Introdução
Nos sistemas AGV e AMR modernos, a roda motriz é um dos componentes mais críticos que determinam o desempenho do sistema. Capacidade de aceleração, capacidade de carga, estabilidade de giro e confiabilidade a longo prazo são diretamente influenciadas pelo projeto do sistema de acionamento.
Em muitos projetos de engenharia, a seleção do motor ainda é baseada no peso do veículo ou na experiência empírica. No entanto, uma roda motriz diferencial AGV opera sob múltiplas condições dinâmicas e cada condição impõe requisitos diferentes ao torque do motor e à correspondência de inércia.
Um projeto completo deve considerar movimento reto, movimento curvo e rotação no local. Entre essas condições operacionais, a rotação no local normalmente requer o torque mais alto e se torna o fator chave no dimensionamento do motor.
Este artigo fornece um método prático de engenharia para cálculo de torque e correspondência de inércia para AGVs de rodas motrizes diferenciais desenvolvidos pela Plutools e Yikong Intelligent Equipment.
Estrutura do sistema de roda motriz diferencial
Um AGV com acionamento diferencial normalmente consiste em duas rodas motrizes motorizadas e múltiplas rodas giratórias para suporte.
O movimento do veículo é controlado ajustando a diferença de velocidade entre as rodas motrizes esquerda e direita.
Velocidade igual resulta em movimento reto
Velocidades diferentes resultam em movimento curvo
A direção oposta resulta em rotação no local
Esta arquitetura é amplamente utilizada em sistemas industriais de rebocadores AGVs AMRs e plataformas automatizadas de manuseio de materiais devido à sua estrutura simples e alta confiabilidade.
Modelo de resistência ao movimento
A resistência total de condução consiste em três componentes principais
Resistência ao rolamento
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
m é a massa total do veículo
m_drive é a carga suportada pelas rodas motrizes
mu é o coeficiente de resistência ao rolamento dependendo das condições do piso
Força de aceleração
F_acc=m * a
a é a aceleração do veículo
Este é um fator chave no desempenho dinâmico, especialmente para aplicações AMR de alta velocidade
Resistência de grau
F_grade=m * g * sin(teta)
teta é o ângulo de inclinação
Para aplicações internas planas este valor é zero
Força motriz total
F_total=F_roll + F_acc + F_nota
Este valor é usado como base para todos os cálculos de torque
Torque de operação em linha reta
Em movimento retilíneo, ambas as rodas motrizes compartilham a carga igualmente
Força por roda
F_reto=F_total / 2
Torque da roda
T_reto=F_reto * (D/2)
D é o diâmetro da roda motriz
Esta condição é usada para verificar a capacidade de operação contínua e a estabilidade térmica do sistema do motor.
Condição crítica de rotação no local
A rotação no local é a condição de trabalho mais exigente para AGVs com rodas motrizes diferenciais
Durante este movimento, uma roda motriz gira para frente enquanto a outra gira para trás
As rodas giratórias geram máxima resistência à direção, o que aumenta significativamente a demanda de torque
Aproximação de engenharia da resistência rotacional
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
W é o espaçamento das rodas motrizes
L é o comprimento da carroceria do veículo
Torque necessário
T_spin=F_spin * (D/2)
Na maioria das aplicações industriais de AGV, o torque de rotação é normalmente duas a cinco vezes maior que o torque em linha reta
Esta condição é a principal referência para seleção de motores na maioria dos projetos
Condição de movimento curvo
Em ambientes operacionais reais, os AGVs passam a maior parte do tempo em movimento curvo
As velocidades das rodas diferem e os rodízios apresentam resistência à direção
Relação de torque
T_reto < T_curva < T_spin
O movimento curvo é usado principalmente para validação de estabilidade de movimento e ajuste do sistema de controle
Inércia de carga e correspondência de relação de transmissão
A correspondência de inércia desempenha um papel crítico no desempenho do movimento e na estabilidade do controle
Inércia de carga equivalente no lado da roda
J_carga=(m / 2) * (D / 2) * (D / 2)
Inércia lateral do motor após redução da caixa de velocidades
J_motor=J_carga / (i * i)
eu é a relação de transmissão
Diretrizes recomendadas de taxa de inércia
Sistema servo abaixo de 5 para 1
Sistema de passo abaixo de 10 para 1
A correspondência de inércia adequada melhora a precisão do posicionamento da resposta de aceleração e a estabilidade do sistema
Considerações de engenharia para seleção de roda motriz
No projeto real do sistema AGV, o cálculo do torque por si só não é suficiente
Os seguintes fatores também devem ser considerados
desempenho de tração entre roda e piso
vida útil da caixa de velocidades e comportamento térmico
capacidade de operação em serviço contínuo
variação da condição do piso
distribuição de carga e mudança do centro de gravidade
Ignorar esses fatores pode levar ao superaquecimento da patinagem das rodas ou ao controle de movimento instável.
Soluções de rodas motrizes diferenciais da série PLT
Plutools e Yikong Intelligent Equipment fornecem os sistemas de rodas motrizes diferenciais da série PLT como soluções integradas para fabricantes de AGV
A série PLT integra servomotores de baixa tensão, caixas de engrenagens de precisão e rodas motrizes de nível industrial em um sistema modular compacto
Os modelos típicos incluem PLT85, PLT240 e PLT550, cobrindo uma ampla gama de capacidades de carga para diferentes aplicações de AGV.
Esses produtos são amplamente utilizados em
AGVs de armazém
robôs móveis autônomos
AGVs rebocadores
plataformas móveis industriais
sistemas logísticos pesados
Ao usar soluções integradas de rodas motrizes, os fabricantes podem reduzir significativamente a complexidade do desenvolvimento, melhorar a confiabilidade do sistema e encurtar os ciclos de desenvolvimento do projeto
Conclusão
O dimensionamento do motor AGV da roda motriz diferencial deve ser baseado em um modelo completo de engenharia multicondição, em vez de uma estimativa simplificada de peso
O movimento reto define o requisito de torque contínuo
O movimento curvo valida a estabilidade do sistema
A rotação no local define o requisito de torque máximo
Ao combinar cálculo de torque, correspondência de inércia e restrições práticas de engenharia, os desenvolvedores de AGV podem alcançar desempenho de sistema estável, eficiente e confiável em ambientes industriais
