AGV車驅動輪打滑情況原因分析與應對措施

前言

對于所有運動的車輛結構來說，減震系統(tǒng)是非常重要的機構。從低端的二八大杠自行車，到轎車卡車，再到特種車輛，都少不了減震系統(tǒng)。

減震系統(tǒng)的主要作用一是保證動力模組和地面的摩擦力，以便提供充足的動力。二是減輕因地面不平時、過溝過坎時、地面突然出現(xiàn)高低落差對車體和貨物的沖擊，保護車體和貨物。

對于AGV車來說，即使沒有減震，也可以跑起來，但是對地面平整度要求很高，而且驅動的電機功率也要足夠大。實際情況設計了減震的AGV車要比沒有減震的AGV車運行狀態(tài)要好，要穩(wěn)定。

在實際的應用當中，我們經常遇到AGV車驅動輪打滑的情況，有的是因為沒有設計減震，有的設計了減震卻仍然出現(xiàn)打滑的情況，在這里我們針對這些情況做一個分析介紹。

AGV車驅動輪打滑主要原因如下：

1.?懸掛減震方面的問題

2.?輪子材質與路面的問題

3.?電機功率小的問題

4.?負載分布不均的問題

一 懸掛減震方面的問題

對于AGV車來說，設計減震懸掛的情況比較多，我們重點討論帶減震的情況進行分析。

AGV減震的設計原則：

1. 減震機構主要作用是保證動力模組和地面的摩擦力，以便提供較大的動力，保證輪子不打滑。

2. 減震機構可以減輕地面不平時、過溝過坎時、地面突然出現(xiàn)高低落差時、裝載貨物時，

輪胎承受的沖擊力，以免損壞齒輪和包膠輪。

3. 減震機構可以減輕貨物在 AGV 運行顛簸時受到的沖擊。

4. 減震機構應該盡量考慮在載貨和空載時 AGV 車體本身上下浮動范圍，越小越好。如果落差太大可能導致平行貨物對接失敗，裝載失敗等

減震的常見結構：

1.?杠桿式

2.?鉸鏈擺動式

3.?直導柱式

4.?四連桿式

5.?舵輪端減震

下面分別詳細介紹常見的減震結構

杠桿式

結構如圖所示：

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杠桿式特點及設計注意事項：

(1) 結構簡單，可靠性高，成本低，體積小，重量輕，車體本體配重小，基本免維護。

(2) 減震主體在 AGV 車體。

(3) 適用路面條件好，起伏落差不大場景。

(4) 缺點是載重量受限動力模組本身的承載限制，最大載荷理論上不超過動力機構最大承載的?4 倍，.實際使用時要考慮到設備沖擊和負載偏載，需要預留一定的安全余量。運動時舵輪承受沖擊力大。

(5) 設計注意：杠桿和車體連接部分承載部要可靠，回差間隙要小，避免運動時晃動?？梢栽诟軛U兩頭加小型彈簧，增加一定阻尼，可以加速杠桿回零響應速度和防止維修吊起時，杠桿不受約束的情況下上下晃動，撞擊產生意外破壞和傷害。

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杠桿式減震機構工作原理：

杠桿原理杠桿?分費?杠桿、省?杠桿和等臂杠桿，杠桿原理也稱為“杠桿平衡條件”。要使杠桿平衡，作?在杠桿上的兩個?矩（?與?臂的乘積）??必須相等。即：動?×動?臂=阻?×阻?臂，?代數式表?為?F1·L1=F2·L2。式中，F(xiàn)1 表?動?，L1 表?動?臂，F(xiàn)2 表?阻?，L2 表?阻?臂。從上式可看出，要使杠桿達到平衡，動?臂是阻?臂的?倍，阻?就是動?的?倍。

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鉸鏈擺動式

結構如圖所示：

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受力原理圖：F1*L=L1*F2

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鉸鏈擺動式減震機構特點及設計注意事項：

(1) 結構較簡單，可靠性高，成本低，高度低，水平占地面積大，重量輕，AGV 車體可設計載荷大，壓力可調整，車體本體配重大，基本免維護。

(2) 減震主體在 AGV 車體或者舵輪上。

(3) 適合路面條件好，起伏落差較小場景。

(4) 缺點：舵輪上下浮動時，舵輪沿鉸鏈為圓心旋轉，舵輪觸地點相對安裝垂直中心偏移，布局位置微變，影響控制計算。車體本體需要較大配重，以便空載時將減震彈簧壓制至適合位置，萬向輪輕微觸地。壓力浮動變化較大，在舵輪下沉時，壓力損失較大，容易導致舵輪摩擦力急劇減少，導致舵輪打滑。鉸鏈受側向力時，容易變形，導致晃動加劇，尤其是?AGV 平移時。

(5) 設計注意，鉸鏈結構在側向運行時，鉸鏈受較大的軸向力，會導導致鉸鏈變形，晃動明顯。鉸鏈選用時，材料變形量要小，表面硬度要大，要耐磨，同時直線軸承也要選耐磨產品。

6）減震彈簧在選擇時，勁度系數選的要合適，并且做成行程可調，加防脫調節(jié)螺栓。選擇的原則是，空載時在車體自重的情況下，萬向腳輪能剛接觸到地面，重量大部分都壓載在舵輪上，重載時，舵輪壓力產生的摩擦力?F 大于 AGV 運行時的阻力 F1. 彈簧選擇時，建議可以選一些行程大，彈簧胡克系數較小，在車體在平地時，彈簧有較大的預壓行程?X，這樣在路面起伏時，X 變化較大時，彈簧產生的正壓力 F 變化小，在舵輪下沉時，舵輪摩擦力損失較小，在舵輪上浮時，舵輪所受正壓力不會增加太多，避免超過舵輪最大垂直載荷

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垂直導柱式

結構如圖所示：

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導柱減震機構設計于車體之上

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導柱減震機構設計于舵輪端

垂直導柱減震機構特點及設計注意事項：

(1) 結構較為復雜，可靠性高低主要取決于設計合理性和加工裝配工藝。成本高，水平面積小，高度高，重量適中，AGV 車體可設計載荷大，壓力可調整，車體本體配重大，需要定期維護清理和加潤滑劑。

(2) 減震主體在 AGV 車體或者舵輪上。

(3) 適合路面條件不好，起伏落差較大場景。

(4) 缺點是成本高，車體本體需要較大配重，空載時將減震彈簧壓制至適合位置，萬向輪輕觸地。壓力浮動變化較大，在舵輪下沉時，壓力損失較大，容易導致舵輪摩擦力急劇減少，導致舵輪打滑。導向柱受側向力時，容易變形，導致上下卡頓，失去減震作用。

(6) 設計注意：垂直導柱住數量不易過多，由于 AGV 車運動時，導向柱受較大的徑向力，會導致導向柱變形，卡頓，導向柱越多，卡頓現(xiàn)象越明顯。

導向柱要做的較為粗壯，材料變形量要小，表面硬度要大，要耐磨，同時直線軸承也要選耐磨產品。

減震彈簧在選擇時，勁度系數選的要合適減震彈簧在選擇時，勁度系數選的要合適，并且做成行程可調，加防脫調節(jié)螺栓。選擇原則是，空載時在車體自重的情況下，萬向腳輪能剛接觸到地面，重量大部分都壓載在舵輪上，重載時，舵輪壓力產生的摩擦力?F 大于 AGV 運行時的阻力 F1. 彈簧選擇時，建議可以選一些行程大，彈簧勁度系數較小，車體在平地時，彈簧有較大的預壓行程?X，這樣在路面起伏時，X 變化較大時，彈簧產生的正壓力 F 變化小，在舵輪下沉時，舵輪摩擦力損失較小，在舵輪上浮時，舵輪所受正壓力不會增加太多，避免超過舵輪最大垂直載荷。

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設計工作原理：可以做如下假設，驅動輪正壓力完全由減震彈簧提供（前提車體要做配重），車體總重全部分攤于輔助腳輪，按照經驗數值驅動輪不打滑的條件是正壓力不小0.3-0.5的驅動輪額定載荷，計算之后要保證車子加了負載后彈簧還有一定的壓縮行程。

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四連桿式

結構如圖所示：

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四連桿式減震特點及設計注意事項：

(1) 結構復雜，可靠性高，成本高，高度適中，AGV 車體可設計載荷大適用于大載荷車體，壓力可調整，車體本體配重大，

(2) 減震主體在 AGV 車體

(3) 提供更大的地面貼緊力，減震適應性較好。

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舵輪端減震

結構如圖所示：

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舵輪端減震特點及設計注意事項：

(1) 車體設計簡單，但是需要做配重

(2) 減震主體在 驅動輪上面

(3) 減震行程較小，調節(jié)空間小，一般彈簧不能自由調節(jié)

4）驅動輪定位精度不高，無法應用于定位精度要求高的場合

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很多工程師雖然設計了減震機構，仍然出現(xiàn)驅動輪打滑的情況，那么需要考慮減震的彈簧壓力不夠，配重是否足夠，然后需要進行受力分析和計算，彈簧施加于驅動輪的壓力不能小于0.3-0.5倍的驅動輪額定載荷，受力計算方面沒有什么問題，則需要考慮其他方面的問題

二、輪子材質與路面

AGV驅動輪的材質一般是聚氨酯和橡膠。

聚氨酯材質的特點硬度高，彈性變形小，承載重量大，耐磨，應用的場合主要是室內平整地面，地面要求無油無水

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橡膠材質特點，硬度軟，彈性變形大，承載重量小，耐磨性較低，主要應用于戶外路況，路面有水有油污也可以使用

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根據不同的路面環(huán)境選擇不同材質的輪子，也可以避免因為環(huán)境地面導致的輪子打滑情況

三、電機功率小

電機功率小導致舵輪打滑的情況分兩種，一種情況是電機的實際功率選小了，另一種情況，電機實際功率足夠，驅動器設置輸出功率小導致電機的實際輸出功率小了了。

第一種情況在設計選型階段對于電機的功率選擇過小，要么是選型階段計算錯誤，要么是沒有考慮到啟動與爬坡階段電機需要過載輸出

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舵輪設計選型的時候建議先咨詢研發(fā)技術能力強的舵輪廠家，他們有豐富的選型經驗和科學的計算工具，例如我們江蘇億控智能裝備有限公司。

另外一種情況是電機的實際功率足夠，驅動器調試的時候輸出的電流過于保守過小，導致電機輸出功率不足導致輪子打滑

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驅動器重新調試將輸出功率上限調高滿足要求，按照我們的驅動器選型與調試的經驗，驅動器一般最大可以做到3倍的過載輸出，但是需要根據驅動器的過載電流上限和過載時間，合理設置輸出上限述數值。

四、負載分布不均

雙舵輪車體如果出現(xiàn)負載不均勻，負載輕的一端舵輪也可能出現(xiàn)打滑情況，出現(xiàn)這種情況需要重新調整負載位置

總結：AGV車出現(xiàn)舵輪打滑的情況，首先進行問題分析，分析出原因，針對原因進行整改。一般我們優(yōu)先分析輪子材質與地面的問題這是最容易看到的問題，然后在分析減震方面的問題，分析減震結構是否合理，減震彈簧力是否足夠，行程是否足夠，以及車體配重是否足夠。減震問題排除了，我們就考慮電機的功率以及實際輸出功率，最后再考慮負載是否均衡。