V oblasti robotiky je podvozok základným kameňom určujúcim jeho mobilitu a prispôsobivosť k životnému prostrediu. Dobre-navrhnutý podvozok zvláda nielen zložitý terén, ale je tiež predpokladom pre presné ovládanie a pokročilé aplikácie.
Ak vezmeme ako príklad pásový podvozok, vynikajúci dizajn pásového podvozku musí dodržiavať tri základné princípy: prispôsobivosť terénu, stabilita pohybu a bohatá rozšíriteľnosť. Tieto tri sú vzájomne prepojené a spolu tvoria celkový výkon podvozku.
Niekoľko pásových podvozkov so systémami odpruženia, ktoré vydala spoločnosť Huaner, bolo medzi študentmi, inžiniermi a nadšencami robotiky dobre prijaté-pre ich vynikajúci výkon. Dnes si vezmeme pásový podvozok Raptor od Huaner ako príklad, aby sme dôkladne analyzovali kľúčové konštrukčné body vynikajúceho pásového podvozku z hľadiska akademickej aj inžinierskej praxe.
Vysoko{0}}pružný systém torznej pružiny Keď podvozok čelí zaveseniu kolies alebo nerovnomernému tlaku na pôdu, stratí trakciu a stabilitu. Inovácia Raptora spočíva v jeho patentovanom dizajne-vysoko-pružného systému odpruženia s torznou pružinou. Jadrom tohto systému je torzný pružinový-mechanizmus otočného ramena založený na vysoko-pružnej uhlíkovej oceli. Keď cestné koleso narazí na prekážku a je zdvihnuté, výkyvné rameno núti torznú pružinu, aby sa elasticky deformovala. Tento proces prináša tri hlavné výhody:
Pasívne prispôsobenie: Systém pasívne zaisťuje, že všetky kolesá sú v kontakte so zemou čo možno súčasne, čím sa zväčšuje kontaktná plocha a zlepšuje sa stabilita, bez potreby senzorov alebo ovládačov.
Ukladanie a uvoľňovanie energie: Torzná pružina absorbuje energiu nárazu pri stlačení a hladko sa odrazí, keď sa uvoľní, efektívne absorbuje a tlmí nárazy zo zeme a chráni presné senzory namontované na vrchu, ako sú LiDAR, hĺbkové kamery a hlavný ovládač.
Zachovanie trakcie: Na nerovnom teréne neustále udržiavanie viacerých kolies v kontakte so zemou znamená, že sila môže nepretržite a efektívne pôsobiť na zem, čím zabraňuje preklzávaniu a strate výkonu v dôsledku odpruženia.
Tento dizajn premieňa podvozok Raptora z pevnej konštrukcie na flexibilný systém, ktorý dokáže „vycítiť“ a „prispôsobiť sa“ terénu, čím výrazne rozširuje jeho priechodnosť v nerovnom prostredí na cestách.
Diferenciálna prevádzka a presné ovládanie: Raptor využíva klasickú diferenciálnu štruktúru pohonu. Tieto dve dráhy sú poháňané nezávislými-precíznymi motormi kódovača, ktoré tvoria uzavretý-systém riadenia. Regulátor môže poznať presnú rýchlosť a uhol motora v reálnom čase, čím kompenzuje abnormálne situácie, ako je sklz. Pohyb vpred, pohyb vzad a otáčanie do ľubovoľného polomeru sa dosahuje ovládaním rozdielu rýchlosti medzi dvoma stopami.
Aby sa zabránilo skĺznutiu, Raptor používa protišmykové{0}} nylonové pásy s ozubeným dizajnom, ktoré účinne priľnú k zemi a poskytujú väčšiu trakciu. Záberová konštrukcia hnacích kolies a pásov podvozku zaisťuje efektívny prenos sily a zabraňuje vykoľajeniu. Cestné kolesá-typu ložísk výrazne znižujú jazdný odpor a zaisťujú hladký prenos sily na zem.
Posilnenie pokročilých aplikácií
Vynikajúci podvozok je nielen mobilná platforma, ale aj platforma pre senzory a inteligenciu. Dizajn Raptora to plne zohľadňuje.
Môže niesť rozširujúce príslušenstvo, ako je LiDAR, hĺbkové kamery a robotické ramená. Jeho stabilné a nárazuvzdorné-charakteristiky poskytujú-kvalitný základ na získavanie údajov pre LiDAR a hĺbkové kamery, čo je nevyhnutným predpokladom pre vysoko-presné mapovanie a dynamické vyhýbanie sa prekážkam. Presné informácie o počítadle kilometrov poskytované vysoko presnými kódovačmi{5}}a robustným podvozkom umožňujú vozidlu znížiť nahromadené chyby a dosiahnuť detekciu uzavretej-slučky pri mapovaní a navigácii SLAM.
Pretože Raptor dosahuje dobrú rovnováhu medzi stabilitou, presnosťou a prispôsobivosťou, je široko používaný v robotoch Huaner, ako je napríklad pásový robot MentorPi-T1 a hybridný robot LanderPi-T1, ktoré poskytujú spoľahlivú a výkonnú mobilnú platformu na učenie ROS2, vývoj aplikácií AI a výskum inteligencie na vysokej-úrovni.
Stručne povedané, návrh dobrého pásového podvozku je projekt systémového inžinierstva, ktorý je oveľa viac než len montáž dielov. Vyžaduje si to nielen presné ovládanie diferenciálu a proti-preklzové, vysoko{2}}súčiastky prevodovky, ale aj systém odpruženia, ktorý si poradí so zložitým terénom, a hlbokú integráciu so snímačmi-hornej úrovne a inteligentnými algoritmami, aby sa naplno rozvinul jeho potenciál.
