自動駕駛叉車無法啟動故障診斷與分析

【摘 要】文章首先從叉車自動駕駛系統(tǒng)的組成與工作原理入手，然后對自動駕駛叉車無法啟動故障的原因進行重點分析，并結合實訓操作，對故障診斷的基本檢測流程進行介紹，最后結合實際案例，按照檢測流程對故障現(xiàn)象進行排除。希望對叉車維修人員的實際操作有所幫助。

【關鍵詞】自動駕駛;叉車;電源系統(tǒng);故障診斷

中圖分類號：U469.7 文獻標識碼：B 文章編號：1003-8639（ 2024 ）09-0088-03

Fault Diagnosis and Analysis of Automated Forklift Cannot be Started

LU AO，LU Zirang

（Hunan Sany Polytechnic，Changsha 410000，China）

【Abstract】This paper starts with the composition and working principle of the automatic driving system of forklift truck，and then analyzes the reasons for the failure of the automatic driving forklift truck，and introduces the basic detection process of fault diagnosis combined with practical training operation. Finally，the fault phenomenon is eliminated according to the detection process combined with actual cases. Hope to help the actual operation of forklift maintenance personnel.

【Key words】automatic driving;forklift;power supply system;fault diagnosis

1 系統(tǒng)組成與工作原理

叉車自動駕駛的核心體系可分為感知系統(tǒng)、決策系統(tǒng)、執(zhí)行系統(tǒng)3個層次，如圖1所示。

1.1 感知系統(tǒng)

自動駕駛車的感知系統(tǒng)主要由多種傳感器組成，包括激光雷達、高清攝像頭、組合慣導、超聲波雷達等，其工作原理主要包括環(huán)境信息的獲取、預處理、特征提取和目標識別等。感知系統(tǒng)結構如圖2所示。

1）環(huán)境信息獲取。感知系統(tǒng)通過各類傳感器獲取車輛周圍的環(huán)境信息，包括距離、速度、方向、圖像等，這些信息是自動駕駛汽車進行決策的基礎。

2）預處理。由于傳感器采集到的原始數(shù)據(jù)可能受到噪聲、干擾等因素的影響，因此需要進行預處理以提高數(shù)據(jù)質量。預處理包括濾波、去噪、校準等操作，以確保后續(xù)處理的準確性。

3）特征提取。在預處理的基礎上，感知系統(tǒng)進一步提取環(huán)境信息的特征。例如通過分析圖像中的邊緣、紋理等特征，可以識別出行人、車輛等目標。通過分析雷達數(shù)據(jù)的回波特征，可以獲取物體的距離和速度等信息。

4）目標識別。感知系統(tǒng)利用機器學習、深度學習等技術對提取的特征進行分析和分類，實現(xiàn)對目標物體的識別。通過訓練大量的樣本數(shù)據(jù)，感知系統(tǒng)可以逐漸學會識別各種不同類型的物體，并準確判斷其位置、速度和運動軌跡。

1.2 決策系統(tǒng)

自動駕駛叉車決策系統(tǒng)主要為計算平臺。根據(jù)收集的環(huán)境信息做出正確的決策，以確保叉車的安全、高效運行。

1）傳感器與數(shù)據(jù)收集。自動駕駛叉車的決策系統(tǒng)首先依賴于多種傳感器來收集環(huán)境數(shù)據(jù)。這些傳感器包括激光雷達、攝像頭、超聲波傳感器等，用于獲取叉車周圍的距離、障礙物、道路標志等信息。

2）數(shù)據(jù)處理與分析。收集到的原始數(shù)據(jù)需要經(jīng)過預處理和分析，以消除噪聲和干擾，提取出對決策有用的信息。這一步通常涉及數(shù)據(jù)清洗、濾波、特征提取等技術。

3）決策算法設計。決策算法是自動駕駛叉車決策系統(tǒng)的核心。它基于機器學習、深度學習等技術，通過訓練和優(yōu)化，使叉車能夠在不同場景下做出合理的決策。

4）環(huán)境感知與識別。環(huán)境感知與識別是決策系統(tǒng)的重要環(huán)節(jié)。通過對傳感器數(shù)據(jù)的解析，系統(tǒng)能夠識別出道路、障礙物、行人等關鍵元素，并理解它們之間的相對位置和動態(tài)變化。

5）行為規(guī)劃與選擇?；诃h(huán)境感知的結果，決策系統(tǒng)需要規(guī)劃出叉車的行駛路徑和動作序列。這通常涉及到路徑規(guī)劃、速度控制、避障等多個方面，以確保叉車的行駛安全。

6）控制執(zhí)行與反饋。決策系統(tǒng)最終需要通過控制執(zhí)行機構來驅動叉車按照規(guī)劃好的路徑和動作運行。同時，系統(tǒng)還需要接收來自執(zhí)行機構的反饋，以便在必要時調整決策。

7）系統(tǒng)集成與優(yōu)化。自動駕駛叉車決策系統(tǒng)需要與其他系統(tǒng)（如導航系統(tǒng)、動力系統(tǒng)、傳感器系統(tǒng)等）進行集成，以實現(xiàn)整體的最優(yōu)性能。此外，通過不斷優(yōu)化算法和參數(shù)，可以提高決策系統(tǒng)的性能和魯棒性。

8）安全機制與保障。在自動駕駛叉車的決策系統(tǒng)中，安全是首要考慮的因素。因此，需要設計一系列安全機制和保障措施，如緊急制動、避障策略等，確保叉車在突發(fā)情況下的行駛安全。

1.3 執(zhí)行系統(tǒng)

自動駕駛叉車執(zhí)行系統(tǒng)集成了線控轉向、線控制動、線控驅動等。執(zhí)行系統(tǒng)結構如圖3所示。

1）線控轉向系統(tǒng)。線控轉向系統(tǒng)負責執(zhí)行決策系統(tǒng)發(fā)出的轉向指令。該系統(tǒng)通過電子控制單元ECU接收轉向指令，并通過電機和傳動機構驅動轉向機構，實現(xiàn)叉車的轉向操作。線控轉向系統(tǒng)具有響應速度快、控制精度高等特點，能夠確保叉車在行駛過程中穩(wěn)定、準確地執(zhí)行轉向動作。

2）線控制動系統(tǒng)。線控制動系統(tǒng)負責實現(xiàn)叉車的制動功能。該系統(tǒng)通過電子制動器或電動助力制動器，根據(jù)決策系統(tǒng)的指令對叉車進行制動控制。線控制動系統(tǒng)具有制動響應迅速、制動力調節(jié)精確等優(yōu)點，能夠在緊急制動或避障時提供可靠的制動支持。

3）線控驅動系統(tǒng)。線控驅動系統(tǒng)負責控制叉車的驅動電機，實現(xiàn)加速、減速和行駛等動作。該系統(tǒng)根據(jù)決策系統(tǒng)的指令，通過電子控制單元對驅動電機進行精確控制，確保叉車按照規(guī)劃好的路徑和速度行駛。

2 檢修流程

自動駕駛叉車無法啟動的故障原因主要有：蓄電池故障、電源開關故障、急停開關故障及設備供電線路與信號線束異常。以下為檢修流程和故障排除方法。

2.1 故障排查流程

1）檢查蓄電池電量是否正常，如圖4所示。

2）測量蓄電池輸出電壓，如圖5所示。

3）測量點火開關，如圖6所示。

4）檢查供電線路（圖7）與信號線路。

2.2 故障排除方法

1）設備電量異常。當檢查車輛出現(xiàn)電量異常時，連接充電器進行充電。

2）蓄電池輸出電壓異常。按下電源開關，測量蓄電池輸出電壓，無電壓，故障為蓄電池時應更換，故障為控制信號線束時應修復。

3）點火開關異常。接通點火開關，測量為無窮大時，更換點火開關。

4）供電線路異常。測量供電電路電壓（圖8），無電壓則修復電路。

5）信號線路異常。測量CAN信號終端電阻（圖9），電阻為無窮大時應修復線束。

3 案例分析

3.1 故障現(xiàn)象

故障車進行過教學使用。2024年3月在校園內進行自動駕駛叉車自動駕駛演示，當叉車自動駕駛啟動時，叉車無反應，需要進行電源系統(tǒng)檢查。經(jīng)過分析后，首先進行初步檢查，發(fā)現(xiàn)無啟動現(xiàn)象，說明車輛本身無電源故障，故障可能在蓄電池本身與電路方面。

3.2 故障原因分析

根據(jù)之前的維修經(jīng)驗，叉車無法啟動的原因主要有：蓄電池故障、電源電路故障、CAN信號線束故障。

3.3 故障診斷與排除

1）連接供電線束。連接充放電口，接通電源開關，測量電池輸出電壓，發(fā)現(xiàn)無電壓。供電電路如圖10所示。

2）檢查電源控制線束。拆下充放電口，測量控制線束正負極（圖11），發(fā)現(xiàn)正負極線束導通，正常。

3）檢查CAN線束故障。測量CAN-H、CAN-L終端電阻（圖12），測量值為無窮大，異常，測量CAN-H、CAN-L線束，發(fā)現(xiàn)CAN-H線束無窮大。

4）故障排除。通過以上檢測，故障原因為充放電口CAN-H線束針腳脫落，修復CAN-H線束（圖13），故障排除。

4 結論

本課題對自動駕駛叉車無法啟動的問題進行了深入診斷與分析，并找到明確的故障原因，利用理論結合實際案例的方法，對故障檢修相關理論和流程進行驗證，希望對維修人員的維修工作有所幫助，同時建議在實際應用中，加強對設備的日常維護和保養(yǎng)，確保叉車的穩(wěn)定運行。

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（編輯 凌 波）

作者簡介盧自讓，高級技師，主要從事智能網(wǎng)聯(lián)汽車技術相關的工作;胡浩然，副教授，高級工程師，碩士，主要從事電氣工程教學方面的工作。