摘要

在AGV项目中，许多工程师会将更多精力放在驱动电机、减速机、控制算法及导航精度上，而容易忽视底盘结构设计的重要性。事实上，对于采用四舵轮四驱结构的AGV而言，悬架不仅影响整车通过性，更直接关系到轮载均衡、转向阻力、电机负载以及整车运行可靠性。

本文结合江苏亿控智能一个真实客户案例，详细分析了四轮AGV因未配置悬架而导致轮载失衡、转向电流异常升高的原因，并通过现场测试验证了问题根源，希望为AGV底盘设计提供参考。

项目背景

某客户开发一款重载AGV，整车采用四轮驱动、四轮转向结构，四套驱动单元均选用亿控智能 TEC310立式舵轮，整车未配置辅助轮，同时取消了舵轮悬架机构。

TEC310立式舵轮具有高承载、高精度转向、结构紧凑等特点，可广泛应用于重载AGV、AMR、潜伏机器人及工业移动机器人等场景。

项目调试阶段，设备一直在客户工厂内进行测试。由于现场地面平整，AGV运行稳定，转向顺畅，因此客户认为没有必要增加悬架结构。

在现场沟通时，我们建议保留舵轮悬架设计，以提高整车对终端工况的适应能力。但由于调试效果良好，客户最终仍采用了无悬架方案。

事实证明，看似节省了一部分结构成本，却为后续现场运行埋下了隐患。

终端现场出现异常

设备交付终端客户后，很快反馈出现了一系列问题：

• AGV原地转向困难；
• 部分位置甚至无法完成转向；
• 转向驱动器频繁达到80A限流；
• 转向电机明显发热；
• 长时间运行后整车效率下降。

客户第一时间怀疑是转向动力不足，并提出希望更换更大功率的转向电机，或者采用减速比更大的转向减速机。

从表面现象来看，这种判断似乎合理。

毕竟，"电流达到上限仍然转不动"，很容易让人联想到电机扭矩不足。

然而，我们认为，真正的问题未必出在动力系统。

现场勘察发现异常

工程师赶赴终端现场后，对整车进行了全面检查。

整车四套TEC310立式舵轮呈标准四角布置，其中：

• 1号与4号为一组对角轮；
• 2号与3号为另一组对角轮。

仔细观察后发现，终端现场的地面平整度明显低于客户调试现场。

更重要的是，1号和4号舵轮轮胎压缩变形明显大于另外两只舵轮。

这一现象意味着：

四个舵轮并没有均匀承载整车重量。

由于局部地面高低差，导致一组对角轮承担了更多垂直载荷，而另一组对角轮负载明显减小。

对于没有悬架的四轮AGV来说，这种情况十分典型。

电流测试验证了我们的判断

为了进一步验证分析结果，我们同步监测了四套TEC310立式舵轮的转向电流。

首先，在AGV无法顺利转向的位置进行测试。

测试发现：

一组对角轮转向电流迅速达到驱动器80A限流值，但舵轮依然无法完成转向。

随后，我们将AGV移动到能够正常转向的位置再次测试。

结果显示：

• 1号、4号舵轮启动电流约70～80A；
• 2号、3号舵轮启动电流仅为5～15A；
• 四个舵轮总启动电流约170～180A。

这一组数据非常关键。

如果真的是转向电机功率不足，那么四个舵轮应当同时接近驱动器限流值。

然而实际情况却完全不同。

只有一组对角轮长期处于高负载状态，而另一组电流始终较低。

这说明，问题并非动力配置不足，而是轮载分布严重失衡。

为什么没有悬架会导致转向困难？

很多工程师认为，四个车轮自然能够共同承担整车重量。

理论上确实如此。

但实际工况远比实验室复杂。

终端现场的地面不可避免地存在高低差，当AGV驶入局部不平区域时，车架会发生轻微扭转。

对于没有悬架的四轮结构而言，车架几乎无法补偿这种地面误差。

最终便形成了典型的"对角轮受力"现象：

• 一组对角轮承受绝大部分重量；
• 另一组对角轮负载明显减小；
• 高负载舵轮的轮胎变形增大；
• 转向阻力迅速增加；
• 转向电流持续升高；
• 电机温升增加，严重时甚至无法完成转向。

因此，看似是"电机转不动"，实际上是轮载失衡导致的机械阻力过大。

数据计算更加直观

假设转向驱动力与电流近似成正比。

现场测试中，两组对角轮平均转向电流约分别为：

• 第一组：10A；
• 第二组：80A。

则对应承载比例约为：

第一组：

总载荷 × 10 ÷ (10 + 80) ≈11%

第二组：

总载荷 × 80 ÷ (10 + 80) ≈89%

换句话说，两组对角轮实际承载比例已经接近1：8。

而当车辆完全无法转向时，这种轮载失衡只会更加严重。

这一结果也充分说明，影响转向性能的关键因素并不是电机输出能力，而是轮载是否均衡。

解决方案

确认问题根源后，我们并没有更换更大功率的转向电机，也没有修改TEC310立式舵轮的配置，更没有调整减速机参数。

整改方案只有一项：

为四套TEC310立式舵轮增加悬架机构。

增加悬架后，车体能够主动补偿地面起伏，使四个舵轮始终保持更加均衡的接地压力。

整改完成后再次测试：

• AGV原地转向恢复正常；
• 转向电流明显下降；
• 电机温升恢复正常；
• 整车运行稳定可靠。

整个项目无需更换任何动力部件，仅通过优化底盘结构设计，便彻底解决了现场问题。

工程经验总结

很多AGV项目在研发阶段表现良好，却在终端现场暴露问题，并非驱动系统性能不足，而是设计工况与实际工况之间存在差异。

对于四轮四舵轮AGV而言，轮载均衡能力往往比单纯提高电机功率更加重要。

如果仅依据实验室或客户调试现场的平整地面完成设计验证，很容易低估终端现场复杂工况带来的影响。

本案例表明，即使地面只有轻微起伏，没有悬架的四轮结构也可能导致两组对角轮承载严重失衡，从而引发转向电流升高、电机发热、转向失败等一系列问题。

因此，在四舵轮AGV设计过程中，我们建议：

• 不要仅依据调试现场工况决定是否取消悬架；
• 应按照终端现场最不利工况进行轮载分析；
• 四轮无悬架结构建议按极端工况进行受力校核，而不仅仅依据理论均载计算；
• 对于重载AGV及长期连续运行设备，建议优先采用带悬架的驱动单元设计，以提升轮载均衡能力和整车可靠性。

悬架并不是一项可有可无的附加配置，而是保障AGV长期稳定运行的重要组成部分。

对于移动机器人底盘而言，一套合理的悬架设计，往往比盲目提高电机功率更加有效。