1. Giới thiệu

Trong lĩnh vực thiết bị tự động hóa hậu cần,-xe AGV (Phương tiện dẫn đường tự động) đã trở thành một trong những giải pháp được sử dụng rộng rãi nhất để vận chuyển vật liệu. Hệ thống truyền động của AGV đóng vai trò quyết định trong việc xác định khả năng chuyển động, các kịch bản ứng dụng, hiệu quả vận hành và chi phí bảo trì dài hạn-.

Hiện tại, hai cấu hình ổ đĩa chính thường được sử dụng trong-AGV đi xe:ổ vi saiVàlái lái. Hai cách tiếp cận này khác nhau đáng kể về thiết kế kết cấu, nguyên tắc điều khiển chuyển động, tích hợp hệ thống và hiệu suất kỹ thuật.

Bài viết này cung cấp phân tích kỹ thuật của cả hai cấu hình truyền động từ các khía cạnh về thành phần cấu trúc, nguyên lý chuyển động, các chỉ số hiệu suất chính và các hạn chế ứng dụng thực tế. Mục đích là cung cấp các tài liệu tham khảo hữu ích cho việc thiết kế hệ thống AGV, lựa chọn thành phần và triển khai kỹ thuật.

2. Nguyên lý cấu tạo và chuyển động của hai hệ truyền động

2.1 Bộ truyền động vi sai: Kiến trúc chuyển động mô-đun

Bộ truyền động vi sai thường bao gồm các mô-đun dẫn động độc lập tạo ra chuyển động của xe thông qua sự điều khiển phối hợp của nhiều bánh xe. Sự chỉ đạo được thực hiện thông quachênh lệch tốc độ giữa bánh dẫn động bên trái và bên phải, tuân theo nguyên tắc lái vi sai cổ điển được sử dụng trong nhiều nền tảng robot di động.

Khi mộtbộ truyền động vi sai đơnđược sử dụng, nó thường bao gồm một cặp bánh dẫn động cùng với động cơ, cơ cấu truyền động và kết cấu đỡ tương ứng. Do khoảng cách bánh xe tương đối lớn trong cấu hình này, AGV thường có thể thực hiệnchuyển động tiến và các động tác xoay cơ bản, nhưng khả năng chuyển động vẫn còn hạn chế. Do đó, cấu hình này chủ yếu được sử dụng trong các tác vụ vận chuyển vật liệu một chiều đơn giản.

Khihai bộ truyền động vi saiđược lắp đặt trên AGV, việc điều khiển phối hợp giữa các mô-đun phía trước và phía sau cho phép xe đạt đượcchuyển động hai chiều và quay. Tuy nhiên, khả năng đánh lái vẫn được tạo ra bởi sự khác biệt về tốc độ bánh xe, nghĩa là xe luôn tuân theo một hướng nhất định.quỹ đạo cong. Kết quả là không thể đạt được chuyển động ngang hoặc chuyển động đa hướng.

Hoạt động quay của hệ truyền động vi sai được xác định bởi sự chênh lệch vận tốc tuyến tính giữa bánh trái và bánh phải. Với chiều dài cơ sở cố định, chênh lệch tốc độ lớn hơn dẫn đến bán kính quay vòng nhỏ hơn. Mặc dù nguyên tắc này đơn giản và đáng tin cậy nhưng nó đặt ra yêu cầu cao hơn về độ chính xác của việc kiểm soát tốc độ, đặc biệt là ở tốc độ vận hành cao hơn.

2.2 Bộ truyền động lái: Giải pháp cơ điện tử tích hợp

Bộ dẫn động lái tích hợp cả haichức năng kéo và láithành một mô-đun cơ điện tử duy nhất. Không giống như hệ thống vi sai, bộ dẫn động lái sử dụngđộng cơ độc lập để lái xe và lái, cho phép kiểm soát chủ động hướng bánh xe.

Thiết kế này giúp loại bỏ nhu cầu điều khiển do chênh lệch tốc độ bánh xe. Thay vào đó, bánh xe sẽ tự quay theo hướng cần thiết trước khi tạo ra lực kéo. Kết quả là, việc điều khiển chuyển động trở nên trực tiếp và chính xác hơn.

Hệ thống AGV dẫn động lái thường tuân theonguyên tắc hỗ trợ ba{0}}điểm, đảm bảo kết cấu xe ổn định và phân bổ tải trọng. Trong hầu hết các thiết kế, cấu hình này loại bỏ nhu cầu về hệ thống treo bổ sung.

Khi mộtbộ dẫn động lái đơnđược sử dụng, AGV đã có thể đạt được chuyển động tiến và lùi cũng như quay vòng. So với hệ thống truyền động vi sai, phản hồi lái trực tiếp hơn vì hướng bánh xe được điều khiển chủ động thay vì được tạo ra một cách thụ động thông qua chênh lệch tốc độ.

Khihai bộ truyền động láiđược lắp đặt, việc điều khiển phối hợp hướng và tốc độ bánh xe cho phép AGV thực hiệnchuyển động đa hướng, bao gồm chuyển động tiến, chuyển động lùi,-xoay tại chỗ và dịch chuyển ngang. Điều này giúp tăng cường đáng kể khả năng cơ động trong các lối đi hẹp và môi trường nhà kho có mật độ-cao.

Độ chính xác lái của các hệ thống như vậy thường được xác định bởiđộ phân giải bộ mã hóa và tỷ số truyền bánh răngđược sử dụng trong cơ cấu lái. Thông qua phản hồi bộ mã hóa chính xác và hệ thống giảm cơ học, bạn có thể đạt được-điều khiển góc lái có độ chính xác cao, cải thiện đáng kể độ chính xác định vị của AGV.

3. So sánh các đặc tính kỹ thuật cốt lõi

Từ góc độ kỹ thuật, hệ thống dẫn động vi sai và dẫn động lái thể hiện sự khác biệt đáng chú ý ở một số khía cạnh hiệu suất chính.

Về mặtkích thước cấu trúc, hệ thống truyền động vi sai dựa trên nhiều mô-đun độc lập và cấu trúc lắp đặt bổ sung, thường dẫn đến yêu cầu về không gian lắp đặt lớn hơn. Mặt khác, bộ dẫn động lái tích hợp động cơ truyền động, cơ cấu lái, hộp số và cụm bánh xe vào một mô-đun nhỏ gọn duy nhất, dẫn đến thiết kế tổng thể nhỏ gọn hơn.

Vềkhả năng di chuyển hai chiều, hệ thống truyền động vi sai thường yêu cầu hai mô-đun truyền động để cho phép chuyển động tiến và lùi một cách hiệu quả. Bộ dẫn động lái đạt được điều này một cách đơn giản bằng cách đảo chiều quay của động cơ kéo, đơn giản hóa cấu trúc điều khiển.

Vìchuyển động đa hướng, hệ thống truyền động vi sai vốn đã bị giới hạn bởi nguyên lý lái của chúng. Vì việc rẽ được tạo ra do chênh lệch tốc độ nên AGV phải đi theo một đường cong. Bộ dẫn động lái có thể chủ động thay đổi hướng bánh xe, cho phép chuyển động đa hướng thực sự bao gồm cả chuyển động ngang.

Khi xem xétbảo trì và độ tin cậy, hệ thống truyền động vi sai bao gồm nhiều mô-đun cơ và điện được kết nối với nhau. Số lượng giao diện cơ học cao hơn có thể làm tăng khả năng xảy ra sự cố hao mòn hoặc kết nối điện theo thời gian. Hệ thống truyền động lái giảm số lượng bộ phận thông qua thiết kế tích hợp, giúp cải thiện độ tin cậy của hệ thống và đơn giản hóa việc bảo trì.

Về mặtđộ chính xác định vị, AGV truyền động vi sai bị ảnh hưởng bởi lỗi tích lũy tốc độ bánh xe và phản ứng dữ dội cơ học trong hệ thống truyền động. Hệ thống dẫn động lái sử dụng phản hồi của bộ mã hóa cho cả động cơ dẫn động và động cơ lái, cho phép điều khiển-vòng kín và cải thiện độ chính xác khi định vị.

Vìhiệu suất lực kéo, hệ thống truyền động vi sai phân phối điện năng trên nhiều mô-đun, điều này có thể gây ra tổn thất truyền động. Bộ truyền động lái sử dụng cấu trúc lực kéo tập trung, cho phép truyền lực hiệu quả hơn và khả năng chịu tải cao hơn.

Cuối cùng, về mặttốc độ di chuyển tối đa, hệ thống truyền động vi sai có thể gặp phải thách thức về độ ổn định ở tốc độ cao hơn do phụ thuộc vào việc kiểm soát tốc độ bánh xe chính xác. Hệ thống dẫn động lái duy trì chuyển động ổn định ngay cả ở tốc độ cao hơn vì hệ thống lái và lực kéo được điều khiển độc lập.

4. Trạng thái ứng dụng của Hệ thống truyền động trong- AGV đi xe

4.1 Truyền động vi sai là giải pháp truyền thống chủ đạo

Từ góc độ lịch sử, nhiều hệ thống AGV gầm xe đầu tiên được sử dụng ở Trung Quốc đã được giới thiệu từ Nhật Bản, nơi bộ truyền động vi sai từ lâu đã là cấu hình truyền động chủ đạo cho AGV.

Ngoài ra, những ứng dụng AGV thời kỳ đầu trong ngành sản xuất ô tô cũng phụ thuộc rất nhiều vào công nghệ truyền động vi sai. Sự phát triển mang tính lịch sử này đã tạo ra sự phụ thuộc mạnh mẽ vào con đường công nghệ trong ngành, dẫn đến việc áp dụng rộng rãi bộ truyền động vi sai trong-xe AGV chạy dưới gầm.

Mặc dù hệ thống truyền động lái được sử dụng rộng rãi trong-các AGV hạng nặng do các công ty như SIASUN phát triển, nhưng những nền tảng đó thường nhắm mục tiêuxe công nghiệp có tải trọng lớn-, khác biệt đáng kể so vớiyêu cầu về cấu hình thấp và thiết kế gọn nhẹcủa AGV dưới{0}}đi xe.

4.2 Hạn chế của việc sử dụng hệ dẫn động lái

Mặc dù có những lợi thế về hiệu suất nhưng hệ thống truyền động lái trước đây vẫn phải đối mặt với một số trở ngại trong-các ứng dụng AGV dành cho người lái xe.

Hạn chế đầu tiên làkích thước vật lý. Bộ dẫn động lái truyền thống được thiết kế chủ yếu cho-xe AGV hạng nặng và do đó có chiều cao lắp đặt tương đối lớn. Tuy nhiên,-các AGV dưới gầm xe thường yêu cầu chiều cao khung gầm cực thấp, khiến các sản phẩm dẫn động lái đời đầu khó tích hợp.

Hạn chế thứ hai làtrị giá. Trước đây,-bộ dẫn động lái hiệu suất cao chủ yếu là sản phẩm nhập khẩu với giá cao hơn đáng kể so với hệ thống truyền động vi sai mô-đun. Đối với AGV tải trọng nhẹ được triển khai với số lượng lớn, sự khác biệt về chi phí như vậy ảnh hưởng lớn đến tính khả thi về mặt kinh tế.

Yếu tố thứ ba lànhận thức về ngành. Do sự thống trị-lâu dài của hệ thống truyền động vi sai, nhiều nhà sản xuất AGV ban đầu cho rằng truyền động vi sai là giải pháp phù hợp nhất cho-các AGV lái xe dưới gầm, điều này đã làm chậm việc áp dụng các công nghệ truyền động lái.

5. Xu hướng ứng dụng mới nổi của hệ thống truyền động lái

Với tiến bộ công nghệ không ngừng trong ngành AGV và sự phát triển nhanh chóng của các bộ phận dẫn động trong nước, hệ thống dẫn động lái đang dần trở nên thiết thực hơn cho-xe AGV gầm.

Một bước đột phá quan trọng là sự phát triển củabộ truyền động lái có cấu hình thấp. Các sản phẩm nhưVô lăng lái ngang Plutools PLT120đại diện cho thế hệ giải pháp truyền động lái nhỏ gọn mới được thiết kế dành riêng cho nền tảng AGV có chiều cao thấp.

PLT120 sử dụng cấu trúc tích hợp nhỏ gọn được tối ưu hóa cho các ứng dụng AGV dưới gầm xe. Mô-đun này tích hợp động cơ kéo, cơ cấu lái, hộp số, cụm bánh xe và hệ thống mã hóa thành một bộ phận nhỏ gọn duy nhất trong khi vẫn duy trì hiệu suất bám đường cao và điều khiển chuyển động chính xác.

Với thiết kế này, một bộ dẫn động lái duy nhất có thể hỗ trợ các chức năng chuyển động tiến, lùi và quay đầu cho-xe AGV gầm. Khi lắp đặt hai thiết bị, AGV có thể đạt được khả năng di chuyển đa hướng hoàn toàn, bao gồm dịch chuyển ngang và-xoay tại chỗ, giúp cải thiện đáng kể tính linh hoạt khi vận hành trong môi trường nhà kho dày đặc.

Đồng thời, nhiều nhà sản xuất AGV đã tăng cườngkhả năng thiết kế độc lập, cho phép họ tích hợp hệ thống truyền động lái hiệu quả hơn vào các nền tảng AGV cấu hình thấp và phát triển các thuật toán điều khiển chuyển động được tối ưu hóa.

Nhờ đó, công nghệ dẫn động lái đang dần khắc phục được những hạn chế trước đây liên quan đến kích thước và giá thành.

6. Tóm tắt kỹ thuật

Hệ thống truyền động vi sai và dẫn động lái thể hiện hai cách tiếp cận kỹ thuật khác nhau đối với hệ thống chuyển động AGV:kiến trúc ổ đĩa mô-đunVàkiến trúc truyền động cơ điện tử tích hợp.

Truyền động vi sai vẫn là một giải pháp được sử dụng rộng rãi do sự trưởng thành về công nghệ và lịch sử ứng dụng công nghiệp lâu dài của nó. Tuy nhiên, những hạn chế của nó về tính linh hoạt trong chuyển động, độ chính xác định vị và tích hợp hệ thống khiến nó ít phù hợp hơn với môi trường hậu cần có tính năng động cao.

Hệ thống truyền động lái mang lại những ưu điểm như thiết kế tích hợp, khả năng di chuyển đa hướng, độ chính xác định vị cao hơn và yêu cầu bảo trì dài hạn-thấp hơn. Với sự xuất hiện của các sản phẩm nhỏ gọn nhưVô lăng lái ngang Plutools PLT120, những rào cản trước đây liên quan đến chiều cao lắp đặt và chi phí đang dần được xóa bỏ.

Đối với các nhà phát triển AGV và nhà tích hợp hệ thống, việc lựa chọn công nghệ truyền động phải dựa trên đánh giá toàn diện về môi trường vận hành, yêu cầu về tải trọng, hạn chế về không gian và cân nhắc về kinh tế. Bộ truyền động vi sai có thể vẫn phù hợp cho các nhiệm vụ vận chuyển đơn giản, trong khi hệ thống dẫn động lái mang lại những lợi thế rõ ràng trong các ứng dụng đòi hỏi khả năng cơ động cao, bố trí dày đặc và vận hành linh hoạt.

Với những tiến bộ công nghệ liên tục, các giải pháp truyền động lái dự kiến ​​sẽ đóng vai trò ngày càng quan trọng trong thế hệ thiết bị tự động hóa hậu cần tiếp theo.