"ژن های حرکتی" یک ربات متحرک در اعماق معماری شاسی آن قرار دارد-چه از راهروهای انباری متراکم عبور کند و چه در زمین های باز و ناهموار{2}}خواص، انتخاب مدل محرک شاسی به طور مستقیم محفظه حرکت ربات را مشخص می کند. از مینیمالیستی-دیفرانسیل دو چرخ گرفته تا کنترل دقیق چرخهای محرک AGV، از مانع بیرحمانه-قدرت تسخیر مسیرها تا ترجمه زیبای چرخهای همهجهت، هر نوع شاسی نشاندهنده سازش بین طراحی مکانیکی، الگوریتمهای کنترل و الزامات صحنه است. این مقاله که در اصول فنی تثبیت شده و با مطالعات موردی صنعت نشان داده شده است، به طور سیستماتیک ویژگیهای عملکرد و منطق انطباق معماریهای اصلی شاسی را تجزیه میکند و به تصمیمگیرندگان و توسعهدهندگان مرجع واضحی ارائه میدهد.
I. -شاسی دیفرانسیل دو چرخ: بستر ناوبری داخلی کم هزینه-
مدل دیفرانسیل دو -چرخ متکی به کنترل مستقل سرعت چرخ های چپ و راست است. با استفاده از معادلات دیفرانسیل
(v=VL+VR2v=2VL+VR، ω=VR−VLlω=lVR−VL)
بدون مکانیزم فرمان مکانیکی به فرمان دست می یابد. سادگی ساختاری و کم هزینه بودن آن، آن را برای رباتهای خدمات داخلی{1}} تبدیل کرده است. به عنوان مثال، جاروبرقی Ecovacs DEEBOT X2 از دو دیفرانسیل دیفرانسیل -چرخ به علاوه چرخ غیرفعال استفاده میکند که امکان چرخش انعطافپذیر را در فضاهای کمتر از 8 سانتیمتر فراهم میکند. با این حال، ماهیت تحت محدودیت آن (بدون حرکت جانبی) برنامه ریزی مسیر را پیچیده می کند و رانش کیلومتر شمار باید از طریق LiDAR-SLAM یا همجوشی اینرسی بصری جبران شود. پیشرفتهای اخیر{11}}مثل الگوریتمهای توزیع گشتاور پویا و طرحهای بهینهشده بدون فنر-بهطور قابلتوجهی عملکرد ضد لغزش را در کفهای کاشی یا موکت بهبود داده است.
II. چهار{1}}شاسی دیفرانسیل چهار چرخ: "جانور مکانیکی" برای زمین های ناهموار
یک مدل-محرک مستقل-چهارچرخ از کنترل موتور توزیع شده برای دستیابی به سازگاری فوقالعاده زمین استفاده میکند. از خودروی زمینی بدون سرنشین هاسکی شرکت Clearpath Robotics استفاده کنید: هر هاب دارای یک موتور الکتریکی با حداکثر گشتاور 1200 نیوتن متر است که با یک قفل دیفرانسیل مرکزی و سیستم تعلیق قابل تنظیم برای بالا رفتن از شیب های 40 درجه و عبور از ترانشه های 25 سانتی متری همراه است. از آنجایی که فرمان با سرعت چرخ دیفرانسیل (بدون اتصال مکانیکی فرمان) به دست میآید، تلفات مکانیکی کاهش مییابد، اما الگوریتمهای کنترل باید سرعت چهار چرخ و سینماتیک فرمان را در زمان واقعی حل کنند تا از خطاهای مسیری ناشی از لغزش جلوگیری کنند. در کشاورزی، تراکتور خودمختار جان دیر از اهرم دیفرانسیل چهار چرخ{11}با موقعیت یابی RTK GNSS برای دستیابی به دقت سانتی متری{12}} بین ردیف های محصول استفاده می کند.
III. شاسی Ackermann: "مبتکر سنتی" برای سناریوهای سرعت بالا{1}
بر اساس هندسه فرمان معمولی خودرو، مدل آکرمن از زاویه فرمان داخلی بزرگتر-چرخ نسبت به چرخ بیرونی برای به حداقل رساندن لغزش جانبی استفاده میکند، با چرخهای عقب-که نیروی محرکه نرمی را ارائه میدهد. کامیونهای خودران TuSimple از هندسه آکرمن بهینهسازی شده برای دستیابی به شعاع گردش 15 متری با سرعت 80 کیلومتر بر ساعت استفاده میکنند. تحولات اخیر-بهوسیله-سیم (SBW) ادغام شده با فرمان فعال چرخهای عقب (RWS){11}}کلیدی است: کامیونهای مرسدس{12}}بنز eActros از 5 درجه چرخش فرمان عقب استفاده میکنند. بارگیری{15}}مانورهای بارانداز. با این حال، مانند همه سیستمهای غیرهولونومیک{17}، ترجمه جانبی واقعی هنوز وجود ندارد و باید در برنامهریزی مسیر{18} سطح بالاتر مورد توجه قرار گیرد.
IV. Mecanum{1}}شاسی چرخ: "Omni-Ghost" فضاهای تنگ
با نصب غلتک های 45 درجه در اطراف هر چرخ، یک شاسی Mecanum به حرکت همه جانبه مسطح کامل میرسد-هر چرخ باید در الگوهای جفتی به جلو یا عقب بچرخد. OmniMove AGV KUKA از این برای بلند کردن قطعات هواپیمای چند{3}تنی و قرار دادن آنها با دقت 0.1 میلی متر در سالن های مونتاژ استفاده می کند. با این حال، سایش غلتک یک مسئله مهم است: پس از 2000 ساعت کار مداوم، خطاهای موقعیتیابی میتواند از 3 میلیمتر تجاوز کند که نیاز به کالیبراسیون منظم و تخمین ضریب اصطکاک آنلاین دارد.
V. همه جهته-شاسی چرخ: «گرد و غبار-رقصنده آزاد» در تنظیمات دقیق
چرخهای چند جهته واقعی، غلتکها را عمود بر توپی چرخ نصب میکنند و حرکت X/Y را کاملاً جدا میکنند. رباتهای نیمهرسانای-مواد کارخانه-نیکون از طرحبندی سه چرخه و 120 درجهای در اتاقهای تمیز برای انجام ترجمههای جانبی بدون لرزش- استفاده میکنند که از ویفرها محافظت میکند. در مقایسه با Mecanum، ظرفیت بار کمتر است (معمولاً کمتر از 500 کیلوگرم) اما تحمل صافی زمین بیشتر است. در سطح کنترل، ماتریسهای سینماتیک معکوس{10}باید حل شوند تا بردارهای دقیق سرعت چرخ را ترکیب کنند، و تقاضاهای زیادی را در محاسبات داخلی ایجاد کنند.
VI. AGV Drive-شاسی چرخ: "همه-عملیات گرد" در لجستیک صنعتی
یک چرخ محرک AGV، درایو و فرمان را در یک ماژول واحد ادغام می کند، و اجازه می دهد زاویه و سرعت هر چرخ به طور مستقل برای حرکت هولونومی کنترل شود:
چهار چرخ محرک AGV: سری HCR سیاسون از چرخش شعاع صفر و رانش جانبی پشتیبانی میکند، که برای تحویل از طرف-در کارخانههای خودروسازی ایدهآل است.
چرخ های محرک دوگانه AGV: ربات +P800 Geek به دقت موقعیت یابی 10 سانتی متری در راهروهای عرضی 3.5 متری{4}} با 40 درصد هزینه کمتر نسبت به سیستم چهار چرخ- دست می یابد.
تک چرخ محرک AGV: لیفتراک متوازن سری MV هایک ویژن از طراحی "لنگ-پیوند" برای حفظ کشش در طبقات ناهموار استفاده می کند.
روندهای کنونی بر روی ماژولهای بسیار باریک و-قدرت-با چگالی بالا- تمرکز دارد، برای مثال، چرخ محرک V شکل جیاتنگ تنها 85 میلیمتر ضخامت دارد اما بارهای 1.2 تن را تحمل میکند.
VII. شاسی ردیابی شده: "کارشناس بقا" برای زمین های شدید
مسیرهای فولادی یا لاستیکی فشار زمین را در مناطق وسیعی پخش میکنند و در باتلاقها، برف و شنها برتری دارند. ربات مین روب Uran{2}}6 روسیه از یک مسیر قابل تنظیم-تنشی برای انطباق با شن یا گل استفاده میکند و نرخ لغزش را زیر 5 درصد نگه میدارد. با این حال، هدایت مسیر سه برابر بیشتر از حرکت مستقیم خط مصرف میکند و سطوح زمینی داخلی در معرض آسیب هستند. شاسی هیبریدی (پیست + چرخ) یک مصالحه را ارائه می دهد: ربات "Qilin" گروه فناوری الکترونیک چین از طریق هیدرولیک بین سرعت بزرگراه و غلبه بر موانع خارج از جاده سوئیچ می کند.
نتیجه گیری
از سادگی -دیفرانسیل دو چرخ گرفته تا دقت چند{1}}AGV درایو-هولونومیک چرخ، شاسی ربات های متحرک-به بدنه های هوشمندی تبدیل شده اند که مکانیک، الکترونیک و هوش مصنوعی را در هم می آمیزند. توسعه دهندگان باید از مشخصات صرف فراتر بروند و بر اساس سناریو قضاوت کنند: آیا نیاز به دقت جانبی میلی متری است یا کیلومتری-استقامت مقیاس. مقاومت در برابر ضربه ناهموار یا حداکثر بازده فضایی. تنها با تطبیق معماری شاسی با منطق عملیاتی می توان پتانسیل کامل یک ربات را آزاد کرد. و در حالی که مفهوم "یک شاسی{10}}براساس همه" ممکن است با مواد آتی ارائه شود و پیشرفتهایی را ایجاد کند، تسلط امروز مستلزم دانستن مرزهای هر راهحل است.
