머리말

의 성능자동유도차량(AGV)또는자율 이동 로봇(AMR)드라이브 시스템의 설계에 따라 크게 결정됩니다. 통합 드라이브 시스템은 네 가지 주요 구성 요소로 구성됩니다.AGV 구동 휠, 저전압 서보 모터, 기어 감속기, 그리고서보 드라이브. 이를 통해 차량 견인력, 가속도, 상승 능력, 위치 정확도, 모션 안정성 및 장기적인-운영 안정성이 결정됩니다.

실제 엔지니어링에서 많은 구동 시스템 문제는 모터 출력 부족이 아니라 불완전한 차량 동역학 계산으로 인해 발생합니다. 회전 저항, 경사 저항, 가속 관성 및 휠{1}} 접지 접착력을 간과하면서 탑재량만을 기준으로 모터를 선택하면 시동 성능 저하, 모터 과부하, 휠 미끄러짐 및 작동 효율성 저하로 이어지는 경우가 많습니다.

Plutools는 중국 최고의 모바일 로봇 구동 시스템 제조업체 중 하나입니다., 개발 및 생산을 전문으로 하는AGV 구동 휠, 스티어링 구동 휠, 차동 구동 휠, 저전압 서보 모터, 서보 드라이브 및 AGV 및 AMR용 통합 드라이브 솔루션. 광범위한 엔지니어링 경험과기계설계 매뉴얼, 이 가이드에서는 AGV 드라이브 시스템 선택을 위한 전체 동적 계산 프로세스를 설명하고 고성능 모바일 로봇 드라이브 시스템을 설계하는 엔지니어에게 실용적인 참고 자료를 제공합니다.-

1. AGV 차량 주행저항 분석

아래 속도로 작동하는 산업용 AGV의 경우1 m/s, 공기역학적 항력은 일반적으로 무시될 수 있습니다. 구동 시스템은 주로 세 가지 유형의 저항을 극복해야 합니다.

구름저항

경사 저항

가속저항

추진력은 다음을 충족해야 합니다.

Fdrive Ff + Fθ + Fa보다 크거나 같음

어디:

가용 견인력이 전체 주행 저항을 초과하는 경우에만 AGV가 원활하게 출발하고 안정적인 작동을 유지하며 안전하게 경사면을 오를 수 있습니다.

2. 구름저항 계산

구름저항은 바퀴와 바닥면 사이의 탄성변형에 의해 발생하는 저항으로, AGV 작동 시 직면하게 되는 가장 근본적인 저항입니다.

공식

Ff=(f × G) / r

어디:

일반적인 엔지니어링 값

엔지니어링 팁

일부 엔지니어링 참고 자료는 구름 저항 계수를 다음과 같이 표현합니다.센티미터(cm)대신에미터(m). 100회를 초과할 수 있는 오류를 방지하려면 계산하기 전에 항상 단위를 변환하십시오.

3. 경사 저항 계산

산업용 AGV는 일반적으로 대략2%.

작은 경사면의 경우:

sinθ ≒ tanθ ≒ 기울기 비율

그러므로:

Fθ = 0.02 × G

예

500kg AGV의 경우:

차량 중량:

G = 500 × 9.81 = 4905 N

경사 저항:

Fθ = 98.1 N

경사가 더 가파른 경우에는 보다 정확한 계산을 위해 실제 삼각 함수를 사용해야 합니다.

4. 가속도 저항 계산

빈번한 가속 및 감속은 드라이브 시스템 설계 시 고려해야 하는 관성 부하를 생성합니다.

뉴턴의 제2법칙에 따르면:

Fa=M × a

어디:

권장 값

가속도가 낮아지면 최대 부하가 줄어들고 드라이브 시스템의-장기적 안정성이 향상됩니다.

5. 차량 저항 계산 예

설계 매개변수

계산 결과

디자인 추천

구동 시스템은 대략 다음과 같은 최소 견인력을 제공해야 합니다.499 N. 엔지니어링 실무에서는20~50% 안전 마진시동 충격, 고르지 못한 바닥 상태 및 장기적인-기계적 마모를 보상하기 위해 권장됩니다.

6. 구동 휠 출력 토크 계산

AGV 구동 휠의 출력 토크는 정격 모터 토크가 기어박스에 의해 증폭된 후에 얻어집니다.

공식

트휠=Tmotor × i × eta

어디:

일반적인 기어박스 효율성

기어박스 유형에 따라 전송 효율이 크게 다릅니다. 잘못된 효율 값을 사용하면 토크 계산이 부정확해지고 모터가 잘못 선택될 수 있습니다.

7. 구동휠의 견인력 계산

구동 휠의 토크 출력은 다음 관계식을 사용하여 견인력으로 변환될 수 있습니다.

F = T / r

어디:

F=견인력(N)

T=구동 휠 출력 토크(Nm)

r=바퀴 반경(m)

듀얼-드라이브 AGV 시스템의 경우:

총=2 × F

다중{0}}구동 구성의 경우 총 견인력은 모든 구동 바퀴의 합입니다.

예

주어진:

모터 정격 토크: 0.4Nm

기어비: 30

기어박스 효율: 0.85

휠 반경: 65mm(0.065m)

그 다음에:

출력 토크:

트휠=0.4 × 30 × 0.85=10.2 Nm

단일 휠 견인력:

F = 10.2 / 0.065 ≈ 157 N

이 매개변수는 AGV가 전체 시스템 저항을 극복할 수 있는지 여부를 직접 결정합니다.

8. 최대 작동 속도 계산

AGV의 이론적 최대 속도는 모터 속도와 기어비에 따라 결정됩니다.

V = (2 × π × r × n) / i

어디:

V=선형 속도(m/min)

r=바퀴 반경(m)

n=모터 속도(rpm)

i=기어비

예

모터 속도: 2500rpm

기어비: 30

휠 반경: 65mm

V ≒ 34m/분(≒ 0.57m/s)

필요한 속도에 도달하지 못하면 모터 속도를 높이거나 기어비를 줄일 수 있습니다. 그러나 그에 따라 토크와 견인력을 다시-검증해야 합니다.

9. 모터 전력 검증

토크 계산 후에는 모터 출력도 확인해야 합니다.

공식

P = (T × n) / 9550

어디:

P=전력(kW)

T=토크(Nm)

n=속도(rpm)

예

토크: 0.4Nm

속도: 2500rpm

P ≒ 0.105kW

엔지니어링 권장 사항

토크 안전계수:1.2–1.5×

전원 안전 마진:20–50%

이는 연속 및 최대{0}}부하 조건에서도 안정적인 작동을 보장합니다.

10. 휠 접착력 및 예압력 계산

휠 미끄러짐을 방지하려면 다음 조건이 충족되어야 합니다.

μ × FN F보다 크거나 같음

따라서:

FN F/μ보다 크거나 같음

어디:

μ=바퀴와 바닥 사이의 마찰 계수

FN=일반 예압력

예

단일 휠 견인력: 157 N

마찰계수: 0.54

그 다음에:

FN ≒ 291N

실용적인 디자인에서는10% 안전마진권장되므로 스프링 예압은 대략320 N시간이 지남에 따라 피로를 보상하기 위해 선택되었습니다.

일반적인 마찰 계수

11. AGV 구동 시스템 선택 절차

완전한 AGV 드라이브 시스템 설계는 일반적으로 다음 단계를 따릅니다.

차량 매개변수 정의: 중량, 속도, 가속도, 경사, 휠 직경

롤링, 경사, 가속 저항 계산

총 주행저항 획득

단일 휠 견인력 결정

필요한 출력 토크 계산

기어박스 비율 선택

저전압 서보 모터 일치

서보 드라이브 용량 확인

속도 성능 확인

휠 접착력 및 예압력 검증

12. 엔지니어링 설계 고려 사항

AGV 시스템 개발에서 드라이브 성능은 모터 전력보다는 여러 요소의 영향을 받습니다.

주요 고려 사항은 다음과 같습니다.

구름 저항 계수와 마찰 계수는 서로 다른 물리적 의미를 나타내므로 혼동해서는 안 됩니다.

기어박스 효율은 유성 기어 시스템과 웜 기어 시스템 간에 크게 다르므로 일정한 값으로 취급하면 안 됩니다.

모터 및 서보 드라이브 선택 시 연속 듀티 사이클, 잦은 시작-정지 조건, 최대 부하 영향을 고려해야 합니다.

다중{0}}바퀴 시스템은 바퀴 미끄러짐과 위치 이탈을 방지하기 위해 충분한 지면 접촉력을 보장해야 합니다.

결론

AGV 구동 시스템의 설계는 단순한 모터 선택이 아니라 차량 동역학, 기계적 변속기, 전기 제어 및 시스템 통합을 포함하는 포괄적인 엔지니어링 프로세스입니다.

저항 모델링 및 견인력 계산부터 서보 모터 선택, 기어박스 구성, 서보 드라이브 매칭 및 구동 휠 설계에 이르기까지 모든 매개변수는 시스템 성능 및 작동 신뢰성에 직접적인 영향을 미칩니다.