Introducción
En los sistemas AGV y AMR modernos, la rueda motriz es uno de los componentes más críticos que determinan el rendimiento del sistema. La capacidad de aceleración, la capacidad de carga, la estabilidad de giro y la confiabilidad a largo plazo están directamente influenciadas por el diseño del sistema de transmisión.
En muchos proyectos de ingeniería, la selección del motor todavía se basa en el peso del vehículo o en la experiencia empírica. Sin embargo, un AGV con rueda motriz diferencial opera bajo múltiples condiciones dinámicas y cada condición impone diferentes requisitos sobre el par del motor y la coincidencia de inercia.
Un diseño completo debe considerar el movimiento recto, el movimiento curvo y la rotación en el lugar. Entre estas condiciones de funcionamiento, la rotación suele requerir el par más alto y se convierte en el factor clave en el tamaño del motor.
Este artículo proporciona un método de ingeniería práctico para el cálculo del par y la adaptación de inercia para AGV con ruedas motrices diferenciales desarrollado por Plutools y Yikong Intelligent Equipment.
Estructura del sistema de ruedas motrices diferenciales
Un AGV con transmisión diferencial generalmente consta de dos ruedas motrices y múltiples ruedas giratorias como soporte.
El movimiento del vehículo se controla ajustando la diferencia de velocidad entre las ruedas motrices izquierda y derecha.
La misma velocidad da como resultado un movimiento recto.
Diferentes velocidades dan como resultado un movimiento curvo
La dirección opuesta da como resultado una rotación en el lugar
Esta arquitectura se utiliza ampliamente en sistemas remolcadores AMR de AGV industriales y plataformas automatizadas de manipulación de materiales debido a su estructura simple y alta confiabilidad.
Modelo de resistencia al movimiento
La resistencia total a la conducción consta de tres componentes principales.
Resistencia a la rodadura
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
m es la masa total del vehículo
m_drive es la carga soportada por las ruedas motrices
mu es el coeficiente de resistencia a la rodadura dependiendo de las condiciones del suelo
Fuerza de aceleración
F_acc=m * a
a es la aceleración del vehículo
Este es un factor clave en el rendimiento dinámico, especialmente para aplicaciones AMR de alta velocidad.
Resistencia de grado
F_grade=m * g * pecado(theta)
theta es el ángulo de pendiente
Para aplicaciones interiores planas, este valor es cero.
Fuerza motriz total
F_total=F_roll + F_acc + F_grado
Este valor se utiliza como base para todos los cálculos de par.
Par de operación en línea recta
En movimiento recto, ambas ruedas motrices comparten la carga por igual
Fuerza por rueda
F_recta=F_total / 2
Par de ruedas
T_recto=F_recto * (D/2)
D es el diámetro de la rueda motriz
Esta condición se utiliza para verificar la capacidad de funcionamiento continuo y la estabilidad térmica del sistema del motor.
Condición crítica de rotación en el lugar
La rotación en el lugar es la condición de trabajo más exigente para los AGV con ruedas motrices diferenciales
Durante este movimiento, una rueda motriz gira hacia adelante mientras que la otra gira hacia atrás.
Las ruedas giratorias generan máxima resistencia a la dirección, lo que aumenta significativamente la demanda de torsión.
Aproximación de ingeniería de la resistencia rotacional.
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
W es el espacio entre las ruedas motrices
L es la longitud de la carrocería del vehículo
Par requerido
Giro_T=Giro_F * (D/2)
En la mayoría de las aplicaciones industriales de AGV, el par de rotación instalado suele ser de dos a cinco veces mayor que el par en línea recta.
Esta condición es la referencia principal para la selección del motor en la mayoría de los proyectos.
Condición de movimiento curvo
En entornos operativos reales, los AGV pasan la mayor parte del tiempo en movimientos curvos.
Las velocidades de las ruedas difieren y las ruedas giratorias introducen resistencia a la dirección.
relación de par
T_recto < T_curva < T_giro
El movimiento curvo se utiliza principalmente para la validación de la estabilidad del movimiento y el ajuste del sistema de control.
Coincidencia de inercia de carga y relación de transmisión
La adaptación de inercia juega un papel fundamental en el rendimiento del movimiento y la estabilidad del control.
Inercia de carga equivalente en el lado de la rueda
J_carga=(m/2) * (D/2) * (D/2)
Inercia del lado del motor después de la reducción de la caja de cambios
J_motor=J_carga / (i * i)
yo es la relación de transmisión
Pautas de relación de inercia recomendadas
Sistema servo por debajo de 5 a 1
Sistema paso a paso por debajo de 10 a 1
La adaptación adecuada de la inercia mejora la precisión del posicionamiento de la respuesta de aceleración y la estabilidad del sistema.
Consideraciones de ingeniería para la selección de ruedas motrices
En el diseño real de un sistema AGV, el cálculo del par por sí solo no es suficiente
También se deben considerar los siguientes factores
Rendimiento de tracción entre la rueda y el suelo.
Vida útil de la caja de cambios y comportamiento térmico.
capacidad de funcionamiento en servicio continuo
variación de la condición del piso
distribución de carga y cambio del centro de gravedad
Ignorar estos factores puede provocar un sobrecalentamiento de las ruedas o un control de movimiento inestable.
Soluciones de ruedas motrices diferenciales de la serie PLT
Plutools y Yikong Intelligent Equipment proporcionan los sistemas de ruedas motrices diferenciales de la serie PLT como soluciones integradas para los fabricantes de AGV
La serie PLT integra servomotores de bajo voltaje, cajas de engranajes de precisión y ruedas motrices de grado industrial en un sistema modular compacto.
Los modelos típicos incluyen PLT85, PLT240 y PLT550, que cubren una amplia gama de capacidades de carga para diferentes aplicaciones de AGV.
Estos productos son ampliamente utilizados en
AGV de almacén
robots móviles autónomos
AGV remolcadores
plataformas móviles industriales
sistemas logísticos de servicio pesado
Al utilizar soluciones de ruedas motrices integradas, los fabricantes pueden reducir significativamente la complejidad del desarrollo, mejorar la confiabilidad del sistema y acortar los ciclos de desarrollo de proyectos.
Conclusión
El tamaño del motor AGV de rueda motriz diferencial debe basarse en un modelo de ingeniería completo de múltiples condiciones en lugar de una estimación de peso simplificada.
El movimiento recto define el requisito de par continuo
El movimiento curvo valida la estabilidad del sistema
La rotación en el lugar define el requisito de par máximo
Al combinar el cálculo de par, la adaptación de inercia y las restricciones prácticas de ingeniería, los desarrolladores de AGV pueden lograr un rendimiento del sistema estable, eficiente y confiable en entornos industriales.
