一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由伺服電動(dòng)缸、上支撐架、下支撐架、支撐架底板、壓力傳感器、支撐梁、球鉸和機(jī)器人腳組成，伺服電動(dòng)缸尾端通過軸承安裝在支撐梁上，所述伺服電動(dòng)缸前端與壓力傳感器的尾端通過螺紋連接；壓力傳感器的前端與球鉸連接，球鉸和機(jī)器人腳耳件鉸接；支撐梁固定在上支撐架上，上支撐架和下支撐架固定連接，下支撐架和支撐架底板固定連接，支撐架底板固定在汽車駕駛室底板上；本實(shí)用新型最大限度地節(jié)省了車內(nèi)的空間，可以滿足駕駛員坐在車內(nèi)駕駛車輛，可以在多種不同型號(hào)大小的汽車上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)；本實(shí)用新型固定方式牢固可靠，使用的零部件和材料較少，組裝和安裝方便，降低了成本。
【專利說明】
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型屬于新能源汽車實(shí)驗(yàn)【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī) 構(gòu)。 一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)

【背景技術(shù)】
[0002] 對(duì)于傳統(tǒng)的制動(dòng)系統(tǒng)，在輪胎與路面間附著力足夠的情況下，汽車所受的制動(dòng)力 與踏板力成線性的關(guān)系，制動(dòng)系統(tǒng)的這項(xiàng)性能稱為制動(dòng)踏板感覺。因此，駕駛員能夠直接感 覺到汽車制動(dòng)強(qiáng)度，這對(duì)于汽車的行車安全和駕駛舒適性有很大的影響，良好的制動(dòng)踏板 感覺可以讓駕駛員更加輕松且更加準(zhǔn)確的去控制汽車的制動(dòng)力。
[0003] 傳統(tǒng)汽車的制動(dòng)系統(tǒng)操縱機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)區(qū)別不大，通過主觀評(píng)價(jià)可以獲得較為足夠的 改進(jìn)依據(jù)。但是在新能源汽車上，由于再生制動(dòng)系統(tǒng)的引入和真空源的弱化（甚至是消 失），制動(dòng)操縱機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)變得更加復(fù)雜而且多樣化，因此踏板感覺與傳統(tǒng)汽車相比大不一 樣。為了使再生制動(dòng)系統(tǒng)可靠運(yùn)行，目前，絕大多數(shù)再生制動(dòng)系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)中都引入了專 門的踏板感覺模擬器來模擬踏板感覺。
[0004] 為了更加準(zhǔn)確的去設(shè)計(jì)踏板感覺模擬器的參數(shù)，需要建立制動(dòng)踏板感覺特性的數(shù) 學(xué)模型并進(jìn)行一系列的客觀評(píng)價(jià)試驗(yàn)來獲得模型的參數(shù)。而由駕駛員進(jìn)行操作的客觀評(píng)價(jià) 試驗(yàn)一致性很差，這導(dǎo)致試驗(yàn)效率降低且會(huì)讓結(jié)果變得不可靠。因此，有必要開發(fā)一種可以 按照預(yù)先設(shè)定的條件來精確踩踏制動(dòng)踏板的機(jī)器人，以便獲得良好的精度和重復(fù)性，為再 生制動(dòng)系統(tǒng)的操縱機(jī)構(gòu)開發(fā)服務(wù)。
[0005] 隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，人類對(duì)汽車的性能要求越來越高，需要借助于大量的試驗(yàn) 來改進(jìn)設(shè)計(jì)，而汽車試驗(yàn)中的許多項(xiàng)目，更適合由機(jī)器人來操作。駕駛機(jī)器人是在汽車試驗(yàn) 中代替人類駕駛員進(jìn)行駕駛操作的工業(yè)機(jī)器人，例如，采用駕駛機(jī)器人進(jìn)行汽車排放耐久 性試驗(yàn)不僅可以降低試驗(yàn)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少試驗(yàn)費(fèi)用，提高試驗(yàn)效率，而且能消除人為 因素的影響，保證試驗(yàn)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度和有效性。但由于其技術(shù)難度高，在國(guó)內(nèi)還沒有相應(yīng)的 產(chǎn)品，目前只能依賴進(jìn)口。國(guó)內(nèi)于20世紀(jì)90年代中期開始汽車駕駛機(jī)器人的研究工作，起 步相對(duì)較晚，但已經(jīng)取得很大進(jìn)展。目前主要有東南大學(xué)與南京汽車研究所聯(lián)合研制成功 的、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的用于汽車性能試驗(yàn)的DNC - 1型氣動(dòng)式駕駛機(jī)器人和用于汽車排 放耐久性試驗(yàn)的DNC - 2型氣電混合式駕駛機(jī)器人，填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白，在此基礎(chǔ)上，目前正 在開發(fā)全電動(dòng)式DNC-3型駕駛機(jī)器人。而國(guó)內(nèi)其它高校，如清華大學(xué)、吉林大學(xué)、北京理工 大學(xué)、浙江大學(xué)、國(guó)防科技大學(xué)、南京理工大學(xué)等在相關(guān)領(lǐng)域的研究主要側(cè)重于智能車輛 的研究，把車輛作為一個(gè)整體進(jìn)行考慮，其車輛實(shí)質(zhì)上是一個(gè)移動(dòng)機(jī)器人，并且對(duì)車輛做了 較大的改造。
[0006] 本實(shí)用新型是一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，只用于控制汽車行進(jìn)中的制動(dòng)過 程。目前在國(guó)內(nèi)暫無類似的實(shí)用新型，在國(guó)外有ABD公司生產(chǎn)的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行 機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)參閱圖1。主要組成元件有：1 一機(jī)器人腳；2-壓力傳感器；3-推桿；4一動(dòng)力元 件；5-搖臂；6-支撐架。
[0007] 目前的汽車駕駛機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)普遍體型較大，原因是利用汽車行駛時(shí)發(fā)動(dòng)機(jī)產(chǎn) 生的廢氣，采用氣動(dòng)或氣電混合的方式作為動(dòng)力源。造成的缺陷有：駕駛室被機(jī)器人占用空 間大，駕駛員無法坐進(jìn)駕駛室操控汽車，導(dǎo)致實(shí)驗(yàn)的機(jī)動(dòng)性變差，一旦機(jī)器人發(fā)生故障汽車 就很可能失去操控；采用氣動(dòng)的方式作為動(dòng)力源相比于純電動(dòng)作為動(dòng)力源，其控制精度一 般較低，較高的控制精度對(duì)于實(shí)驗(yàn)結(jié)果的可靠性和準(zhǔn)確性有很大的幫助。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008] 本實(shí)用新型所要解決的技術(shù)問題是克服了現(xiàn)有技術(shù)存在的制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu) 占據(jù)駕駛室空間大、制動(dòng)機(jī)器人在車內(nèi)的固定方式不牢靠等問題，提供了一種用于建立制 動(dòng)踏板感覺特性數(shù)學(xué)模型的汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)。
[0009] 為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型是采用如下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的，結(jié)合【專利附圖】

【附圖說明】如 下：
[0010] 一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，主要由伺服電動(dòng)缸7、上支撐架8、下支撐架9、支 撐架底板10、壓力傳感器11、支撐梁12、球鉸13和機(jī)器人腳17組成，
[0011] 所述伺服電動(dòng)缸7尾端通過軸承安裝在支撐梁12上，所述伺服電動(dòng)缸7前端與壓 力傳感器11的尾端通過螺紋連接；壓力傳感器11的前端與球鉸13連接，球鉸13和機(jī)器人 腳耳件14鉸接；
[0012] 支撐梁12固定在上支撐架8上，上支撐架8和下支撐架9固定連接，下支撐架9 和支撐架底板10固定連接，支撐架底板10固定在汽車駕駛室底板上。
[0013] 所述伺服電動(dòng)缸7的尾端設(shè)有伺服電動(dòng)缸耳件25,伺服電動(dòng)缸耳件25上設(shè)有圓 孔，圓孔內(nèi)套有軸承26,支撐梁12穿過軸承26,伺服電動(dòng)缸7能夠繞著支撐梁12轉(zhuǎn)動(dòng)。
[0014] 所述伺服電動(dòng)缸7通過內(nèi)部滾珠螺桿22的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)滾珠螺桿螺帽23向前運(yùn)動(dòng)， 滾珠螺桿螺帽23與伺服電動(dòng)缸推桿18相連，伺服電動(dòng)缸推桿18為一根外端部有一段外螺 紋的剛性桿件，伺服電動(dòng)缸推桿18被直線推出，完成工作需要的直線運(yùn)動(dòng)。
[0015] 所述機(jī)器人腳17由機(jī)器人腳耳件14和機(jī)器人腳踏板15組成，機(jī)器人腳耳件14 上設(shè)有通孔，所述球鉸13設(shè)有通孔，鉸制孔螺栓穿過二通孔，機(jī)器人腳耳件14垂直焊接在 機(jī)器人腳踏板15上。
[0016] 上支撐架8設(shè)有通孔，支撐梁12穿過上支撐架8的通孔，上支撐架8上設(shè)有兩根 螺栓，用于夾緊支撐梁12。
[0017] 支撐梁12設(shè)有凹槽，上支撐架8設(shè)有凸緣，支撐梁12的凹槽與上支撐架8的凸緣 相對(duì)應(yīng)。
[0018] 上支撐架8和下支撐架9中間均開有槽，上支撐架8的槽與下支撐架9的槽位置 部分重疊，槽孔中穿過螺栓，通過螺栓的壓緊力使上支撐架8和下支撐架9固定連接。
[0019] 伺服電動(dòng)缸7的推力通過機(jī)器人腳17傳遞到制動(dòng)踏板16上，起到模擬駕駛員腳 的作用，機(jī)器人腳踏板15上開有四個(gè)槽，有四顆螺栓分別穿過槽孔，制動(dòng)踏板16和機(jī)器人 腳踏板15被夾緊在螺栓和螺母中間。
[0020] 本實(shí)用新型為適應(yīng)多種車型，機(jī)器人的支撐部分做成上下兩個(gè)支撐架，可以通過 調(diào)節(jié)支撐架的總高度來控制機(jī)器人腳踩制動(dòng)踏板的角度。采用在汽車地板上打孔，使用螺 栓將機(jī)器人固定在汽車地板上的固定方式。使用球鉸連接機(jī)器人腳和壓力傳感器，保證機(jī) 器人腳可以緊貼在踏板上并隨踏板進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。
[0021] 與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果是：
[0022] 本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)在于最大限度地節(jié)省了車內(nèi)的空間，可以滿足駕駛員坐在車內(nèi) 駕駛車輛。機(jī)構(gòu)高度、角度可調(diào)，從而可以在多種不同型號(hào)大小的汽車上進(jìn)行實(shí)驗(yàn)。另外， 機(jī)構(gòu)采用固定在汽車地板上的固定方式，該種固定方式牢固可靠，可以保證在汽車行駛時(shí) 顛簸震動(dòng)的情況下實(shí)驗(yàn)準(zhǔn)確可靠地進(jìn)行。相比于將機(jī)器人綁在座椅上的固定方式，本實(shí)用 新型的固定方式更為牢固可靠。同時(shí)，本實(shí)用新型使用的零部件和材料較少，組裝和安裝方 便，并可以降低成本，因此價(jià)格更為便宜。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0023] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的說明：
[0024] 圖1ABD公司的汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)示意圖；
[0025] 圖2本實(shí)用新型所述的汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸測(cè)投影圖；
[0026] 圖3本實(shí)用新型所述的汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服電動(dòng)缸的剖視圖；
[0027] 圖4本實(shí)用新型所述的汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的伺服電動(dòng)缸的尾端連接方式 局部不意圖；
[0028] 圖5本實(shí)用新型所述的汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作流程圖；
[0029] 圖中：
[0030] 1、機(jī)器人腳；2、壓力傳感器；3、推桿；4、動(dòng)力元件；5、搖臂；6、支撐架；7、伺服電 動(dòng)缸；8、上支撐架；9、下支撐架；10、支撐架底板；11、壓力傳感器；12、支撐梁；13、球鉸； 14、機(jī)器人腳耳件；15、機(jī)器人腳踏板；16、制動(dòng)踏板；17、機(jī)器人腳；18、伺服電動(dòng)缸推桿； 19、軸承蓋；20、鋼筒型材；21、活塞桿；22、滾珠螺桿；23、滾珠螺桿螺帽；24、驅(qū)動(dòng)器外轂； 25、伺服電動(dòng)缸耳件；26、軸承。

【具體實(shí)施方式】
[0031] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型作詳細(xì)的描述：
[0032] 圖2為該執(zhí)行機(jī)構(gòu)的軸測(cè)投影圖，該機(jī)構(gòu)主要由伺服電動(dòng)缸7、上支撐架8、下支 撐架9、支撐架底板10、壓力傳感器11、支撐梁12、球鉸13、機(jī)器人腳耳件14、機(jī)器人腳踏板 15組成。
[0033] 圖3為伺服電動(dòng)缸7的剖視圖，伺服電動(dòng)缸7工作時(shí)通過內(nèi)部滾珠螺桿22的旋轉(zhuǎn) 推動(dòng)滾珠螺桿螺帽23向前運(yùn)動(dòng)，活塞桿21是一段無螺線的光桿，與滾珠螺桿22為一體，滾 珠螺桿螺帽23與伺服電動(dòng)缸推桿18相連，伺服電動(dòng)缸推桿18為一根外端部有一段外螺紋 的剛性桿件，這樣伺服電動(dòng)缸推桿18被直線推出，完成工作需要的直線運(yùn)動(dòng)。
[0034] 伺服電動(dòng)缸7的尾端連接方式參閱圖4,伺服電動(dòng)缸尾端突出的耳件25上鉆有圓 孔，圓孔內(nèi)套有軸承26,軸承26中穿過支撐梁12,伺服電動(dòng)缸7可以繞著支撐梁12進(jìn)行轉(zhuǎn) 動(dòng)。
[0035] 支撐梁12穿過上支撐架8的通孔，被上支撐架的兩根螺栓夾緊。同時(shí)支撐梁12 的凹槽與上支撐架8的凸緣相對(duì)應(yīng)，防止支撐梁12在通孔內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)，造成伺服電動(dòng)缸7在運(yùn) 動(dòng)過程中定位不準(zhǔn)確。
[0036] 上支撐架8和下支撐架9中間開有位置部分重疊的槽，左右兩個(gè)槽中各穿過2顆 螺栓，采用螺栓的壓緊力使上支撐架8和下支撐架9固定在一起，不會(huì)產(chǎn)生垂直方向的位 移。同時(shí)通過調(diào)節(jié)上下支撐架槽重疊部分的大小可以調(diào)節(jié)整個(gè)支撐架的高度，進(jìn)而調(diào)節(jié)伺 服電動(dòng)缸推桿18和制動(dòng)踏板16所成的角度，這樣即可保證該制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)在不同 車型上均適用。下支撐架9和支撐架底板10垂直地焊接在一起，支撐架底板10開有4個(gè) 通孔，中間穿過螺栓，連接在汽車駕駛室底板上。
[0037] 壓力傳感器11尾端和前端均采用螺紋連接，尾端連接伺服電動(dòng)缸推桿18,前端連 接球鉸13。球鉸13的通孔中穿過一枚鉸制孔螺栓，該螺栓同時(shí)也穿過機(jī)器人腳耳件14上 的通孔，使機(jī)器人腳耳件14和球鉸13鉸接在一起。
[0038] 機(jī)器人腳耳件14垂直焊接在機(jī)器人腳踏板15上，組合起來形成機(jī)器人腳17,機(jī)器 人腳17連接執(zhí)行機(jī)構(gòu)和制動(dòng)踏板16,起到模擬駕駛員腳的作用，機(jī)器人腳踏板15上開有4 個(gè)槽，有4顆螺栓分別穿過槽孔，制動(dòng)踏板16和機(jī)器人腳踏板15被夾在螺栓和螺母中間， 螺栓被擰緊后制動(dòng)踏板16和機(jī)器人腳踏板15即緊密貼合在一起，從而保證伺服電動(dòng)缸7 的推力可以傳遞到制動(dòng)踏板。
[0039] 在執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作過程中，伺服電動(dòng)缸7接收信號(hào)，伺服電動(dòng)缸推桿18直線推出，伺 服電動(dòng)缸7的尾端繞支撐梁12自由旋轉(zhuǎn)，前端通過伺服電動(dòng)缸推桿18推動(dòng)壓力傳感器11 和球鉸13給機(jī)器人腳17 -個(gè)踏板方向的力，從而使制動(dòng)踏板16繞踏板軸旋轉(zhuǎn)，達(dá)到制動(dòng) 的目的。（一）、制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作方式
[0040] 該執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作時(shí)應(yīng)保證以下四點(diǎn)要求：
[0041] 1.踏板行程的精確控制，需要至少精確到0. 1mm ;
[0042] 2.將制動(dòng)踏板踩到底的時(shí)間不得超過0. 2s ;
[0043] 3.電動(dòng)缸推進(jìn)的行程不能超過踏板的全行程；
[0044] 4.電動(dòng)缸提供的推力不能低于最大踏板力。
[0045] 基于以上四點(diǎn)，設(shè)計(jì)出汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)的工作流程圖，參閱圖5。
[0046] (二）、動(dòng)力源選擇
[0047] 1.伺服電動(dòng)缸介紹
[0048] 伺服電動(dòng)缸是將伺服電機(jī)與絲杠一體化設(shè)計(jì)的模塊化產(chǎn)品，將伺服電機(jī)的旋轉(zhuǎn)運(yùn) 動(dòng)轉(zhuǎn)換成直線運(yùn)動(dòng)，同時(shí)將伺服電機(jī)最佳優(yōu)點(diǎn)--精確轉(zhuǎn)速控制，精確轉(zhuǎn)數(shù)控制，精確扭矩 控制轉(zhuǎn)變成--精確速度控制，精確位置控制，精確推力控制；實(shí)現(xiàn)高精度直線運(yùn)動(dòng)系列的 全新革命性產(chǎn)品。
[0049] 伺服電動(dòng)缸具有的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0050] (1).控制精度高
[0051] 伺服電動(dòng)缸采用閉環(huán)伺服控制，控制精度達(dá)到0.01mm;可以精密控制推力，增加 壓力傳感器后，控制精度可達(dá)1% ;很容易與PLC等控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高精密運(yùn)動(dòng)控制。
[0052] (2).工作周期長(zhǎng)
[0053] 它具有噪音低，節(jié)能，干凈，高剛性，抗沖擊力，壽命超長(zhǎng)，操作維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)?？?以長(zhǎng)期工作，并且實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度，高速度，高精度定位。所以廣泛地應(yīng)用在造紙行業(yè)，化工行 業(yè)，汽車行業(yè)，電子行業(yè)，機(jī)械自動(dòng)化行業(yè)，焊接行業(yè)等。
[0054] (3).成本維護(hù)低
[0055] 伺服電動(dòng)缸使用潤(rùn)滑脂潤(rùn)滑，在復(fù)雜的環(huán)境下工作只需要定期地注脂潤(rùn)滑，并無 易損件需要維護(hù)更換，將比液壓系統(tǒng)和氣壓系統(tǒng)減少了大量的售后服務(wù)成本。
[0056] (4).液壓缸和氣缸的最佳替代品
[0057] 伺服電動(dòng)缸可以完全替代液壓缸和氣缸，并且更環(huán)保，更節(jié)能，更干凈，很容易與 PLC等控制系統(tǒng)連接，實(shí)現(xiàn)高精密運(yùn)動(dòng)控制。
[0058] (5) ·配置靈活性
[0059] 可以提供非常靈活的安裝配置。
[0060] (6).具有全系列的安裝組件
[0061] 伺服電動(dòng)缸可以使用前法蘭，后法蘭，側(cè)面法蘭，尾部鉸接，耳軸安裝，導(dǎo)向模塊安 裝等安裝方式；可以與伺服電機(jī)直線安裝，或者平行安裝；可以增加各式附件：限位開關(guān)， 行星減速機(jī)，預(yù)緊螺母等；驅(qū)動(dòng)可以選擇交流制動(dòng)電機(jī)，直流電機(jī)，步進(jìn)電機(jī)，伺服電機(jī)等。
[0062] 2.選用的伺服電動(dòng)缸
[0063] (1).伺服電動(dòng)缸的選用標(biāo)準(zhǔn)
[0064] 伺服電動(dòng)缸的選用需要滿足三點(diǎn)要求：①滿足空間的尺寸要求；②最大推力不低 于最大的踏板力；③行程大于踏板的全行程。
[0065] 根據(jù)ECE (聯(lián)合國(guó)歐洲經(jīng)濟(jì)委員會(huì)汽車法規(guī)）中對(duì)于普通乘用車制動(dòng)性能的要求， 踏板力不允許超過500N。根據(jù)一般乘用車的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，制動(dòng)踏板的全行程不會(huì)超過120_。 [0066] (2).選用伺服電動(dòng)缸的產(chǎn)品介紹及技術(shù)參數(shù)
[0067] 以上面所述對(duì)伺服電動(dòng)缸的參數(shù)要求為標(biāo)準(zhǔn)，經(jīng)過市場(chǎng)調(diào)研及篩選，選用美國(guó) Exlar公司型號(hào)為GSX20-06-04的伺服電動(dòng)缸。表1為伺服電動(dòng)缸的主要技術(shù)參數(shù)。
[0068] 表 1
[0069] GSX20-06-04伺服電動(dòng)缸 額定推力N 645 行程mm 150 最高速度mm/s 846 最大靜載N 5560 安裝形式__尾端鉸接__接頭形式__公制外螺紋 電機(jī)轉(zhuǎn)速rpm 5000__電機(jī)扭矩0. 83N ·ιη 0. 83_ 電機(jī)電壓V__單相220__定位精度mm 0. 05~0. 1_ 持續(xù)電流A__L6__峰值電流A___ 絕對(duì)值編碼器（預(yù)留科爾摩根通訊端口)_ 無防反轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)，無限位開關(guān)_
[0070] 該伺服電動(dòng)缸相比于其他產(chǎn)品的優(yōu)點(diǎn)如下：
[0071] ①使用行星滾柱絲杠技術(shù)，工作更可靠，使用壽命超出同類產(chǎn)品20%以上。
[0072] ②伺服電動(dòng)缸與伺服電機(jī)集合在一起，不需另配伺服電機(jī)。
[0073] ③使用閉環(huán)伺服系統(tǒng)，位置反饋的形式多樣，包含：旋轉(zhuǎn)變壓器，相對(duì)編碼器，絕對(duì) 編碼器，外置光柵尺，外置位移傳感器。它的控制精度至0.01mm。同類產(chǎn)品基本沒有位置反 饋，控制精度很難達(dá)到0. 01mm。
[0074] ④可增加內(nèi)置壓力傳感器和外置壓力傳感器。
[0075](三）、控制器選擇
[0076] 與選用的伺服電動(dòng)缸相配，選用美國(guó)kollmogen公司型號(hào)為S70362的伺服驅(qū)動(dòng) 器。該伺服驅(qū)動(dòng)器的特點(diǎn)為：
[0077] (1).控制方式簡(jiǎn)便易行。可以通過I/O接口與計(jì)算機(jī)相連，并使用該公司提供的 Work-Bench軟件在計(jì)算機(jī)上編程控制，該軟件使用模塊式編程方式。
[0078] (2).可以直接通過數(shù)據(jù)線纜與伺服電動(dòng)缸相連，無需另行購(gòu)買接頭。
[0079](四）、車載逆變器
[0080] 伺服電動(dòng)缸與伺服驅(qū)動(dòng)器使用的均為220V交流電，而該執(zhí)行機(jī)構(gòu)要求在汽車行 駛的過程中工作，只能使用汽車發(fā)電機(jī)提供的12V直流電，故在電源的供給線路中需要增 加一個(gè)車載逆變器。
[0081] 1.車載逆變器介紹
[0082] 車載逆變器（電源轉(zhuǎn)換器Power Inverter)是一種能夠?qū)C12V直流電轉(zhuǎn)換為 AC220V交流電的電源轉(zhuǎn)換器。
[0083] 車載逆變器的整個(gè)電路大體上可分為兩大部分，每部分各采用一只TL494或 KA7500芯片組成控制電路，其中第一部分電路的作用是將汽車電瓶等提供的12V直流電， 通過高頻PWM(脈寬調(diào)制）開關(guān)電源技術(shù)轉(zhuǎn)換成30kHz - 50kHz、220V左右的交流電；第 二部分電路的作用則是利用橋式整流、濾波、脈寬調(diào)制及開關(guān)功率輸出等技術(shù)，將30kHz? 50kHz、220V左右的交流電轉(zhuǎn)換成50Hz、220V的交流電。
[0084] 2.選用的車載逆變器
[0085] (1).車載逆變器選擇標(biāo)準(zhǔn)
[0086] 使用車載逆變器時(shí)，用電器的功率不可以超過車載逆變器的最大功率，否則會(huì)將 車載逆變器燒壞。根據(jù)表2中的信息，可以計(jì)算出伺服電動(dòng)缸和伺服驅(qū)動(dòng)器的最大總功 率：P# 十1!-1粟鵪響圓，計(jì)算結(jié)果p總為1282W。
[0087] (2).選用車載逆變器的產(chǎn)品介紹及技術(shù)參數(shù)
[0088] 選用weidier車載逆變器，產(chǎn)品的特點(diǎn)如下：
[0089] ①逆變器的轉(zhuǎn)換效率高，可達(dá)達(dá)90%以上。
[0090] ②內(nèi)部保護(hù)電路防止了電脈沖或電壓波動(dòng)的影響，能承受壓縮機(jī)、電視顯示器等 沖擊功率較大的用電器安全啟動(dòng)，電源開關(guān)可徹底切斷內(nèi)部電路，斷后可保護(hù)電瓶不受損 壞。
[0091] ③自我保護(hù)設(shè)計(jì)，當(dāng)電壓低于10V時(shí)，就會(huì)自動(dòng)關(guān)閉，保證了蓄電池有足夠的電能 啟動(dòng)車輛。
[0092] ④過熱或過載時(shí)會(huì)自動(dòng)關(guān)閉；恢復(fù)正常后又會(huì)自動(dòng)啟動(dòng)。
[0093] ⑤輸入輸出方式多樣：12V輸入、24V輸入、點(diǎn)煙器輸入、電瓶直接輸入；220V交流 輸出、110V交流輸出等。表2為該車載逆變器的技術(shù)參數(shù) ：
[0094] 表 2
[0095] Weidier車載逆變器 輸入電壓__DC10-15V__輸出電壓__AC220土 5%_ 輸出頻率__50HZ+2__低壓警報(bào)（空載）DC10. OV-11. 0V 低壓關(guān)閉電壓 DC10V 土 2V__高壓關(guān)閉電壓 DC15V 土 2V_ 無負(fù)載損耗__<〇· 3A__轉(zhuǎn)換效率__>95%_ USB輸出電壓 5V max 500mA 輸出功率 1500W
[0096](五）、壓力傳感器及數(shù)字壓力顯示器 [0097] 1.壓力傳感器
[0098] 從原理上分，目前的壓力傳感器主要分為應(yīng)變式傳感器、電容式傳感器和壓電式 傳感器等。從形狀上分，有餅形壓力傳感器、柱形壓力傳感器、S形壓力傳感器等。在該機(jī) 構(gòu)中，壓力傳感器要求連接在伺服電動(dòng)缸和機(jī)器人腳之間，而電動(dòng)伺服缸的推桿接頭為M10 的外螺紋，另一端要使用一個(gè)球鉸鉸接在機(jī)器人腳上。綜合以上對(duì)傳感器連接的要求，選用 S形應(yīng)變式壓力傳感器最為合理。表3為S形壓力傳感器的主要技術(shù)參數(shù)
[0099] 表 3
[0100] __主要技術(shù)指標(biāo)__ 〇-25 ?5000 kg 測(cè)量范圍-- 0-15?30 T 輸出兌敏度__1.5?2.0__mV/V_ 直線度 L__+Q.02； +0.05__%RS_ 滯后 Η__+0.02； +0.05__%RS_ 重復(fù)性 R__+0.02； +0. 05__%RS_ 丄作溫度__-10?+60___ 溫度補(bǔ)償范圍__室溫?+60___ 零點(diǎn)溫度影響__+〇 05__%F.S/10 °C_ 輸出溫度影響__+〇· 05__%F.S/10 °C_ 激勵(lì)電壓__12__VDC_ 絕緣電阻__2000__Μ Ω /1QQVDC_ 輸入電阻：鋼質(zhì)__380土 5__Ω_ ___400土 5__Ω_ 輸出電阻__350+2/350+5__Ω_
[0101] 零點(diǎn)輸出__0?土 1__%RS_ 安全過負(fù)荷率__120__%RS_
[0102] 2.數(shù)字壓力顯示器
[0103] 在該制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)工作過程中，有必要根據(jù)變化的制動(dòng)踏板行程顯示變化 的踏板力，從而得到制動(dòng)踏板行程-踏板力的曲線。數(shù)字壓力顯示器可以對(duì)來自壓力傳感 器的電信號(hào)進(jìn)行處理，把壓力值顯示在數(shù)字顯示屏上，滿足測(cè)量踏板力的要求。
[0104] 數(shù)字壓力顯示器的選擇標(biāo)準(zhǔn)：
[0105] (1).該壓力傳感器自帶信號(hào)放大器，故不需要另配壓力變送器，信號(hào)經(jīng)過放大后 滿量程輸出為1. 5mV-2. 0V，根據(jù)該輸出信號(hào)范圍選擇合適量程的數(shù)字壓力顯示器。
[0106] (2).該壓力傳感器為三線制傳感器，第一根線連接電源正極，第二根線也就是信 號(hào)線經(jīng)過儀器連接到電源負(fù)極，第三根線直接連接到電源的負(fù)極。相比于兩線制的接線方 式，三線制有線路電阻補(bǔ)償，可以消除引線電阻的影響，測(cè)量精度高于二線制。相比于四線 制，在滿足該機(jī)構(gòu)測(cè)量精度要求的同時(shí)三線制成本較低。根據(jù)該傳感器的接線方式選擇合 適的數(shù)字壓力顯示器。
[0107] 選擇的數(shù)字壓力顯示器型號(hào)為SP42-M2A，該數(shù)字壓力顯示器適用信號(hào)為2mV/V的 傳感器，上下限報(bào)警輸出。它輸入輸出采用接線端子，可靠方便，端子15與16接傳感器 電源線，端子1與3接傳感器信號(hào)線，0UT2為上限報(bào)警輸出，0UT1為下限報(bào)警輸出。
【權(quán)利要求】
1. 一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 主要由伺服電動(dòng)缸（7)、上支撐架（8)、下支撐架（9)、支撐架底板（10)、壓力傳感器 (11)、支撐梁（12)、球鉸（13)和機(jī)器人腳（17)組成； 所述伺服電動(dòng)缸（7)尾端通過軸承安裝在支撐梁（12)上，所述伺服電動(dòng)缸（7)前端與 壓力傳感器（11)的尾端通過螺紋連接；壓力傳感器（11)的前端與球鉸（13)連接，球鉸（13) 和機(jī)器人腳耳件（14)鉸接； 支撐梁（12)固定在上支撐架（8)上，上支撐架（8)和下支撐架（9)固定連接，下支撐架 (9)和支撐架底板（10)固定連接，支撐架底板（10)固定在汽車駕駛室底板上。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 所述伺服電動(dòng)缸（7)的尾端設(shè)有伺服電動(dòng)缸耳件（25)，伺服電動(dòng)缸耳件（25)上設(shè)有圓 孔，圓孔內(nèi)套有軸承（26)，支撐梁（12)穿過軸承（26)，伺服電動(dòng)缸（7)能夠繞著支撐梁（12) 轉(zhuǎn)動(dòng)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 所述伺服電動(dòng)缸（7)通過內(nèi)部滾珠螺桿（22)的旋轉(zhuǎn)推動(dòng)滾珠螺桿螺帽（23)向前運(yùn)動(dòng)， 滾珠螺桿螺帽（23)與伺服電動(dòng)缸推桿（18)相連，伺服電動(dòng)缸推桿（18)為一根外端部有一 段外螺紋的剛性桿件，伺服電動(dòng)缸推桿（18)被直線推出，完成工作需要的直線運(yùn)動(dòng)。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 所述機(jī)器人腳（17)由機(jī)器人腳耳件（14)和機(jī)器人腳踏板（15)組成，機(jī)器人腳耳件 (14)上設(shè)有通孔，所述球鉸（13)設(shè)有通孔，鉸制孔螺栓穿過二通孔，機(jī)器人腳耳件（14)垂 直固定在機(jī)器人腳踏板（15)上。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 上支撐架（8)設(shè)有通孔，支撐梁（12)穿過上支撐架（8)的通孔，上支撐架（8)上設(shè)有兩 根螺栓，用于夾緊支撐梁（12)。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 支撐梁（12)設(shè)有凹槽，上支撐架（8)設(shè)有凸緣，支撐梁（12)的凹槽與上支撐架（8)的 凸緣相對(duì)應(yīng)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 上支撐架（8)和下支撐架（9)中間均開有槽，上支撐架（8)的槽與下支撐架（9)的槽 位置部分重疊，槽孔中穿過螺栓，通過螺栓的壓緊力使上支撐架（8)和下支撐架（9)固定連 接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種汽車制動(dòng)機(jī)器人執(zhí)行機(jī)構(gòu)，其特征在于： 伺服電動(dòng)缸（7)的推力通過機(jī)器人腳（17)傳遞到制動(dòng)踏板（16)上，機(jī)器人腳踏板（15) 上開有四個(gè)槽，有四顆螺栓分別穿過槽孔，制動(dòng)踏板（16)和機(jī)器人腳踏板（15)被夾緊在螺 栓和螺母中間。
【文檔編號(hào)】G01M17/007GK203908780SQ201420169559
【公開日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年4月9日 優(yōu)先權(quán)日:2014年4月9日
【發(fā)明者】初亮, 朱鵬昊 申請(qǐng)人:吉林大學(xué)