Dans le domaine de la robotique, le châssis est la pierre angulaire déterminant sa mobilité et son adaptabilité à l'environnement. Un châssis-bien conçu permet non seulement de gérer des terrains complexes, mais constitue également une condition préalable à un contrôle précis et à des applications avancées.
En prenant le châssis à chenilles comme exemple, une excellente conception de châssis à chenilles doit adhérer à trois principes fondamentaux : l'adaptabilité au terrain, la stabilité des mouvements et une riche extensibilité. Ces trois éléments sont interconnectés et constituent ensemble les performances globales du châssis.
Plusieurs châssis à chenilles dotés de systèmes de suspension commercialisés par Huaner ont été bien accueillis-par les étudiants, les ingénieurs et les passionnés de robotique en raison de leurs excellentes performances. Aujourd'hui, nous prendrons comme exemple le châssis à chenilles Raptor de Huaner pour analyser en profondeur les points clés de la conception d'un excellent châssis à chenilles du point de vue de la pratique académique et de l'ingénierie.
Système de suspension à ressorts de torsion à haute-élasticité Lorsqu'un châssis est confronté à une suspension de roue ou à une pression inégale au sol, il perd en traction et en stabilité. L'innovation de Raptor réside dans sa conception brevetée-le système de suspension à ressorts de torsion à haute-élasticité. Le cœur de ce système est un mécanisme de bras oscillant à ressort de torsion-basé sur de l'acier au carbone à haute-élasticité. Lorsqu'une roue rencontre un obstacle et est soulevée, le bras oscillant force le ressort de torsion à se déformer élastiquement. Ce processus apporte trois avantages essentiels :
Adaptation passive : le système garantit passivement que toutes les roues sont en contact avec le sol aussi simultanément que possible, augmentant ainsi la zone de contact et améliorant la stabilité, sans avoir besoin de capteurs ou de contrôleurs.
Stockage et libération d'énergie : le ressort de torsion absorbe l'énergie d'impact lorsqu'il est comprimé et rebondit en douceur lorsqu'il est relâché, absorbant et amortissant efficacement les impacts du sol et protégeant les capteurs de précision montés sur le dessus, tels que le LiDAR, les caméras de profondeur et le contrôleur principal.
Maintien de la traction : sur terrain accidenté, le fait de garder plusieurs roues en contact avec le sol à tout moment signifie que la puissance peut agir de manière continue et efficace sur le sol, évitant ainsi le patinage et la perte de puissance dus à la suspension.
Cette conception transforme le châssis Raptor d'une structure rigide en un système flexible capable de « détecter » et de « s'adapter » au terrain, augmentant ainsi considérablement sa praticabilité dans des environnements routiers difficiles.
Fonctionnement différentiel et contrôle précis : Le Raptor utilise une structure d'entraînement différentielle classique. Les deux pistes sont entraînées par des moteurs d'encodeur indépendants de haute-précision, formant un système de contrôle en boucle fermée-. Le contrôleur peut connaître la vitesse et l'angle exacts du moteur en temps réel, compensant ainsi les situations anormales telles qu'un glissement. Le mouvement vers l'avant, le mouvement vers l'arrière et le virage dans n'importe quel rayon sont obtenus en contrôlant la différence de vitesse entre les deux pistes.
Pour éviter tout glissement, Raptor utilise des chenilles en nylon antidérapantes-avec une conception dentée qui adhère efficacement au sol, offrant une meilleure traction. La conception en maillage des roues motrices et des chenilles du châssis assure une transmission efficace de la puissance et évite le déraillement. Les roues de type roulement - réduisent considérablement la résistance au roulement, garantissant une transmission fluide de la puissance au sol.
Renforcer les applications avancées
Un excellent châssis n’est pas seulement une plateforme mobile mais aussi une plateforme pour les capteurs et l’intelligence. La conception du Raptor en tient pleinement compte.
Il peut transporter des accessoires d'extension tels que des LiDAR, des caméras de profondeur et des bras robotiques. Ses caractéristiques stables et-résistantes aux chocs fournissent une base d'acquisition de données de haute-qualité pour les caméras LiDAR et de profondeur, ce qui est une condition préalable à une cartographie de haute-précision et à l'évitement dynamique des obstacles. Des informations précises sur le compteur kilométrique fournies par des encodeurs de haute-précision et un châssis robuste permettent au véhicule de réduire les erreurs accumulées et d'obtenir une détection en boucle fermée-dans la cartographie et la navigation SLAM.
Étant donné que Raptor atteint un bon équilibre entre stabilité, précision et adaptabilité, il est largement utilisé dans les robots de Huaner, tels que le robot à chenilles MentorPi-T1 et le robot hybride LanderPi-T1, fournissant une plate-forme mobile fiable et puissante pour l'apprentissage ROS2, le développement d'applications d'IA et la recherche sur l'intelligence incorporée de haut niveau-.
En résumé, concevoir un bon châssis à chenilles est un projet d’ingénierie système, bien plus qu’un simple assemblage de pièces. Cela nécessite non seulement un contrôle différentiel précis et des composants de transmission antidérapants et à haute rigidité, mais également un système de suspension adapté aux terrains complexes, ainsi qu'une intégration approfondie avec des capteurs de niveau supérieur et des algorithmes intelligents pour libérer tout son potentiel.
