包括防抱系統。圖4.1 制動系統簡圖在制動過程中容易出現制動失靈或者制動時間較長以及制動距離較長等制動問題，其問題來源可能包含制動盤損壞，制動盤的損壞可能是由于

11、制動發熱嚴重使制動盤在極短的時間內吸收大量熱量使得出現機械不可恢復變形。為了提高制動盤的工作壽命和工作質量，必須減少它的機械發熱，有些公司采用液壓浮鉗制動，在許多實驗驗證的過程中，制動盤的工作壽命增多，散熱性能變強。在制動系統中，通常采用液壓制動，液體由于其特殊的可流動性和隨意伸縮性，它的運動更加隨意，傳遞動力和能量的效果更好，因此液壓系統的性能更好。圖4.2 液壓盤式制動器AGV小車的制動系統的工作原理是在電機主軸上裝有齒輪用于減速的系統，剎車在電機的主軸上工作，它的工作方式是浮動銀盤式在剎車時將電機軸制動，由于電機軸的速度被迫降低導致主動輪減速造成剎車的效果。當AGV剎車過程中，控制中心做

12、出制動指示，此時電磁推桿第一個做出反應跟制動虹一起運動，此時剎車制動虹就是動力來源，液壓力轉化為機械推力，此時剎車制動液產生壓力使得制動活塞推動制動銀，把制動塊推到制動盤上，靜止的制動餅和旋轉的剎車盤會造成摩擦力矩，這些一系列指令動作產生制動力。制動時在電機主軸上的剎車盤，旋轉的制動盤和不旋轉的制動鉗之間摩擦使得車輪產生轉動停止和轉動趨勢停止。 AGV小車必須裝有制動系統，一般都是機械式液壓。ABS系統的主要作用是防止車輪抱死，還可以控制車輪縱向滑移率得到一個最好狀態，讓車輪有一個最大制動力。AGV可以在制動過程中利用智能系統來自動調整車輪制動力，防止AGV車輪在制動過程中抱死，ABS可以保持最大的車輪附著系數