AGV智能化制動(dòng)系統(tǒng)研究資料

1、AGV智能化制動(dòng)系統(tǒng)研究 AGV intelligent braking system research 姓名 孫 弢 AGV的工作原理制動(dòng)系統(tǒng)整車(chē)工作原理 無(wú)人導(dǎo)航車(chē)的最終目的是在道路上行駛，所以無(wú)人導(dǎo)航車(chē)必須能在道路上行駛，起到無(wú)人智能行駛的作用。無(wú)人駕駛智能車(chē)擁有特有的視覺(jué)系統(tǒng)和聽(tīng)覺(jué)系統(tǒng)，通過(guò)這些感官來(lái)感應(yīng)道路上的行駛狀況和障礙物。車(chē)輛上安裝了一些傳感器，這些傳感器可以感應(yīng)一些環(huán)境信息，控制中心將這些信息處理分析，來(lái)得到車(chē)輛所處的環(huán)境信息和地理位置，最終達(dá)成車(chē)輛定位和智能駕駛的功能。無(wú)人駕駛車(chē)都有特殊的定位原理，根據(jù)定位系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)和系統(tǒng)程序來(lái)區(qū)分，表現(xiàn)形式和傳感系統(tǒng)有關(guān)，現(xiàn)在比較實(shí)用的定

2、位方法有視覺(jué)系統(tǒng)定位法、磁性定位法、GPS定位法、激光雷達(dá)定位法等。為了更好的控制車(chē)輛，使小車(chē)在正確的道路上行駛，必須時(shí)刻掌握小車(chē)的位置信息。自動(dòng)導(dǎo)航車(chē)最常用的控制方法有橫向和縱向兩種，橫向可以對(duì)車(chē)輛的速度加以控制，縱向可以對(duì)車(chē)輛的加速度加以控制，并且可以對(duì)車(chē)輛的運(yùn)行方向加以控制，兩種控制方式共同作用確保車(chē)輛在正確的道路上行駛。制動(dòng)系統(tǒng)工作原理為了將少量的AGV產(chǎn)品合理的使用，必須盡可能將有限的AGV在各個(gè)領(lǐng)域體現(xiàn)其價(jià)值。對(duì)制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行研究可以確保小車(chē)在使用過(guò)程中的實(shí)用性和安全性，制動(dòng)系統(tǒng)的由三個(gè)部分組成：控制器為可編程控器PLC，通過(guò)提前對(duì)小車(chē)的行駛軌跡進(jìn)行分析，然后使用軟件將小車(chē)的實(shí)際操作

3、通過(guò)編程加入硬件，實(shí)現(xiàn)對(duì)小車(chē)的系統(tǒng)控制，可編程控器通過(guò)與電磁推力裝置相連接，電磁裝置通過(guò)液壓制動(dòng)缸來(lái)實(shí)現(xiàn)平衡調(diào)節(jié)，其中動(dòng)作位置傳感器可作為反饋裝置，將與目標(biāo)位置的實(shí)時(shí)測(cè)量反饋給可編程控器，制動(dòng)系統(tǒng)必須確保停車(chē)定位精度在幾厘米內(nèi)；小車(chē)在剎車(chē)過(guò)程中必須防抱死，AGV位置傳感器（反饋裝置)持續(xù)將小車(chē)的實(shí)時(shí)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(dāng)前位置與目標(biāo)位置進(jìn)行對(duì)比，并將位置信息進(jìn)行處理得到在該時(shí)刻的時(shí)間位移數(shù)學(xué)函數(shù)，得到一個(gè)理論位置。通過(guò)PLC的CPU分析判斷從位置傳感器實(shí)時(shí)反饋回來(lái)的小車(chē)當(dāng)前位置與目標(biāo)位置的距離大小，將當(dāng)前位置與理論位置進(jìn)行不斷地?cái)M合，從而通過(guò)控制AGV小車(chē)

4、的行駛速度。若該時(shí)刻下小車(chē)的當(dāng)前位置小于理論位置則發(fā)出慢減速指令；若該時(shí)刻下小車(chē)的當(dāng)前位置大于理論位置，則發(fā)出快減速指令即通過(guò)進(jìn)而控制了小車(chē)的制動(dòng)力和制動(dòng)時(shí)間。制動(dòng)系統(tǒng)的組成電動(dòng)推桿在制動(dòng)過(guò)程中，電動(dòng)推桿做的是直線往復(fù)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)連接絲杠運(yùn)轉(zhuǎn)使制動(dòng)系統(tǒng)進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)，其中電動(dòng)推桿在各種機(jī)械制動(dòng)過(guò)程中得到廣泛的應(yīng)用，并且電動(dòng)推桿的梯形絲杠可以實(shí)現(xiàn)自鎖的功能，其中滾珠絲杠電動(dòng)推桿并沒(méi)有自鎖這種功能，由于這種缺陷，必須在電機(jī)中安裝其它設(shè)備來(lái)補(bǔ)充這種自鎖功能，使得制動(dòng)更加高效和安全。電動(dòng)推桿在制動(dòng)系統(tǒng)中起到了重要作用，這也是他的優(yōu)勢(shì)之一，電動(dòng)推桿的制動(dòng)精度高并且負(fù)載大，可以使用智能自動(dòng)化操縱，隨著科技的發(fā)

5、展，電動(dòng)推桿在制動(dòng)系統(tǒng)中慢慢代替氣缸、油缸、液壓缸等制動(dòng)零件。電動(dòng)推桿對(duì)于制動(dòng)精度的控制有著重要作用，當(dāng)電機(jī)與推桿共同作用時(shí)可以提高制動(dòng)的精度，電動(dòng)推桿的制動(dòng)效果和它的加工精度的增加及材料有關(guān)，隨著加工精度的提高而提高，材料越好制動(dòng)性能越好，電動(dòng)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(dòng)推桿電動(dòng)推桿在制動(dòng)過(guò)程中是動(dòng)力來(lái)源,它將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能作用于制動(dòng)踏板，電動(dòng)機(jī)電機(jī)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)矩正比于電流，電動(dòng)機(jī)產(chǎn)生的力可以克服系統(tǒng)中的負(fù)載的慣性和摩擦，電機(jī)的轉(zhuǎn)角輸出經(jīng)過(guò)傳動(dòng)機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)化為電動(dòng)推桿的直線位移輸出。制動(dòng)踏板和真空助力器制動(dòng)踏板的作用是限制動(dòng)力的踏板，就是制動(dòng)系統(tǒng)的踏板，制動(dòng)踏板的效果

6、是在制動(dòng)過(guò)程中減速和停車(chē)。制動(dòng)踏板是行駛過(guò)程中將AGV小車(chē)減速在直至車(chē)速減為0，也可以在下坡的地方維持保持車(chē)速。在制動(dòng)過(guò)程中，必須正確的踩動(dòng)制動(dòng)踏板，在保證制動(dòng)安全的前提下可以節(jié)省能量，輪胎的材容易磨損，所以合適的踩動(dòng)踏板有利于保護(hù)輪胎。圖2.2 制動(dòng)踏板在制動(dòng)過(guò)程中，真空助力器的作用是剎車(chē)時(shí)，幫助發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣造成負(fù)壓使得整個(gè)制動(dòng)液壓管路有附加力，這樣制動(dòng)系統(tǒng)更加輕快迅速。真空助力器的特點(diǎn)是體積較大的真空腔體，腔內(nèi)中央有一個(gè)連接推桿的活塞，這個(gè)活塞吧內(nèi)腔分成兩個(gè)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(guò)管道和發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行氣體交換。當(dāng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)從外界吸入空氣，助力器的另外一側(cè)形成真

7、空，這時(shí)兩側(cè)的氣體形成壓力差，這種壓力差可以加強(qiáng)制動(dòng)推力。因?yàn)槟て瑑蛇叾加袎毫Σ?，但是膜片的面積比較大，仍可以造成比較大的推力來(lái)推動(dòng)膜片向壓力小的一端靠近。真空助力器中的真空助力系統(tǒng)在制動(dòng)過(guò)程中，造成真空使膜片移動(dòng)，并通過(guò)聯(lián)運(yùn)裝置利用膜片上的推桿協(xié)助人力去踩動(dòng)和推動(dòng)制動(dòng)踏板7。 圖2.3 真空助力器制動(dòng)主缸一般的制動(dòng)主缸有兩部分組成，它們分別是儲(chǔ)液罐和主缸體，儲(chǔ)液罐的補(bǔ)液孔與主缸體的排液孔相連，在制動(dòng)主缸蹄工作時(shí)供給制動(dòng)液。制動(dòng)主缸內(nèi)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(dòng)液、儲(chǔ)液罐、推桿、密封圈。圖2.4 制動(dòng)主缸在制動(dòng)過(guò)程中，AGV小車(chē)通過(guò)自動(dòng)控制系統(tǒng)踩動(dòng)制動(dòng)踏板，制動(dòng)

8、推桿向前推動(dòng)主缸體重的活塞，制動(dòng)活塞跟連接好的皮碗一起向前移動(dòng)，當(dāng)補(bǔ)液孔被蓋住時(shí)，具有一定壓力的制動(dòng)液體被輸送到車(chē)輪制動(dòng)器，這時(shí)制動(dòng)器開(kāi)始工作7。解除制動(dòng)后，主缸內(nèi)的回位彈簧迫使活塞迅速移回原位，活塞的移動(dòng)速度快于制動(dòng)液流回主缸的速度，當(dāng)活塞回位運(yùn)動(dòng)時(shí)，其前腔產(chǎn)生低壓區(qū)8，從而影響活塞的回位速度 ，此時(shí)后缸內(nèi)制動(dòng)液隨壓力通過(guò)活塞，皮碗向前變形對(duì)低壓區(qū)進(jìn)行補(bǔ)充，儲(chǔ)液罐中的制動(dòng)液通過(guò)排液孔流到活塞后腔，活塞回到靜止位置后，制動(dòng)液通過(guò)補(bǔ)充孔充滿活塞前腔，皮碗再次密封住活塞頭部。制動(dòng)輪缸液壓制動(dòng)輪缸是AGV小車(chē)制動(dòng)系統(tǒng)的重要部件,它對(duì)密封性的要求很高,如果密封性 不好容易導(dǎo)致制動(dòng)失去作用。為了保證AG

9、V小車(chē)制動(dòng)輪缸的制動(dòng)質(zhì)量,提高制動(dòng)效果,在生產(chǎn)過(guò)程中可以利用制動(dòng)輪缸氣動(dòng)密封試驗(yàn)臺(tái),來(lái)檢測(cè)制動(dòng)密封效果，輪缸在出廠檢測(cè)中必須保證滿足檢測(cè)要求。圖2.5 制動(dòng)輪缸 制動(dòng)輪缸的作用是將液壓力轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械推力。制動(dòng)輪缸有單活塞和雙活塞兩種。制動(dòng)時(shí)，液壓油進(jìn)入兩活塞間油腔，進(jìn)而推動(dòng)制動(dòng)蹄張開(kāi)，實(shí)現(xiàn)制動(dòng)。輪缸缸體上有放氣螺栓，以保證制動(dòng)靈敏可靠9。制動(dòng)系統(tǒng)分析制動(dòng)結(jié)構(gòu)分析無(wú)人導(dǎo)航車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)的作用是在行駛過(guò)程中遇到車(chē)速調(diào)節(jié)以及駐車(chē)停車(chē)完成制動(dòng)過(guò)程。制動(dòng)系統(tǒng)由其它5個(gè)小系統(tǒng)組成，分別還是供能系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、制動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)、報(bào)警系統(tǒng)等。供能系統(tǒng)的作用是在制動(dòng)過(guò)程中提供能量來(lái)源，在制動(dòng)部件之間提供動(dòng)力

10、所需要的介質(zhì)，將能量在各個(gè)零件之間相互流動(dòng)。在當(dāng)前科技的情況下，主要采用液壓傳動(dòng)，液壓傳動(dòng)控制簡(jiǎn)便、自動(dòng)化程度高，因此被廣泛應(yīng)用于AGV制動(dòng)系統(tǒng)中。制動(dòng)控制系統(tǒng)，在制動(dòng)過(guò)程中完成制動(dòng)過(guò)程和控制制動(dòng)行為的各種元件稱(chēng)為制動(dòng)控制系統(tǒng)，我們接觸到的主要有電動(dòng)推桿和電磁結(jié)合的控制原理。制動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)的作用是將產(chǎn)生的原始機(jī)械力通過(guò)制動(dòng)傳動(dòng)介質(zhì)傳送給制動(dòng)器的工作過(guò)程。制動(dòng)力調(diào)節(jié)系統(tǒng)，在制動(dòng)過(guò)程中調(diào)整AGV車(chē)輪的驅(qū)動(dòng)速度，并將驅(qū)動(dòng)力合理分配各個(gè)元件上，還包括防抱系統(tǒng)。圖4.1 制動(dòng)系統(tǒng)簡(jiǎn)圖在制動(dòng)過(guò)程中容易出現(xiàn)制動(dòng)失靈或者制動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)以及制動(dòng)距離較長(zhǎng)等制動(dòng)問(wèn)題，其問(wèn)題來(lái)源可能包含制動(dòng)盤(pán)損壞，制動(dòng)盤(pán)的損壞可能是由于

11、制動(dòng)發(fā)熱嚴(yán)重使制動(dòng)盤(pán)在極短的時(shí)間內(nèi)吸收大量熱量使得出現(xiàn)機(jī)械不可恢復(fù)變形。為了提高制動(dòng)盤(pán)的工作壽命和工作質(zhì)量，必須減少它的機(jī)械發(fā)熱，有些公司采用液壓浮鉗制動(dòng)，在許多實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證的過(guò)程中，制動(dòng)盤(pán)的工作壽命增多，散熱性能變強(qiáng)。在制動(dòng)系統(tǒng)中，通常采用液壓制動(dòng)，液體由于其特殊的可流動(dòng)性和隨意伸縮性，它的運(yùn)動(dòng)更加隨意，傳遞動(dòng)力和能量的效果更好，因此液壓系統(tǒng)的性能更好。圖4.2 液壓盤(pán)式制動(dòng)器AGV小車(chē)的制動(dòng)系統(tǒng)的工作原理是在電機(jī)主軸上裝有齒輪用于減速的系統(tǒng)，剎車(chē)在電機(jī)的主軸上工作，它的工作方式是浮動(dòng)銀盤(pán)式在剎車(chē)時(shí)將電機(jī)軸制動(dòng)，由于電機(jī)軸的速度被迫降低導(dǎo)致主動(dòng)輪減速造成剎車(chē)的效果。當(dāng)AGV剎車(chē)過(guò)程中，控制中心做

12、出制動(dòng)指示，此時(shí)電磁推桿第一個(gè)做出反應(yīng)跟制動(dòng)虹一起運(yùn)動(dòng)，此時(shí)剎車(chē)制動(dòng)虹就是動(dòng)力來(lái)源，液壓力轉(zhuǎn)化為機(jī)械推力，此時(shí)剎車(chē)制動(dòng)液產(chǎn)生壓力使得制動(dòng)活塞推動(dòng)制動(dòng)銀，把制動(dòng)塊推到制動(dòng)盤(pán)上，靜止的制動(dòng)餅和旋轉(zhuǎn)的剎車(chē)盤(pán)會(huì)造成摩擦力矩，這些一系列指令動(dòng)作產(chǎn)生制動(dòng)力。制動(dòng)時(shí)在電機(jī)主軸上的剎車(chē)盤(pán)，旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)盤(pán)和不旋轉(zhuǎn)的制動(dòng)鉗之間摩擦使得車(chē)輪產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)停止和轉(zhuǎn)動(dòng)趨勢(shì)停止。 AGV小車(chē)必須裝有制動(dòng)系統(tǒng)，一般都是機(jī)械式液壓。ABS系統(tǒng)的主要作用是防止車(chē)輪抱死，還可以控制車(chē)輪縱向滑移率得到一個(gè)最好狀態(tài)，讓車(chē)輪有一個(gè)最大制動(dòng)力。AGV可以在制動(dòng)過(guò)程中利用智能系統(tǒng)來(lái)自動(dòng)調(diào)整車(chē)輪制動(dòng)力，防止AGV車(chē)輪在制動(dòng)過(guò)程中抱死，ABS可以保持最大的車(chē)輪附著系