AGV小车(Automated Guided Vehicle)的轮式设计是其关键组成部分,直接影响AGV小车的运行性能、灵活性和适用场景。以下是几种常见的AGV小车轮式设计及其特点:
单舵轮型
结构特点:通常为三轮车型,前部有一个铰轴转向车轮作为驱动轮,后两个为从动轮。
优点:结构简单,成本低,无需考虑电机配合问题。三轮结构抓地性好,对地表面要求一般,适用于广泛的环境和场合。
缺点:灵活性较差,转向存在转弯半径,能实现的动作相对简单。
适用场景:适用于大吨位货物搬运,如牵引式AGV小车、叉车式AGV小车在大吨位货物搬运场景中应用较多。
双舵轮型
结构特点:车体前后各安装一个舵轮作为驱动轮,搭配左右两侧的从动轮。
优点:可以实现360°回转功能和万向横移,灵活性高且具有精确的运行精度。底部轮子较多,受力更均衡,稳定性比单舵轮型AGV更高。
缺点:两套舵轮成本较高,对电机的运动控制算法要求较高,且四轮或以上的车轮结构,容易导致一轮悬空而影响运行,对地面平整度要求严格。
适用场景:适用于大吨位的物料搬运,如在汽车制造工厂、停车场等场景中,对搬运精度和灵活性要求较高的场合。
差速轮型
结构特点:车体左右两侧安装差速轮作为驱动轮,其他为随动轮,驱动轮本身不能旋转,靠内外驱动轮之间的速度差来实现转向。
优点:灵活性高,可实现360°回转,对电机和控制精度要求不高,成本相对低廉。
缺点:无法做到万向横移,对地面平整度要求苛刻,负重较轻,一般负载在1吨以下,无法适应精度要求过高的场合。
适用场景:适用于环境较好的电商、零售等仓库场景,如亚马逊KIVA机器人就采用这种转向驱动方式。
麦克纳姆轮型
结构特点:基于有许多位于机轮周边的轮轴的中心轮原理,在轮毂上安装斜向辊子,通过协同运动实现移动或旋转。
优点:具有10吨以上的载重能力,灵活性高,可实现360°回转功能和万向横移,更适合在高精度要求及有限空间内的运动。
缺点:成本相对较高,结构形式相对复杂,对控制、制造、地面等的要求较高。
适用场景:适用于飞机、高铁等生产制造场景、户外机器人运输场景等对载重和灵活性要求都很高的场合。
特殊设计
变长连杆的双曲柄转向系统:为解决前轮导向AGV小车的车轮侧滑问题,基于Ackermann转向原理设计,通过推导转向动力学模型,建立考虑转向阻力矩的左、右前轮转向角闭环控制模型,提出左、右前轮转向PID同步控制算法,利用Matlab仿真转向控制模型的动态响应,获得相关控制参数,实现满足纯滚动转向原理的左、右前轮转角实时同步控制及转角信息采集。
四轮分段式底盘:前端由两个驱动轮和一个万向轮组成,后端与前端铰接,后端有一个万向轮。其特点是随着负载增加,驱动轮压力也增加,保证驱动轮有足够附着力、占用空间小;两个万向轮在靠近AGV小车中心线的两侧布置,减小偏心力和负载扭矩,增加车体稳定性;驱动电机产生的力直接作用在地面,减小能量损耗,提高机械效率。