導入
最新の AGV および AMR システムでは、駆動輪はシステムのパフォーマンスを決定する最も重要なコンポーネントの 1 つです。加速能力、耐荷重、旋回安定性、長期信頼性はすべて駆動システムの設計に直接影響されます。
多くのエンジニアリング プロジェクトでは、モーターの選択は依然として車両の重量や経験に基づいています。ただし、差動駆動ホイール AGV は複数の動的条件下で動作し、各条件によってモーターのトルクと慣性のマッチングに異なる要件が課されます。
完全な設計では、直線運動、曲線運動、およびその場での回転を考慮する必要があります。これらの動作条件の中で、定位置回転は通常、最も高いトルクを必要とし、モーターのサイジングの重要な要素となります。
この記事では、Plutools と Yikong Intelligent Equipment が開発した差動駆動輪 AGV のトルク計算と慣性マッチングのための実践的なエンジニアリング手法を提供します。
差動駆動輪システムの構造
ディファレンシャル ドライブ AGV は通常、2 つの動力付き駆動輪とサポート用の複数のキャスター ホイールで構成されます。
左右の駆動輪の速度差を調整することで車両の運動を制御します。
速度が等しいと直進運動が得られる
速度が異なると曲線的な動きになります
逆方向の場合はその場で回転します
このアーキテクチャは、そのシンプルな構造と高い信頼性により、産業用AGV、AMR、タガーシステム、自動マテリアルハンドリングプラットフォームで広く使用されています。
運動抵抗モデル
総走行抵抗は 3 つの主要な要素で構成されます。
転がり抵抗
F_roll=(m - m_drive) * g * mu
mは車両の総質量です
m_drive は駆動輪によって支えられる荷重です
mu は床の状態に応じた転がり抵抗係数です。
加速力
F_acc=m * a
a は車両の加速度です
これは、特に高速 AMR アプリケーションの動的パフォーマンスにおける重要な要素です。
勾配抵抗
F_grade=m * g * sin(θ)
シータは傾斜角です
平らな屋内用途の場合、この値はゼロです
総合推進力
F_total=F_roll + F_acc + F_grade
この値はすべてのトルク計算の基礎として使用されます。
直線動作トルク
直線運動では、両方の駆動輪が均等に荷重を分担します
ホイールあたりの力
F_straight=F_total / 2
ホイールトルク
T_straight=F_straight * (D / 2)
Dは駆動輪の直径です
この条件は、モーター システムの連続動作能力と熱安定性を検証するために使用されます。
その場回転の臨界状態
その場回転は、差動駆動輪 AGV にとって最も要求の厳しい作業条件です。
この動作中、一方の駆動輪が前方に回転し、もう一方の駆動輪が逆回転します。
キャスターホイールは最大のステアリング抵抗を発生させ、トルク要求を大幅に増加させます
回転抵抗の工学的近似
F_spin=(2 * F_roll * sqrt(W^2 + L^2)) / W
Wは駆動輪の間隔です
Lは車体の長さです
必要トルク
T_spin=F_spin * (D / 2)
ほとんどの産業用 AGV アプリケーションでは、定置回転トルクは通常、直線トルクの 2 ～ 5 倍大きくなります。
この条件は、ほとんどのプロジェクトでモーターを選択する際の主な基準となります。
曲線運動状態
実際の動作環境では、AGV はほとんどの時間を曲線運動に費やします
車輪速度が異なり、キャスターホイールにより操舵抵抗が発生します。
トルク関係
T_ストレート < T_カーブ < T_スピン
曲線動作は主に動作の安定性の検証と制御システムの調整に使用されます。
負荷イナーシャとギア比のマッチング
慣性マッチングは運動性能と制御の安定性に重要な役割を果たします
車輪側の等価負荷慣性モーメント
J_load=(m / 2) * (D / 2) * (D / 2)
ギアボックス減速後のモーター側慣性
J_モーター=J_load / (i * i)
私はギア比です
推奨イナーシャ比の目安
5対1以下のサーボシステム
10対1以下のステッパーシステム
適切な慣性マッチングにより、加速応答位置決め精度とシステムの安定性が向上します。
駆動輪の選択に関するエンジニアリング上の考慮事項
実際の AGV システム設計では、トルク計算だけでは十分ではありません
次の要素も考慮する必要があります
車輪と床の間のトラクション性能
ギアボックスの寿命と熱挙動
連続運転能力
床の状態の変化
荷重分散と重心移動
これらの要因を無視すると、ホイールスリップが過熱したり、モーションコントロールが不安定になったりする可能性があります。
PLT シリーズ ディファレンシャル ドライブ ホイール ソリューション
Plutools と Yikong Intelligent Equipment は、AGV メーカー向けの統合ソリューションとして PLT シリーズ ディファレンシャル ドライブ ホイール システムを提供します
PLT シリーズは、低電圧サーボ モーター、高精度ギアボックス、工業グレードの駆動ホイールをコンパクトなモジュラー システムに統合しています。
代表的なモデルには、さまざまな AGV アプリケーションの幅広い負荷容量をカバーする PLT85、PLT240、および PLT550 が含まれます。
これらの製品は広く使用されています
倉庫用AGV
自律移動ロボット
牽引AGV
産業用モバイルプラットフォーム
頑丈な物流システム
統合された駆動輪ソリューションを使用することで、メーカーは開発の複雑さを大幅に軽減し、システムの信頼性を向上させ、プロジェクト開発サイクルを短縮できます。
結論
差動駆動輪 AGV モーターのサイジングは、単純化された重量推定ではなく、完全な複数条件エンジニアリング モデルに基づく必要があります。
直線運動は連続トルク要件を定義します
曲線的な動きによりシステムの安定性が検証される
その場回転により最大トルク要件が定義されます
トルク計算の慣性マッチングと実用的なエンジニアリング制約を組み合わせることで、AGV 開発者は産業環境で安定した効率的で信頼性の高いシステム パフォーマンスを実現できます。
