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贡献者：xqh0813 浏览：1533次 创建时间：2009-08-22
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制动器就是刹车设备。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。有些制动器已标准化和系列化，并由专业工厂制造以供选用。
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1 简介
2 分类
3 制动系的功用
4 鼓式制动器
5 盘式制动器
6 工作原理
7 维护
8 发展
9 相关词条
10 参考资料
制动器-简介
盘式制动器
制动器就是刹车。是使机械中的运动件停止或减速的机械零件。俗称刹车、闸。制动器主要由制动架、制动件和操纵装置等组成。有些制动器还装有制动件间隙的自动调整装置。为了减小制动力矩和结构尺寸，制动器通常装在设备的高速轴上，但对安全性要求较高的大型设备(如矿井提升机、电梯等)则应装在靠近设备工作部分的低速轴上。有些制动器已标准化和系列化，并由专业工厂制造以供选用。
制动器分为行车制动器（脚刹），驻车制动器（手刹）。在行车过程中，一般都采用行车制动（脚刹），便于在先进的过程中减速停车，不单是使汽车保持不动。若行车制动失灵时才采用驻车制动。当车停稳后，就要使用驻车制动（手刹），防止车辆前滑和后溜。停车后一般除使用驻车制动外，上坡要将档位挂在一档（防止后溜），下坡要将档位挂在倒档（防止前滑）。
使机械运转部件停止或减速所必须施加的阻力矩称为制动力矩。制动力矩是设计、选用制动器的依据，其大小由机械的型式和工作要求决定。制动器上所用摩擦材料（制动件）的性能直接影响制动过程，而影响其性能的主要因素为工作温度和温升速度。摩擦材料应具备高而稳定的摩擦系数和良好的耐磨性。摩擦材料分金属和非金属两类。前者常用的有铸铁、钢、青铜和粉末冶金摩擦材料等，后者有皮革、橡胶、木材和石棉等。
制动器-分类
制动器
制动器可以分为摩擦式和非摩擦式两大类。
①摩擦式制动器。靠制动件与运动件之间的摩擦力制动。按制动件的结构形式又可分为外抱块式制动器、内张蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器等；按制动件所处工作状态还可分为常闭式制动器（常处于紧闸状态，需施加外力方可解除制动）和常开式制动器（常处于松闸状态，需施加外力方可制动）；按操纵方式也可分为人力、液压、气压和电磁力操纵的制动器。制动器的结构型式。
②非摩擦式制动器。主要有磁粉制动器（利用磁粉磁化所产生的剪力来制动）、磁涡流制动器（通过调节励磁电流来调节制动力矩的大小）以及水涡流制动器等。
按制动件的结构形式又可分为外抱块式制动器、内张蹄式制动器、带式制动器、盘式制动器等；
按制动件所处工作状态还可分为常闭式制动器（常处于紧闸状态，需施加外力方可解除制动）和常开式制动器(常处于松闸状态，需施加外力方可制动)；
按操纵方式也可分为人力、液压、气压和电磁力操纵的制动器。
按制动系统的作用制动系统可分为行车制动系统、驻车制动系统、应急制动系统及辅助制动系统等。上述各制动系统中，行车制动系统和驻车制动系统是每一辆汽车都必须具备的。
按制动操纵能源制动系统可分为人力制动系统、动力制动系统和伺服制动系统等。以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系统称为人力制动系统；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的系统称为动力制动系统；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系统称为伺服制动系统或助力制动系统。
按制动能量的传输方式制动系统可分为机械式、液压式、气压式、电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系称为组合式制动系统。
制动器-制动系的功用
盘式制动器的位置
使行驶中的汽车减速甚至停车，使下坡行驶的汽车的速度保持稳定，以及使已停驶的汽车保持不动，这些作用统称为制动；汽车上装设的一系列专门装置，以便驾驶员能根据道路和交通等情况，借以使外界（主要是路面）在汽车某些部分（主要是车轮）施加一定的力，对汽车进行一定程度的制动，这种可控制的对汽车进行制动的外力称为制动力；这样的一系列专门装置即称为制动系。
这种用以使行驶中的汽车减速甚至停车的制动系称为行车制动系；用以使已停驶的汽车驻留原地不动的装置，称为驻车制动系。这两个制动系是每辆汽车必须具备的。
任何制动系都具有以下四个基本组成部分：
1）供能装置，包括供给、调节制动所需能量以及改善传能介质状态的各种部件。
2）控制装置，包括产生制动动作和控制制动效果的各种部件。
3）传动装置，包括将制动能量传输到制动器的各个部件
4）制动器，产生阻碍车辆的运动或运动趋势的力（制动力）的部件，其中包括辅助制动系中的缓速装置。
按制动能源来分类，行车制动系可分为，以驾驶员的肌体作为唯一制动能源的制动系称为人力制动系；完全靠由发动机的动力转化而成的气压或液压形式的势能进行制动的则是动力制动系，其制动源可以是发动机驱动的空气压缩机或油泵；兼用人力和发动机动力进行制动的制动系称为伺服制动系。
驻车制动系可以是人力式或动力式。专门用于挂车的还有惯性制动系和重力制动系。
按照制动能量的传输方式，制动系可分为机械式、液压式、气压式和电磁式等。同时采用两种以上传能方式的制动系可称为组合式制动系。
制动器-鼓式制动器
盘式制动器的部件
鼓式制动也叫块式制动，是靠制动块在制动轮上压紧来实现刹车的。鼓式制动是早期设计的制动系统，其刹车鼓的设计1902年就已经使用在马车上了，直到1920年左右才开始在汽车工业广泛应用。现在鼓式制动器的主流是内张式，它的制动块(刹车蹄)位于制动轮内侧，在刹车的时候制动块向外张开，摩擦制动轮的内侧，达到刹车的目的。相对于盘式制动器来说，鼓式制动器的制动效能和散热性都要差许多，鼓式制动器的制动力稳定性差，在不同路面上制动力变化很大，不易于掌控。而由于散热性能差，在制动过程中会聚集大量的热量。制动块和轮鼓在高温影响下较易发生极为复杂的变形，容易产生制动衰退和振抖现象，引起制动效率下降。另外，鼓式制动器在使用一段时间后，要定期调校刹车蹄的空隙，甚至要把整个刹车鼓拆出清理累积在内的刹车粉。当然，鼓式制动器也并非一无是处，它造价便宜，而且符合传统设计。
鼓式刹车优点：自刹作用，鼓式刹车有良好的自刹作用，由于刹车来令片外张，车轮旋转连带着外张的刹车鼓扭曲一个角度(当然不会大到让你很容易看得出来)刹车来令片外张力(刹车制动力)越大，则情形就越明显，因此，一般大型车辆还是使用鼓式刹车，除了成本较低外，大型车与小型车的鼓刹，差别可能祗有大型采气动辅助，而小型车采真空辅助来帮助刹车。成本较低：鼓式刹车制造技术层次较低，也是最先用于刹车系统，因此制造成本要比碟式刹车低。
鼓式刹车缺点：由于鼓式刹车刹车来令片密封于刹车鼓内，造成刹车来令片磨损后的碎削无法散去，影响刹车鼓与来令片的接触面而影响刹车性能。鼓刹最大的缺点是下雨天沾了雨水后会打滑，造成刹车失灵这才是其最可怕的。
制动器-盘式制动器
盘式制动器的通风孔
碟式制动器盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。其固定元件则有着多种结构型式，大体上可分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有2～4个。这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器。另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形，制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，这种制动器称为全盘式制动器。钳盘式制动器过去只用作中央制动器，但愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器。
1、盘式制动器。碟式制动器盘式制动器摩擦副中的旋转元件是以端面工作的金属圆盘，被称为制动盘。其固定元件则有着多种结构型式，大体上可分为两类。一类是工作面积不大的摩擦块与其金属背板组成的制动块，每个制动器中有2～4个。这些制动块及其促动装置都装在横跨制动盘两侧的夹钳形支架中，总称为制动钳。这种由制动盘和制动钳组成的制动器称为钳盘式制动器。另一类固定元件的金属背板和摩擦片也呈圆盘形，制动盘的全部工作面可同时与摩擦片接触，这种制动器称为全盘式制动器。钳盘式制动器过去只用作中央制动器，但目前则愈来愈多地被各级轿车和货车用作车轮制动器。全盘式制动器只有少数汽车(主要是重型汽车)采用为车轮制动器。这里只介绍钳盘式制动器。钳盘式制动器又可分为定钳盘式和浮钳盘式两类。
2、定钳盘式制动器。跨置在制动盘1上的制动钳体5固定安装在车桥6上，它不能旋转也不能沿制动盘轴线方向移动，其内的两个活塞2分别位于制动盘1的两侧。制动时，制动油液由制动总泵(制动主缸)经进油口4进入钳体中两个相通的液压腔中，将两侧的制动块3压向与车轮固定连接的制动盘1，从而产生制动。
这种制动器存在着以下缺点：油缸较多，使制动钳结构复杂；油缸分置于制动盘两侧，必须用跨越制动盘的钳内油道或外部油管来连通，这使得制动钳的尺寸过大，难以安装在现代化轿车的轮辋内；热负荷大时，油缸和跨越制动盘的油管或油道中的制动液容易受热汽化；若要兼用于驻车制动，则必须加装一个机械促动的驻车制动钳。
3、浮钳盘式制动器。制动钳体2通过导向销6与车桥7相连，可以相对于制动盘1轴向移动。制动钳体只在制动盘的内侧设置油缸，而外侧的制动块则附装在钳体上。制动时，液压油通过进油口5进入制动油缸，推动活塞4及其上的摩擦块向右移动，并压到制动盘上，并使得油缸连同制动钳体整体沿销钉向左移动，直到制动盘右侧的摩擦块也压到制动盘上夹住制动盘并使其制动。与定钳盘式制动器相反，浮钳盘式制动器轴向和径向尺寸较小，而且制动液受热汽化的机会较少。此外，浮钳盘式制动器在兼充行车和驻车制动器的情况下，只须在行车制动钳油缸附近加装一些用以推动油缸活塞的驻车制动机械传动零件即可。浮钳盘式制动器逐渐取代了定钳盘式制动器。
盘式制动器的特点：
盘式制动器与鼓式制动器相比，有以下优点：一般无摩擦助势作用，因而制动器效能受摩擦系数的影响较小，即效能较稳定；浸水后效能降低较少，而且只须经一两次制动即可恢复正常；在输出制动力矩相同的情况下，尺寸和质量一般较小；制动盘沿厚度方向的热膨胀量极小，不会象制动鼓的热膨胀那样使制动器间隙明显增加而导致制动踏板行程过大；较容易实现间隙自动调整，其他保养修理作业也较简便。对于钳盘式制动器而言，因为制动盘外露，还有散热良好的优点。盘式制动器不足之处是效能较低，故用于液压制动系统时所需制动促动管路压力较高，一般要用伺服装置。
制动器-工作原理
带有停车制动器的盘式制动器
1.制动过程
正常行驶时，制动器中驱动轮糓(即车轮)在轴承的支撑下绕车轴旋转，同时通过变速转换单元(dogshift)将扭矩传递給转子，使其随驱动轮毂旋转。其余组件，如壳体，气室薄膜，隔热盘，内磨擦块，外磨擦块，弹性制动组件，松紧调节器，磨损显示器等组件，均通过前盖和壳体固定在车轴上，形成静止状态。刹车时，气泵的供气进入气室，使气室中的响应薄膜膨胀推动内磨擦块组件，产生磨擦扭矩使转子减速。在磨擦扭矩的作用下变速转换单元(dogshift)响应转子的速度变化，其特殊的曲面斜槽结构在与驱动轮毂上滚柱销的相互运动中带动转子向外磨擦块组件方向移动，直至与外磨擦块接触，使内外磨擦块同时挤压转子，产生更大的磨擦扭矩来实现车轮的制动。这种磨擦扭矩由内外各5片呈360°环状分部的磨擦块来均分，在转子上达到最大的磨擦面积，使制动时磨擦受力平稳有效。
2.弹性制动组件和松紧调节器制动器中气室薄膜组件：
弹性制动组件和松紧调节器形成相互反馈的制动补偿和磨擦间隙调整系统。弹性制动组件的主要功能是起停车制动作用。
2.1.刹车时，隔热盘在气室薄膜膨胀的作用下挤压磨擦块组件，并带动松紧调节器的传动轴向转子方向位移，由于松紧调节器中螺旋棘齿套与数个导向螺旋棘齿间特殊的啮合齿形，当松紧调节器在轴向力的作用下内部离合器合上后，这种特殊的啮合齿形将轴向运动转换为旋转运动，这时其传动轴上的齿轮与相配合的移动滑道组件上齿圈啮合旋转，通过调整移动滑道的滑动斜面来随机调整预先设定的磨擦块与转子间的间隙，使刹车达到适当的松紧程度。
2.2.停车时供气停止，活塞组件中空气压力变小，在弹性制动组件中碟形弹簧弹性力的作用下，弹性制动器中伸出的10根顶杆顶隔热盘，使其向转子方向位移，在隔热盘移动时也同时给出松紧调节器传动轴的轴向位移量，使松紧调节器如2.1节所述产生自动调整磨擦块与转子间隙的作用。同时顶杆也同样通过顶隔热盘来推动磨擦块实行停车时的制动作用。另外，在行驶中如进气压力降至一定值时，弹性制动组件中的顶杆在碟形弹簧的作用下通过顶隔热盘来推动磨擦块实行制动。在制动气压不足时，起补偿制动的保险作用。
3.磨损显示器当制动器中磨擦块磨损时，与磨损显示器传动轴齿轮相啮合的移动滑道组件齿圈和隔热盘带动磨损显示器上传动轴位移，拉动磨损显示器上柱塞帽内缩。根据磨损显示器壳体上的台阶标示，能够在制动器外部便利地观察出磨擦块磨损状态，利于维护和调换磨擦块组件。
4.快速释放阀刹车时，进气压力大推动快速释放阀中膜片盖住排气口，使之不能排气，当进气停止时或气室压力过高时，回气流将膜片抬起，使其快速释放气体，保证制动器的安全性。
制动器-维护
盘式制动器衬块
1．保持钳盘式液压制动器总成特别是制动盘和制动衬片表面的清洁，使整个制动器运用自如，灵活可靠，清洁干净。
2．经常观察油池中制动液的存量，当液面低于标志线时，应及时加入原装牌号清洁的制动液，使其高度高于标志线3~5毫米。绝不允许混加其它牌号的制动液。加完后，应打开放气嘴排气后再固紧使用。
3．定期检查（一般在行驶6000公里以上）制动盘厚度。当制动盘磨损后的厚度小于规定值时必须更换制动盘。
4．在使用中，制动衬片表面不允许沾附油脂或制动液，并定期检查衬片厚度，其厚度小于规定值时，应更换动衬片。
5．总泵、分泵活塞处渗漏油时，必须更换密封圈。应特别注意，新密封圈必须先在制动液中浸泡75小时以上后再换上，不能取来就装配使用。清洗油缸或活塞时，必须使用洒精溶液，不允许用汽油或其它矿物油液。
制动器-发展
盘式制动器检查孔
未来制动器--测控一体化制动控制
测控一体化制动控制系统（SBC）是充满创意的电子控制式制动系统，奔驰公司将把它安装在未来的乘用车上。与奔驰公司创造的ABS、ASR、ESP以及制动辅助系统（BrakeAssist）一脉相承，这种系统将成为提高汽车驾驶安全性的一个新里程碑。
SBC就是使用电子脉冲，将驾驶员的制动命令传递到一个微处理器中，由它同步处理各种不同传感器信号，并根据特定行驶状态计算每一个车轮的最优制动力。这样，当在拐弯或者湿滑路面上制动时，SBC能提供比传统制动系统更好的主动安全性。SBC系统的高压储能及电控阀装置能保证最大制动压力更快产生作用。另外，该系统提供的附加功能能减少驾驶员驾车中的操作强度。如交通拥挤辅助功能：在走走停停的交通状态下，汽车可以在驾驶员松开加速踏板时自动制动。它的柔和停车功能则可以让汽车在城市交通中特别柔和而平顺地停下来。
测控一体化的电控制动系统将随着电控悬架系统的问世而出现。梅赛德斯-奔驰和博世公司已经在这个发展项目上开始进行合作，并以“测控一体化制动控制系统（或者简称为SBC）”为名，进行批量生产。
测控一体化制动控制系统将传统的液力制动系统转变为更强大的机电一体化系统。它的微处理器被集成到车辆的数据网络中，并且能够处理从不同电子控制装置传来的信息。通过这种方法，电子脉冲和传感器信号就可以很快地转换成制动信号，从而给驾驶员带来显著的安全感和舒适感。
制动踏板：电子式代替真空式
在未来测控一体化的电控制动系统中，电子元件将替代当前制动系统中大量使用的机械元件，调压器也不再需要，取而代之的是用传感器来测量制动主缸内的压力以及制动踏板运动的速度，并将这些数据用电子脉冲的形式传送到SBC的处理器中。
为了让驾驶员能够有相似的制动感觉，工程师们开发了一个特别的仿真器，将它连接到前后制动主缸上，用弹簧力和液压力来推动制动踏板。也就是说：在制动过程中，执行元件是完全和系统的其余部分断开的，它只负责记录发出的任何制动命令。只有出现严重错误或12V车辆电池内发生问题时，SBC才会自动使用前后制动主缸，并在制动踏板和前轮制动器之间迅速建立液力联系，以保证车辆安全减速。
控制装置：每个车轮的压力调节器
已将鼓安装到位的鼓式制动器
中心控制装置是电子式液力制动器的中心部分。这是机械学与电子学相互作用并发挥其最大优势的地方--微处理器、软件、传感器、阀门和电动泵联合在一起，以实现高效的动态制动管理：
除了接收制动踏板运动有关的数据外，SBC处理器还接收来自其它电子辅助系统的传感器信号。例如，防抱死系统（ABS）提供的有关轮速信息；EPS接收从转向角度、回转率、横向加速度等传感器传送的有关数据等。传动系控制装置最后使用数据通道与当前驾驶状态进行通信。这种高度复杂的计算结果将产生快速制动指令，从而保证与特定驾驶状况相适应的最佳减速度和行驶稳定性。由于SBC分别计算了每个车轮所需的制动力，因此制动系统便能够非常精确地控制制动器。
高压储能器容纳了可以在14～16kPa压力下进入制动系统的制动液。SBC处理器调节这个压力并控制与储能器相连的电动泵。这就保证了比传统制动系统更短的响应时间。另外一个优点就是即使在发动机关闭时，依然可以有全额的制动力。
液压装置主要包括4个所谓的“轮压调节器”。它们产生所需的制动压力并把它传递到制动器。这样，可以响应微处理器的约束指令，使得每个车轮都能分别平稳减速以达到最好的行驶稳定性和最优的减速度。这些过程均由安装在轮压调节器中的压力传感器来监控。
紧急制动：制动距离可以减少3%
SBC系统最重要的性能特点是在压力形成过程中，它具有极高的动态特征，并使用高灵敏度的传感器精确监控驾驶员与车辆的动作。以紧急制动为例，SBC可以通过加速器识别驾驶员施加在制动踏板上的动作，以此作为紧急制动的线索，并迅速作出响应：在高压储能器的协助下，SBC系统提高制动线路中的压力，并迅速将制动钳压向制动盘，让它们快速抓住驾驶员踩下制动踏板的瞬间。其结果就是：装备SBC的运动型车在120km/h的速度下制动，其制动距离比装备传统制动系统的车型减少了大约3%。
在电子液压技术的帮助下，制动辅助系统的性能也得到了进一步提高。当这个系统执行制动命令、实现自动紧急停车时，迅速产生的制动压力和车轮制动器的自动预装可以缩短制动距离。
行驶稳定性：精确制动脉冲保证EPS优良性能
SBC不仅是在紧急制动时体现其价值，其它关键情况也同样。例如，在突然转向的危险情况下，SBC系统会与电子稳定程序（ESP）相互作用，通过向各个车轮发出精确的制动脉冲以及/或者减小发动机转速，来保证车辆在突然转向过程中的安全性。SBC在此显示了强大的动态性和精确性。正是由于有来自SBC高压储能器更快、更精确的制动脉冲，ESP才能在车辆即将脱离行驶轨道时，及时、平稳将其稳定下来。
试验表明，在SBC的参与下，ESP可以通过快速、精确的制动脉冲工作更加有效，并能显著地减少汽车的突然转向。同时，驾驶员的转向压力随之减少。有了SBC和EPS，驾驶员在控制行驶中的汽车时就可以减少很多困难。
弯道制动：可变制动力分配更为安全
未将鼓安装到位的鼓式制动器
传统制动系统通常给内、外侧车轮以相同的制动压力，而SBC提供了根据情况合适分配制动力的可能性。因此，系统会自动增加外侧车轮的制动压力。因为外侧车轮承受较高的垂直载荷允许传递更大的制动力。同时，内侧车轮的制动力会减少，以产生弯道时所需的较高回转力。其结果是产生更稳定的制动行为及最优的减速值。
尽管有了创新的测控一体化制动控制系统，设计工程师们依然坚持前、后车轴可变制动力控制的原理。他们设计的系统工作方式是，在从高速慢下来的时候，大部分制动力继续作用在前轴上，这避免了潜在而危险的后轴制动抱死。在低速或部分制动时，系统会自动增加后轴分配的制动力，以改进制动系统的响应，并使前后制动片的磨损更均匀。
舒适性：ABS运作中无制动踏板振动
SBC踏板在制动系统中的分离式设计和采用机电一体化的均衡压力控制均提高了制动的舒适性，特别是在急剧减速或ABS系统运作的时候。ABS运作中常有的制动踏板振动将不再发生。通过在驾驶模拟器的研究表明，几乎2/3的驾驶员在ABS运动时开始感到震惊：不敢再增加制动力，甚至把脚从制动踏板上挪开一会，这样将使他们的汽车的制动距离加长。驾驶模拟器中的实验表明，在冰雪覆盖的路面上，车辆在60km/h的速度制动时，ABS将使制动距离平均加长2.10m。
SBC附加功能：支持系统减缓驾驶疲劳
SBC中被称为柔顺停车的功能。由于机电一体化高精度的压力控制，使得车辆在红绿灯前频繁减速时，能温和而平滑停止。
在湿滑路面上，系统将按固定时间间隔产生短制动脉冲，保证弄干制动盘片上的水膜，使SBC在最佳效能下工作。这种自动干燥制动盘功能在汽车风挡玻璃雨刷工作时，会以固定的间隔时间被激活。驾驶员甚至感觉不到这些超精确的制动脉冲。
SBC系统还有一种称为交通阻塞辅助系统的功能。它能在汽车静止时被巡航控制杆激活，好处是在停停走走的交通状态下，驾驶员只需要控制加速踏板，右脚一旦离开加速踏板，SBC就会减慢车速并以稳定的速度将车停下。交通阻塞辅助系统可以持续工作到车速达60km/h时，而在高速时它会被自动切断。
在斜坡行驶时，SBC的起步辅助功能可以防止汽车向后或向前滚动。驾驶员只需迅速而急剧地踩下制动踏板，便可激活起步辅助功能。如果驾驶员加速，起步辅助功能会松开制动，使汽车平滑起步。
未来：SBC为自动导航系统铺路
电子技术在制动系统中的出现为工程师们带来了崭新而前景无限的机会，它不仅只限于改善汽车的安全性和舒适性。因为SBC，他们在实现长期目标上又前进了一大步。也就是说，借助于摄影机、近距雷达和先进的遥控导航系统，SBC可以使未来的汽车沿着道路自动行驶。
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