В областта на роботиката шасито е крайъгълният камък, определящ неговата мобилност и адаптивност към околната среда. Добре-проектираното шаси не само се справя със сложен терен, но е и предпоставка за прецизен контрол и усъвършенствани приложения.
Вземайки верижното шаси като пример, отличният дизайн на верижното шаси трябва да се придържа към три основни принципа: адаптивност към терена, стабилност при движение и богата възможност за разширяване. Тези три са взаимосвързани и заедно съставляват цялостната производителност на шасито.
Няколко верижни шасита със системи за окачване, пуснати от Huaner, бяха добре-приети от студенти, инженери и ентусиасти по роботика поради отличното им представяне. Днес ще вземем верижното шаси Raptor на Huaner като пример, за да анализираме задълбочено ключовите точки на дизайна на отлично верижно шаси както от академична, така и от гледна точка на инженерна практика.
Високо{0}}еластична система за окачване с торсионни пружини Когато шасито е изправено пред окачване на колелата или неравен натиск върху земята, то ще загуби сцепление и стабилност. Иновацията на Raptor се крие в неговия патентован дизайн-високо-еластична торсионна пружинна система за окачване. Ядрото на тази система е торсионен пружинен-механизъм с въртящо се рамо, базиран на високо-еластична въглеродна стомана. Когато колелото срещне препятствие и бъде повдигнато, люлеещото се рамо принуждава усукващата пружина да се деформира еластично. Този процес носи три основни предимства:
Пасивна адаптация: Системата пасивно гарантира, че всички пътни колела са в контакт със земята възможно най-едновременно, увеличавайки контактната площ и подобрявайки стабилността, без необходимост от сензори или контролери.
Съхранение и освобождаване на енергия: Торсионната пружина абсорбира енергията на удара, когато е компресирана и отскача плавно, когато се освободи, като ефективно абсорбира и буферира ударите от земята и защитава прецизните сензори, монтирани отгоре, като LiDAR, камери за дълбочина и главния контролер.
Поддържане на сцепление: На неравен терен поддържането на няколко колела в контакт със земята по всяко време означава, че мощността може непрекъснато и ефективно да действа върху земята, предотвратявайки приплъзване и загуба на мощност поради окачването.
Този дизайн трансформира шасито на Raptor от твърда структура в гъвкава система, която може да "усеща" и "да се адаптира" към терена, значително разширявайки проходимостта му в неравна пътна среда.
Диференциална работа и прецизен контрол: Raptor използва класическа структура на диференциалното задвижване. Двете вериги се задвижват от независими високо-прецизни енкодерни двигатели, образувайки система за управление със затворен-контур. Контролерът може да знае точната скорост и ъгъл на двигателя в реално време, като по този начин компенсира необичайни ситуации като приплъзване. Движението напред, движението назад и завиването на произволен радиус се постигат чрез контролиране на разликата в скоростта между двете писти.
За да предотврати подхлъзване, Raptor използва анти{0}}найлонови вериги с назъбен дизайн, които ефективно захващат земята, осигурявайки по-добро сцепление. Конструкцията на зацепване на задвижващите колела и верижите на шасито осигурява ефективно предаване на мощността и предотвратява дерайлирането. Опорните колела от-тип лагер значително намаляват съпротивлението при движение, като осигуряват плавно предаване на мощността към земята.
Овластяване на разширени приложения
Отличното шаси е не само мобилна платформа, но и платформа за сензори и интелигентност. Дизайнът на Raptor напълно отчита това.
Може да носи аксесоари за разширение като LiDAR, камери за дълбочина и роботизирани ръце. Неговите стабилни и{1}}устойчиви на удари характеристики осигуряват високо-основа за събиране на данни за LiDAR и камери за дълбочина, което е предпоставка за високо-прецизно картографиране и динамично избягване на препятствия. Точната информация за километража, осигурена от високо-прецизни енкодери и здравото шаси, позволяват на превозното средство да намали натрупаните грешки и да постигне затворен-откриване на цикъл при картографиране и навигация на SLAM.
Тъй като Raptor постига добър баланс между стабилност, точност и адаптивност, той се използва широко в роботите на Huaner, като проследявания робот MentorPi-T1 и хибридния робот LanderPi-T1, осигурявайки надеждна и мощна мобилна платформа за ROS2 обучение, разработване на AI приложения и високо-изследвания на въплътен интелект.
В обобщение, проектирането на добро верижно шаси е проект за системно инженерство, много повече от просто сглобяване на части. Изисква не само прецизен контрол на диференциала и компоненти на трансмисията против-приплъзване, висока-твърдост, но и система за окачване, за да се справи със сложен терен, и дълбока интеграция със сензори от-високо ниво и интелигентни алгоритми, за да разгърне пълния си потенциал.
