Trong lĩnh vực robot, khung gầm là nền tảng quyết định tính di động và khả năng thích ứng với môi trường của nó. Khung gầm được thiết kế tốt không chỉ xử lý được các địa hình phức tạp mà còn là điều kiện tiên quyết để điều khiển chính xác và các ứng dụng nâng cao.
Lấy khung gầm bánh xích làm ví dụ, một thiết kế khung gầm bánh xích tuyệt vời phải tuân thủ ba nguyên tắc cốt lõi: khả năng thích ứng với địa hình, độ ổn định chuyển động và khả năng mở rộng phong phú. Ba yếu tố này được kết nối với nhau và cùng nhau tạo nên hiệu suất tổng thể của khung máy.
Một số khung gầm bánh xích có hệ thống treo do Huaner phát hành đã được-sinh viên, kỹ sư và những người đam mê chế tạo robot đón nhận nồng nhiệt nhờ hiệu suất tuyệt vời của chúng. Hôm nay, chúng tôi sẽ lấy khung gầm bánh xích Raptor của Huaner làm ví dụ để phân tích sâu các điểm thiết kế chính của khung gầm bánh xích xuất sắc từ cả góc độ thực hành học thuật và kỹ thuật.
Hệ thống treo lò xo xoắn có độ đàn hồi cao-Khi khung xe đối mặt với hệ thống treo bánh xe hoặc áp lực mặt đất không đồng đều, khung xe sẽ mất lực kéo và độ ổn định. Sự đổi mới của Raptor nằm ở thiết kế đã được cấp bằng sáng chế-hệ thống treo lò xo xoắn có độ đàn hồi cao-. Cốt lõi của hệ thống này là cơ cấu cánh tay đòn lò xo xoắn-làm bằng thép cacbon-có độ đàn hồi cao. Khi bánh xe gặp chướng ngại vật và được nâng lên, cánh tay đòn sẽ buộc lò xo xoắn biến dạng đàn hồi. Quá trình này mang lại ba lợi ích cốt lõi:
Thích ứng thụ động: Hệ thống đảm bảo thụ động tất cả các bánh xe tiếp xúc với mặt đất đồng thời nhất có thể, tăng diện tích tiếp xúc và cải thiện độ ổn định mà không cần cảm biến hoặc bộ điều khiển.
Lưu trữ và giải phóng năng lượng: Lò xo xoắn hấp thụ năng lượng va chạm khi bị nén và bật lại trơn tru khi được giải phóng, hấp thụ và đệm hiệu quả các tác động từ mặt đất và bảo vệ các cảm biến chính xác được gắn phía trên, chẳng hạn như LiDAR, camera đo độ sâu và bộ điều khiển chính.
Duy trì độ bám đường: Trên địa hình gồ ghề, việc giữ nhiều bánh xe luôn tiếp xúc với mặt đất có nghĩa là lực kéo có thể tác động liên tục và hiệu quả trên mặt đất, ngăn ngừa trượt và mất điện do hệ thống treo.
Thiết kế này biến khung gầm Raptor từ một cấu trúc cứng nhắc thành một hệ thống linh hoạt có thể “cảm nhận” và “thích ứng” với địa hình, mở rộng đáng kể khả năng vượt qua của nó trong môi trường đường gồ ghề.
Vận hành vi sai và điều khiển chính xác: Raptor sử dụng cấu trúc truyền động vi sai cổ điển. Hai đường ray được điều khiển bởi các động cơ mã hóa-độ chính xác cao độc lập, tạo thành một hệ thống điều khiển vòng-đóng. Bộ điều khiển có thể biết chính xác tốc độ và góc của động cơ trong thời gian thực, từ đó bù đắp cho các tình huống bất thường như trượt. Chuyển động tiến, lùi và quay sang bất kỳ bán kính nào đều đạt được bằng cách kiểm soát sự chênh lệch tốc độ giữa hai rãnh.
Để chống trượt, Raptor sử dụng các rãnh nylon chống trượt-có thiết kế dạng răng giúp bám đất hiệu quả, mang lại lực kéo lớn hơn. Thiết kế dạng lưới của các bánh dẫn động và đường ray của khung xe đảm bảo truyền lực hiệu quả và ngăn ngừa trật bánh. Bánh xe đường loại-có ổ trục giúp giảm đáng kể lực cản khi chạy, đảm bảo truyền lực xuống mặt đất trơn tru.
Trao quyền cho các ứng dụng nâng cao
Một khung gầm xuất sắc không chỉ là nền tảng di động mà còn là nền tảng cho cảm biến và trí thông minh. Thiết kế của Raptor đã tính đến đầy đủ điều này.
Nó có thể mang theo các phụ kiện mở rộng như LiDAR, camera đo độ sâu và cánh tay robot. Các đặc tính ổn định và{1}}chống va đập của nó cung cấp nền tảng thu thập dữ liệu chất lượng cao-cho LiDAR và máy ảnh đo độ sâu. Đây là điều kiện tiên quyết để lập bản đồ có độ chính xác cao- và tránh chướng ngại vật động. Thông tin chính xác trên đồng hồ đo đường được cung cấp bởi bộ mã hóa-có độ chính xác cao và khung gầm chắc chắn cho phép phương tiện giảm các lỗi tích lũy và đạt được khả năng phát hiện vòng-đóng trong ánh xạ và điều hướng SLAM.
Vì Raptor đạt được sự cân bằng tốt giữa độ ổn định, độ chính xác và khả năng thích ứng nên nó được sử dụng rộng rãi trong các rô-bốt của Huaner, chẳng hạn như rô-bốt theo dõi MentorPi-T1 và rô-bốt lai LanderPi-T1, cung cấp nền tảng di động mạnh mẽ và đáng tin cậy cho việc học ROS2, phát triển ứng dụng AI và nghiên cứu trí thông minh thể hiện ở cấp độ cao-.
Tóm lại, thiết kế một khung gầm bánh xích tốt là một dự án kỹ thuật hệ thống, không chỉ đơn thuần là lắp ráp các bộ phận. Nó không chỉ yêu cầu khả năng điều khiển vi sai chính xác và các bộ phận truyền động-chống trượt, có độ cứng-cao mà còn yêu cầu hệ thống treo để đối phó với các địa hình phức tạp cũng như tích hợp sâu với các cảm biến cấp-cao hơn và các thuật toán thông minh để phát huy hết tiềm năng của nó.
