發布日期：2022-04-26 點擊率：43
關鍵詞： 福爾哈貝 Faulhaber 電機
摘要：現代計算機和傳感器技術可完美用于快速可靠的數據采集，即使是火山、熔爐及核電站等惡劣環境也無妨。不幸的是，這項技術存在一大缺陷：缺乏移動性。到目前為止，通用型概念車不可攜帶儀器，這對未知領域的研究造成影響。例如，這導致在調查礦山事故，搜索無法進入的建筑工地，探測地雷等任務時，其要求甚至超過對其他行星的探索。由此可見，對于人類無法進入的區域，開發操作性強且易于在崎嶇地形上行駛的汽車實有必要。
現代計算機和傳感器技術可完美用于快速可靠的數據采集，即使是火山、熔爐及核電站等惡劣環境也無妨。不幸的是，這項技術存在一大缺陷：缺乏移動性。
到目前為止，通用型概念車不可攜帶儀器，這對未知領域的研究造成影響。例如，這導致在調查礦山事故，搜索無法進入的建筑工地，探測地雷等任務時，其要求甚至超過對其他行星的探索。由此可見，對于人類無法進入的區域，開發操作性強且易于在崎嶇地形上行駛的汽車實有必要。
各有千秋，誰領風騷？
為了滿足這些應用所需的高度可靠性、冗余性和自主性，新型“Shrimp”概念車需集成以上所有特征。
當然，“越野”車也有許多新概念和設計，且基于切實可行的解決方案。例如，“履帶式”車輛采用簡單且行之有效的技術，“邁步式”車輛經現代控制技術改進，效果更佳，還有應用最廣泛的輪式車輛。不過，這些解決方案各有其利弊。
以履帶式車輛為例，它們易于駕駛，在崎嶇的地形上暢行無阻，還可在狹窄空間內自由轉彎，但其所需的驅動功率相對較高，而且比較重，機箱會產生大量磨損。為了正常運行，它在行駛時還需要復雜及主動的位置控制，因此，在平整地面上行駛比在崎嶇地形上快得多。
輪式車輛易于駕駛，還具有較強的操作性，重量輕，所需的驅動功率較小，不僅能克服更大的崎嶇地形障礙，還能在平整的地形上高速行駛。因此，巴黎高等洛桑聯邦理工學院(EPFL)自治系統實驗室（ASL）將其作為新概念車進行研究，因為以往的解決方案均為崎嶇地形或平整地形設計，而新的“Shrimp Rover”可用于這兩種應用。
全新概念
新的“Shrimp Rover”以全輪驅動概念為基礎，采用最佳的牽引力以確保將最大的驅動功率傳遞到車輪上。
此外，新車的底盤采用了復雜的運動學系統，并優化了地面和車輪之間的接觸作用。其全地形概念主要基于離地間隙，車體還設置了兩種不同的車輪懸掛系統。
其側輪采用了特殊的并行結構，因此底盤的虛擬旋轉中心位于輪軸之間的最佳位置。另一方面，底盤本身位于輪軸高處，為了獲得最佳的離地間隙，越障時，車輛還配有一個前輪和后輪，并采用特殊的桿運動來確保前輪始終最佳地導向牽引表面，而后輪通過懸臂梁桿固定到車體上。
從機械角度而言，帶有前輪和后輪以及2x2側輪的特殊設計意味著所有車輪的地面接觸已被優化，因此無需主動控制。由于前輪和后輪的旋轉能力在車輛長度范圍內，因此Shrimp的回轉圈非常小，還具有輪式車輛的主要優點：傳動摩擦力極低，幾乎所有的輸出驅動電源可用于驅動。因此，可使用帶有后備電池系統的節能驅動器。
強大的驅動解決方案
作為通用型汽車設計，Shrimp具備適用于所有應用的驅動系統，這得益于其選用了FAULHABER的產品。例如，FAULHABER為其構造器提供了帶有貴金屬整流的2224 ... SR系列直流微電機，并為Shrimp配備了適用于不同電壓的無鐵芯鐘電樞電機，它們可依靠太陽能電池供電或通過電池操作。
Faulhaber直流微電機
此外，Shrimp選用該電機的另一大優勢是具有整體磁脈沖發生器，每次旋轉可產生64至512個脈沖，然后對齒輪的轉矩特性與車輪的參數進行匹配。電機與行星齒輪相結合，減速比為3.71:1至1526:1，扭矩為0.5 Nm，為適配最佳的驅動提供了較大的帶寬。
各車輪還可通過自身的相位序列指示器將驅動數據報告至控制系統，因而車輛的整個驅動器可根據牽引力實現最優調節。另外，由于所有的驅動部件均在標準范圍內，因此，與傳統的專用驅動系統相比，它具有非常大的成本優勢。
高度適配性
“Shrimp Rover”可翻越其車輪直徑兩倍高的臺階，爬坡能力遠超目前所有的概念車。當穿越險要地勢時，它還具備高度穩定性，可控制40度的正面/側面傾斜度。因此，其主要應用領域是農業、掃雷機器人和產業探索機器人。
適合所有條件的概念車，無論是不規則地形還是臺階或斜坡。
EPFL研發的新概念車基于精巧的純機械型堅固底盤，并利用了FAULHABER的標準件進行驅動以及傳統組件進行控制。由于可靠性高，它適用于復雜的太空旅行和地球應用。當遇到障礙物時，其前進運動的高效率和出色的爬坡能力使其適用于任何地形。
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