0．引言

國內外對于汽車(chē)制動(dòng)機器人的研究很多，但一般駕駛員無(wú)法一同坐在車(chē)里，本研究旨在設計一種小型的，可以安裝在實(shí)車(chē)上進(jìn)行試驗的，使用方便可靠的制動(dòng)機器人執行機構。

1. 制動(dòng)機器人執行機構工作方式

該執行機構工作時(shí)應保證以下四點(diǎn)要求：

1. 踏板行程的精確控制，需要至少精確到 0.1mm；

2. 將制動(dòng)踏板踩到底的時(shí)間不得超過(guò) 0.2s ；

3. 電動(dòng)缸推進(jìn)的行程不能超過(guò)踏板的全行程；

4. 電動(dòng)缸提供的推力不能低于最大踏板力。

基于以上四點(diǎn)，將制動(dòng)機器人的執行機構工作方式設計如下：

圖 1 制動(dòng)機器人執行機構工作方式

2．驅動(dòng)原件選型

選擇伺服電動(dòng)缸作為制動(dòng)機器人的驅動(dòng)原件。伺服電動(dòng)缸的選用需要滿(mǎn)足三點(diǎn)要求： ①滿(mǎn)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。在ECE（聯(lián)合國歐洲經(jīng)濟委員會(huì )汽車(chē)法規）中對于普通乘用車(chē)制動(dòng)性能的要求里，汽車(chē)的最大踏板力應不高于 500N[1]。根據一般乘用車(chē)的設計經(jīng)驗， 制動(dòng)踏板的全行程不會(huì )超過(guò) 120mm[4]，空間的尺寸選擇將在第五部分說(shuō)明。

3．伺服驅動(dòng)器

伺服驅動(dòng)器是用來(lái)控制伺服電機的一種控制器， 其作用類(lèi)似于變頻器作用于普通交流馬達，屬于伺服系統的一部分，主要應用于高精度的定位系統。伺服驅動(dòng)器一般通過(guò)位置、 速度和力矩三種方式對伺服馬達進(jìn)行控制，實(shí)現高精度的傳動(dòng)系統定位。

5．制動(dòng)機器人執行機構的零部件設計

5.1 制動(dòng)機器人執行機構的效果圖

圖 2 為該執行機構的立體圖，伺服電動(dòng)缸尾端鉸接在支撐梁上，中間夾有滾珠軸承，電動(dòng)缸可以繞著(zhù)支撐梁旋轉。 伺服電動(dòng)缸前端通過(guò)壓力傳感器、 球鉸、 鉸制孔螺栓連接在機器人腳上，電動(dòng)缸的前端可以繞鉸制孔螺栓轉動(dòng)。機器人腳通過(guò) 4 個(gè) M8的螺栓壓緊在制動(dòng)踏板上， 不能在制動(dòng)踏板平面內移動(dòng)。 支撐梁由兩個(gè)高度可調的支撐架支撐， 它被上支撐架夾緊，不能繞自身的軸心旋轉。上、下兩個(gè)支撐架由若干個(gè)螺栓夾緊在一起，共同支撐整個(gè)執行機構。下支撐架和下支撐架底板焊接在一起，成 90。 角。兩個(gè)下支撐架底板分別由4 個(gè)M8螺栓連接在汽車(chē)駕駛室的地板上，亦即連接在承載式車(chē)身上。

5.2 上支撐架

上支撐架起到夾緊支撐梁和支撐整個(gè)機構的作用， 上支撐架夾使用 8.8 級 M8x1.0 螺栓緊支撐梁。

5.3 下支撐架

下支撐架上端使用螺栓與上支撐架夾緊，與上支撐架一起調節支撐架的總高度。下端焊接在支撐架底板上，共同固定在汽車(chē)駕駛室地板上。

5.5 機器人腳

機器人腳和制動(dòng)踏板固連在一起， 它的功用是將伺服電動(dòng)缸的推力傳遞到制動(dòng)踏板上。機器人腳由踏板和耳件兩部分焊接而成。

6．制動(dòng)機器人執行機構的空間校核

6.1 制動(dòng)機器人執行機構的空間計算

該執行機構的空間布置主要應滿(mǎn)足以下兩點(diǎn)：

(1). 將整套機構放置在駕駛室座椅前，機構與制動(dòng)踏板連接后不與車(chē)內任何零部件產(chǎn)生干涉。

(2). 機構工作時(shí)不妨礙駕駛員操控車(chē)輛。圖 3 為該機構工作始、末位置簡(jiǎn)化后的側視圖：

圖中各參數的意義分別為： α： 制動(dòng)踏板轉過(guò)的角度 ；β： 初始時(shí)踏板與地面的角度 ；β′： 末位置踏板與地面的角度 ；λ1：初始時(shí)伺服電動(dòng)缸與地面所成角度 ；λ2：末位置伺服電動(dòng)缸與地面所成角度 ；θ：初始時(shí)電動(dòng)缸絲杠與制動(dòng)踏板所成角度 ；θ′： 末位置電動(dòng)缸絲杠與制動(dòng)踏板所成角度； h1: 初始時(shí)制動(dòng)踏板離地高度； h3: 末位置制動(dòng)踏板離地高度；h2： 除支撐架 h1 外剩余高度； L 總 ： 機構電動(dòng)缸絲杠方向總長(cháng)度； R：制動(dòng)踏板旋轉半徑。