1. はじめに

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物流自動化機器の分野では、アンダーライド AGV（無人搬送車）が資材輸送に最も広く使用されているソリューションの 1 つとなっています。{0} AGV の駆動システムは、その動作能力、アプリケーションシナリオ、運用効率、長期メンテナンスコストを決定する上で決定的な役割を果たします。-

現在、アンダーライド AGV では 2 つの主要なドライブ構成が一般的に使用されています。{0}ディファレンシャルドライブそしてステアリングドライブ。これら 2 つのアプローチは、構造設計、モーション制御原理、システム統合、エンジニアリングパフォーマンスにおいて大きく異なります。

この記事では、構造構成、動作原理、重要な性能指標、実際のアプリケーションの制限の観点から、両方のドライブ構成の技術分析を提供します。目的は、AGV システムの設計、コンポーネントの選択、エンジニアリングの実装に役立つ参考資料を提供することです。

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2. 2つの駆動システムの構造と動作原理

2.1 差動ドライブユニット: モジュラーモーションアーキテクチャ

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差動駆動ユニットは通常、複数の車輪の協調制御を通じて車両の動きを生成する独立した駆動モジュールで構成されます。ステアリングは、左右の駆動輪の速度差これは、多くの移動ロボットプラットフォームで使用されている古典的な差動ステアリング原理に従います。

ときシングルディファレンシャルドライブユニットが使用される場合、それは通常、一対の駆動輪と、対応するモーター、伝達機構、および構造的サポートで構成されます。この構成ではホイール間隔が比較的大きいため、AGV は通常、前進運動と基本的な旋回操作、ただし、動作能力は制限されたままです。したがって、この構成は主に単純な一方向の材料輸送タスクで使用されます。-

いつ2つのディファレンシャルドライブユニットAGV に搭載されているフロントモジュールとリアモジュール間の協調制御により、車両は次のことを実現します。双方向の移動と回転。ただし、ステアリングは車輪速度の違いによって生成されるため、車両は常に車輪の速度に従うことになります。曲がった軌道。その結果、横方向の動きや全方向の動きを実現できなくなります。

差動駆動システムの旋回挙動は、左右の車輪の線速度の差によって決まります。ホイールベースが固定されている場合、速度差が大きくなると回転半径が小さくなります。この原理はシンプルで信頼性が高いですが、特に動作速度が速い場合には、速度制御の精度に対する要求が高くなります。

2.2 ステアリングドライブユニット: 統合されたメカトロニクスソリューション

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ステアリングドライブユニットは両方を統合しますトラクションおよびステアリング機能単一のメカトロニクスモジュールに統合されます。ディファレンシャルシステムとは異なり、ステアリングドライブユニットは駆動用とステアリング用の独立したモーター、ホイールの向きをアクティブに制御できるようになります。

この設計により、車輪速度の違いによるステアリング操作が不要になります。代わりに、車輪自体が牽引力を生成する前に必要な方向に回転します。その結果、モーション制御がより直接的かつ正確になります。

ステアリングドライブ AGV システムは通常、次のとおりです。三点サポートの原則-、安定した車両構造と荷重分散が保証されます。ほとんどの設計では、この構成により追加のサスペンションシステムが不要になります。

ときシングルステアリングドライブユニットAGV を使用すると、AGV はすでに旋回だけでなく、前進、後退も実現できます。差動駆動システムと比較すると、車輪の向きが速度差によって受動的に生成されるのではなく、能動的に制御されるため、ステアリング応答がより直接的になります。

いつ2つのステアリングドライブユニットが搭載されているため、車輪の向きと速度を協調制御することで、AGV はさまざまな作業を行うことができます。全方向移動これには、前方への動き、後方への動き、その場での回転、横方向の移動が含まれます。-これにより、狭い通路や高密度の倉庫環境での機動性が大幅に向上します。-

このようなシステムのステアリング精度は通常、次の条件によって決まります。エンコーダ分解能とギア伝達比ステアリング機構に使用されています。正確なエンコーダフィードバックと機械的減速システムにより、高精度のステアリング角制御が実現でき、AGV の位置決め精度が大幅に向上します。-

3. 主要な技術的特徴の比較

エンジニアリングの観点から見ると、ディファレンシャルドライブシステムとステアリングドライブシステムは、いくつかの重要な性能面で顕著な違いを示します。

に関しては構造サイズ差動駆動システムは複数の独立したモジュールと追加の取り付け構造に依存するため、一般的により大きな設置スペースが必要となります。一方、ステアリングドライブユニットは、駆動モーター、ステアリング機構、ギアボックス、ホイールアセンブリを単一のコンパクトなモジュールに統合しており、全体の設計がよりコンパクトになります。

に関して双方向移動機能差動駆動システムでは、多くの場合、効率的に前進および後進運動を可能にするために 2 つのドライブモジュールが必要になります。ステアリングドライブユニットは、トラクションモーターの回転方向を反転するだけでこれを実現し、制御アーキテクチャを簡素化します。

のために全方向運動、差動駆動システムはステアリング原理によって本質的に制限されます。旋回は速度差によって発生するため、AGV は曲線の経路をたどる必要があります。ステアリングドライブユニットはホイールの方向をアクティブに変更できるため、横方向の動きを含む真の全方向移動が可能になります。

検討する際にはメンテナンスと信頼性、差動駆動システムは、相互に接続された複数の機械モジュールと電気モジュールで構成されます。機械的インターフェースの数が増えると、時間の経過とともに摩耗や電気接続の問題が発生する可能性が高くなります。ステアリングドライブシステムは、統合設計によりコンポーネントの数を減らし、一般にシステムの信頼性を向上させ、メンテナンスを簡素化します。

に関しては位置決め精度、差動駆動 AGV は、累積的な車輪速度誤差とトランスミッションシステムの機械的バックラッシュの影響を受けます。ステアリングドライブシステムは、駆動モーターとステアリングモーターの両方にエンコーダフィードバックを利用し、閉ループ制御と位置決め精度の向上を可能にします。-

のためにトラクション性能、差動ドライブシステムは複数のモジュールに電力を分配するため、伝送損失が発生する可能性があります。ステアリングドライブユニットは集中トラクション構造を採用し、より効率的な動力伝達とより高い負荷容量を実現します。

最後に、最大移動速度、差動駆動システムは、正確な車輪速度制御に依存するため、高速での安定性の問題に直面する可能性があります。ステアリング駆動システムはステアリングとトラクションを独立して制御するため、高速走行時でも安定した動作を維持します。

4. アンダーライド AGV における駆動システムの適用ステータス-

4.1 従来の主流ソリューションとしての差動ドライブ

歴史的な観点から見ると、中国で使用されていた初期のアンダーライド AGV システムの多くは日本から導入されたものであり、日本では長らくディファレンシャルドライブが AGV の主要なドライブ構成でした。{0}

さらに、自動車製造業界における初期の AGV アプリケーションも差動駆動技術に大きく依存していました。この歴史的な発展により、業界内に技術パスへの強い依存関係が生まれ、その結果、アンダーライド AGV にディファレンシャルドライブが広く採用されるようになりました。-

ステアリングドライブシステムは、SIASUN などの企業が開発した大型 AGV で広く使用されていますが、これらのプラットフォームは通常、大型-積載量の産業用車両とは大きく異なります。薄型、軽量の設計要件アンダーライド AGV の-。

4.2 ステアリングドライブ採用の限界

ステアリングドライブシステムは、その性能面での利点にもかかわらず、これまでアンダーライド AGV アプリケーションにおいていくつかの障害に直面していました。{0}

最初の制限は、物理的なサイズ。従来のステアリングドライブユニットは主に頑丈な AGV 向けに設計されていたため、設置高さが比較的高かったです。-ただし、アンダーライド AGV は通常、非常に低いシャーシ高さを必要とするため、初期のステアリングドライブ製品の統合が困難になります。

2つ目の制限は、料金。以前は、高性能ステアリングドライブユニットは主に輸入製品であり、価格はモジュラーディファレンシャルドライブシステムよりも大幅に高かった。-大量に配備される軽負荷の AGV の場合、このようなコストの違いは経済的な実現性に大きく影響します。

3つ目の要因は、業界の認識。ディファレンシャルドライブシステムが長期にわたって主流であったため、多くの AGV メーカーは当初、ディファレンシャルドライブがアンダーライド AGV に最適なソリューションであると考えていました。そのため、ステアリングドライブテクノロジーの導入が遅れていました。-

5. ステアリングドライブシステムの新たな応用トレンド

AGV 業界の継続的な技術進歩と国産の駆動コンポーネントの急速な発展により、ステアリング駆動システムはアンダーライド AGV にとって徐々に実用的になってきています。{0}

重要なブレークスルーの 1 つは、薄型ステアリングドライブユニット-。などの製品Plutools PLT120 水平ステアリングドライブホイールは、低高さの AGV プラットフォーム向けに特別に設計された、新世代のコンパクトなステアリングドライブソリューションです。-

PLT120 は、アンダーライド AGV アプリケーションに最適化されたコンパクトな統合構造を採用しています。{1}このモジュールは、高いトラクション性能と正確なモーション制御を維持しながら、トラクションモーター、ステアリング機構、ギアボックス、ホイールアセンブリ、エンコーダーシステムを単一のコンパクトなユニットに統合します。

この設計により、単一のステアリングドライブユニットでアンダーライド AGV の前進、後進、旋回機能をすでにサポートできます。- 2 台のユニットを設置すると、AGV は横方向の移動やその場での回転など、完全な全方向移動性を実現できるため、密集した倉庫環境での運用の柔軟性が大幅に向上します。-

同時に、多くの AGV メーカーは、独立した設計能力これにより、ステアリングドライブシステムをより効果的に薄型 AGV プラットフォームに統合し、最適化されたモーションコントロールアルゴリズムを開発できるようになります。{0}

その結果、ステアリング駆動技術は、サイズとコストに関する以前の限界を徐々に克服しつつあります。

6. 技術概要

ディファレンシャルドライブシステムとステアリングドライブシステムは、AGV モーションシステムに対する 2 つの異なるエンジニアリングアプローチを表しています。モジュラードライブアーキテクチャそして統合されたメカトロニクスドライブアーキテクチャ.

差動ドライブは、その技術の成熟と産業用途の長い歴史により、依然として広く使用されているソリューションです。ただし、動作の柔軟性、位置決めの精度、システム統合の点で制限があるため、非常に動的な物流環境にはあまり適していません。

ステアリングドライブシステムには、統合設計、全方向移動性、より高い位置精度、長期メンテナンス要件の軽減などの利点があります。{0}}などのコンパクトな製品の登場により、Plutools PLT120 水平ステアリングドライブホイール、設置高さとコストに関する以前の障壁は徐々に取り除かれています。

AGV 開発者およびシステムインテグレータにとって、ドライブテクノロジの選択は、動作環境、積載量要件、スペースの制約、および経済的考慮事項の総合的な評価に基づいて行う必要があります。ディファレンシャルドライブは、単純な輸送作業には引き続き適している可能性がありますが、ステアリングドライブシステムは、高い操縦性、高密度のレイアウト、および柔軟な操作を必要とする用途において明らかな利点を提供します。

技術の継続的な進歩により、ステアリングドライブソリューションは次世代の物流自動化機器においてますます重要な役割を果たすことが期待されています。