No campo da robótica, o chassis é a pedra angular que determina a sua mobilidade e adaptabilidade ambiental. Um chassi bem-projetado não apenas lida com terrenos complexos, mas também é um pré-requisito para controle preciso e aplicações avançadas.
Tomando o chassi sobre esteiras como exemplo, um excelente projeto de chassi sobre esteiras deve aderir a três princípios básicos: adaptabilidade ao terreno, estabilidade de movimento e ampla capacidade de expansão. Estes três estão interligados e juntos constituem o desempenho geral do chassi.
Vários chassis sobre esteiras com sistemas de suspensão lançados pela Huaner foram bem{0}}recebidos por estudantes, engenheiros e entusiastas da robótica devido ao seu excelente desempenho. Hoje, tomaremos o chassi sobre esteiras Raptor da Huaner como exemplo para analisar profundamente os principais pontos de projeto de um excelente chassi sobre esteiras, tanto do ponto de vista acadêmico quanto da prática de engenharia.
Sistema de suspensão com mola de torção de alta-elasticidade Quando um chassi enfrenta suspensão de rodas ou pressão irregular no solo, ele perde tração e estabilidade. A inovação da Raptor está em seu design patenteado-no sistema de suspensão com mola de torção de alta-elasticidade. O núcleo deste sistema é um mecanismo de braço oscilante com mola de torção-baseado em aço carbono de alta-elasticidade. Quando uma roda encontra um obstáculo e é levantada, o braço oscilante força a mola de torção a se deformar elasticamente. Este processo traz três vantagens principais:
Adaptação Passiva: O sistema garante passivamente que todas as rodas estejam em contato com o solo o mais simultaneamente possível, aumentando a área de contato e melhorando a estabilidade, sem a necessidade de sensores ou controladores.
Armazenamento e liberação de energia: A mola de torção absorve a energia do impacto quando comprimida e recupera suavemente quando liberada, absorvendo e amortecendo efetivamente os impactos do solo e protegendo os sensores de precisão montados na parte superior, como LiDAR, câmeras de profundidade e o controlador principal.
Manter a tração: Em terrenos acidentados, manter várias rodas em contato com o solo o tempo todo significa que a potência pode atuar de forma contínua e eficaz no solo, evitando escorregões e perda de potência devido à suspensão.
Este design transforma o chassi do Raptor de uma estrutura rígida em um sistema flexível que pode “sentir” e “adaptar-se” ao terreno, expandindo enormemente sua transitabilidade em ambientes de estradas acidentadas.
Operação Diferencial e Controle Preciso: O Raptor usa uma estrutura de acionamento diferencial clássica. As duas trilhas são acionadas por motores codificadores independentes de alta-precisão, formando um sistema de controle-de malha fechada. O controlador pode saber a velocidade e o ângulo exatos do motor em tempo real, compensando assim situações anormais como escorregamento. O movimento para frente, o movimento para trás e a rotação em qualquer raio são obtidos controlando a diferença de velocidade entre as duas esteiras.
Para evitar escorregões, o Raptor usa esteiras de náilon-antiderrapantes com design dentado que aderem efetivamente ao solo, proporcionando maior tração. O design engrenado das rodas motrizes e dos trilhos do chassi garante uma transmissão de potência eficiente e evita descarrilamentos. As rodas do tipo{3}}rolamento reduzem bastante a resistência ao movimento, garantindo uma transmissão suave de potência ao solo.
Capacitando Aplicativos Avançados
Um chassi excelente não é apenas uma plataforma móvel, mas também uma plataforma para sensores e inteligência. O design do Raptor considera isso totalmente.
Ele pode transportar acessórios de extensão como LiDAR, câmeras de profundidade e braços robóticos. Suas características estáveis e{1}}resistentes a choques fornecem uma base de aquisição de dados de alta-qualidade para câmeras LiDAR e de profundidade, o que é um pré-requisito para mapeamento de alta-precisão e prevenção dinâmica de obstáculos. Informações precisas do hodômetro fornecidas por codificadores de alta-precisão e um chassi robusto permitem que o veículo reduza erros acumulados e obtenha detecção de-circuito fechado no mapeamento e navegação SLAM.
Como o Raptor alcança um bom equilíbrio entre estabilidade, precisão e adaptabilidade, ele é amplamente utilizado nos robôs de Huaner, como o robô rastreado MentorPi-T1 e o robô híbrido LanderPi-T1, fornecendo uma plataforma móvel confiável e poderosa para aprendizagem ROS2, desenvolvimento de aplicativos de IA e pesquisa de inteligência incorporada de alto-nível.
Em resumo, projetar um bom chassi sobre esteiras é um projeto de engenharia de sistemas, muito mais do que apenas montar peças. Ele requer não apenas controle diferencial preciso e componentes de transmissão antiderrapantes e de alta{2}}rigidez, mas também um sistema de suspensão para lidar com terrenos complexos e integração profunda com sensores-de nível superior e algoritmos inteligentes para liberar todo o seu potencial.
