Zavedení
V moderních systémech AGV a AMR je hnací kolo jednou z nejkritičtějších součástí určujících výkon systému. Schopnost zrychlení, nosnost, stabilita zatáčení a dlouhodobá spolehlivost jsou přímo ovlivněny konstrukcí pohonného systému.
V mnoha inženýrských projektech je výběr motoru stále založen na hmotnosti vozidla nebo empirických zkušenostech. Avšak diferenciální hnací kolo AGV pracuje za více dynamických podmínek a každá podmínka klade jiné požadavky na točivý moment motoru a přizpůsobení setrvačnosti.
Kompletní návrh musí brát v úvahu přímý pohyb zakřivený pohyb a rotaci na místě. Mezi těmito provozními podmínkami rotace na místě obvykle vyžaduje nejvyšší točivý moment a stává se klíčovým faktorem při dimenzování motoru.
Tento článek poskytuje praktickou inženýrskou metodu pro výpočet točivého momentu a přizpůsobení setrvačnosti pro diferenciální hnací kola AGV vyvinutou společnostmi Plutools a Yikong Intelligent Equipment.
Struktura systému diferenciálního hnacího kola
AGV s diferenciálním pohonem se obvykle skládá ze dvou poháněných hnacích kol a více pojezdových kol pro podporu.
Pohyb vozidla je řízen úpravou rozdílu rychlosti mezi levým a pravým hnacím kolem.
Stejná rychlost má za následek přímý pohyb
Rozdílná rychlost má za následek zakřivený pohyb
Opačný směr vede k rotaci místa
Tato architektura je široce používána v průmyslových AGV tažných systémech AMR a automatizovaných platformách pro manipulaci s materiálem díky své jednoduché struktuře a vysoké spolehlivosti.
Model odporu proti pohybu
Celkový jízdní odpor se skládá ze tří hlavních složek
Valivý odpor
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
m je celková hmotnost vozidla
m_drive je zatížení podporované hnacími koly
mu je koeficient valivého odporu v závislosti na podmínkách podlahy
Síla zrychlení
F_acc=m * a
a je zrychlení vozidla
To je klíčový faktor dynamického výkonu, zejména pro vysokorychlostní aplikace AMR
Stupeň odolnosti
F_grade=m * g * sin(theta)
theta je úhel sklonu
Pro ploché vnitřní aplikace je tato hodnota nulová
Celková hnací síla
F_total=F_roll + F_acc + F_grade
Tato hodnota se používá jako základ pro všechny výpočty točivého momentu
Přímý provozní moment
Při přímém pohybu obě hnací kola rovnoměrně rozdělí zatížení
Síla na kolo
F_přímo=F_total / 2
Točivý moment kola
T_rovně=F_rovně * (D / 2)
D je průměr hnacího kola
Tato podmínka se používá k ověření schopnosti nepřetržitého provozu a tepelné stability systému motoru
Kritický stav otáčení na místě
Rotace na místě je nejnáročnější pracovní podmínkou pro AGV s diferenciálním pohonem
Během tohoto pohybu se jedno hnací kolo otáčí dopředu, zatímco druhé se otáčí vzad
Pojezdová kola vytvářejí maximální odpor řízení, což výrazně zvyšuje nároky na točivý moment
Technická aproximace rotačního odporu
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
W je rozteč hnacích kol
L je délka karoserie vozidla
Požadovaný točivý moment
T_spin=F_spin * (D / 2)
Ve většině průmyslových aplikací AGV je moment otáčení na místě obvykle dvakrát až pětkrát vyšší než točivý moment přímočarý
Tato podmínka je primární referencí pro výběr motoru ve většině projektů
Stav zakřiveného pohybu
V reálných provozních prostředích tráví AGV většinu času v zakřiveném pohybu
Rychlosti kol se liší a pojezdová kola kladou odpor při řízení
Vztah točivého momentu
T_přímá < T_křivka < T_spin
Zakřivený pohyb se používá hlavně pro ověření stability pohybu a ladění řídicího systému
Setrvačnost zatížení a přizpůsobení převodového poměru
Přizpůsobení setrvačnosti hraje zásadní roli ve výkonu pohybu a stabilitě ovládání
Ekvivalentní setrvačnost zatížení na straně kola
J_load=(m / 2) * (D / 2) * (D / 2)
Setrvačnost na straně motoru po redukci převodovky
J_motor=J_load / (i * i)
i je převodový poměr
Doporučené pokyny pro poměr setrvačnosti
Servo systém pod 5:1
Krokový systém pod 10 ku 1
Správné přizpůsobení setrvačnosti zlepšuje přesnost polohování odezvy zrychlení a stabilitu systému
Technické úvahy pro výběr hnacího kola
V reálném návrhu systému AGV výpočet krouticího momentu sám o sobě nestačí
Je třeba vzít v úvahu také následující faktory
trakce mezi kolem a podlahou
životnost převodovky a tepelné chování
schopnost nepřetržitého provozu
variace stavu podlahy
rozložení zátěže a posunutí těžiště
Ignorování těchto faktorů může vést k přehřátí prokluzu kol nebo nestabilnímu řízení pohybu
Řešení diferenciálních hnacích kol řady PLT
Plutools a Yikong Intelligent Equipment poskytují systémy diferenciálních hnacích kol řady PLT jako integrovaná řešení pro výrobce AGV
Řada PLT integruje nízkonapěťové servomotory, přesné převodovky a průmyslová hnací kola do kompaktního modulárního systému
Typické modely zahrnují PLT85 PLT240 a PLT550, které pokrývají širokou škálu nosností pro různé aplikace AGV
Tyto produkty jsou široce používány v
skladová AGV
autonomní mobilní roboty
tažné AGV
průmyslové mobilní platformy
těžké logistické systémy
Použitím integrovaných řešení hnacích kol mohou výrobci výrazně snížit složitost vývoje, zlepšit spolehlivost systému a zkrátit vývojové cykly projektu
Závěr
Dimenzování motoru AGV s diferenciálním pohonem musí být založeno na úplném vícestavovém technickém modelu spíše než na zjednodušeném odhadu hmotnosti
Přímý pohyb definuje požadavek trvalého krouticího momentu
Zakřivený pohyb ověřuje stabilitu systému
Rotace na místě definuje požadavek na maximální točivý moment
Kombinací výpočtu momentu setrvačnosti a praktických technických omezení mohou vývojáři AGV dosáhnout stabilního efektivního a spolehlivého výkonu systému v průmyslovém prostředí.
