homyrouz.ru — Банкетный зал Хоми Роуз

6. Заключение

Представлена ​​система контроля устойчивости автомобиля для электромобиля FWIA. Предлагаемый контроллер верхнего уровня на основе адаптивного управления не требует точных параметров транспортного средства или моделей силовых нагрузок в шинах, но все же может выдавать желаемые управляющие сигналы.Аналитическое решение, учитывающее ограничения силы в шинах, предназначено для распределения требуемых управляющих усилий от контроллера верхнего уровня на четыре колеса. Моделирование при различных сценариях вождения выполняется с использованием высокоточной модели CarSim и полнофункциональной модели автомобиля. Результаты моделирования показывают эффективность предложенного подхода к управлению.

Приложения

A.

Определив и, динамику скорости автомобиля можно записать как что означает, что динамику ошибок первого канала можно записать как Определим кандидата в функцию Ляпунова для этого канала как чья производная по времени может быть выражена как Предполагая, что верхняя граница для такой же, как для, закон обновления (11) может сделать производную по времени, чтобы быть записанной как где — верхняя граница и — верхняя и нижняя границы соответственно.Ошибка может быть ограничена согласно (10). Доказательство завершено.

Б.

Переопределим кандидата в функцию Ляпунова (A.3) как На основании (12) производная по времени указанного выше кандидата в функцию Ляпунова равна Если выполняется следующее И если или, у нас есть это означает, что всегда выполняется следующее:

Аналогично так (Б.2) можно переписать как Основываясь на (20), можно увидеть, что, если имеет тенденцию выходить за пределы своей границы, член обратной связи будет приближаться к значению, близкому к значению; таким образом также ограничен. Таким образом, модифицированный закон управления (11) и (12) также может быть сколь угодно малым, если и взят достаточно большим.

Конфликт интересов

Авторы заявляют об отсутствии конфликта интересов в отношении публикации данной статьи.

Благодарности

Эта статья была поддержана Национальным научным фондом Китая (51105074, 51205058 и 51375086), Фондом государственной ключевой лаборатории механической передачи (SKLMT-KFKT-201206) и Польско-норвежской исследовательской программой, осуществляемой Национальный центр исследований и развития при Норвежском финансовом механизме 2009–2014 гг. в рамках Контракта по проекту No.Pol-Nor / 200957/47/2013.

4-колесный робот, созданный с помощью Arduino, управляемый с помощью Dabble

Еще один проект, еще одна нестандартная идея для подарков! Представляем вам 4-колесного робота, управляемого Dabble — простого и увлекательного в сборке и простого в управлении робота, которым можно управлять через Bluetooth с помощью мобильного приложения Dabble, разработанного нами самостоятельно. Все, что вам нужно для создания робота, — это плата Arduino Uno, шасси, колеса, валы двигателей и другие аксессуары и инструменты. Чтобы управлять им, вам необходимо установить Dabble из Google Play и связать его с Bluetooth; и ваш робот готов к работе!

Какой лучший способ завершить год с тем же духом DIYing, с которым он начался, верно? И так, чего же ты ждешь!

Итак, приступим!

Шаг 1: Вещи, которые вам понадобятся

Шаг 2: Изготовление тела

Во-первых, мы приступим к изготовлению тела 4-колесного робота.

Возьмите шасси и переверните его.

На это шасси установите 4 опоры двигателя с помощью болтов M3 и гаек.

Закрепите двигатели постоянного тока и закрепите их на креплениях двигателя с помощью гаек и болтов M2.

Присоедините колеса к каждому валу двигателя постоянного тока.

Переверните сборку, чтобы создать ваше тело.

Шаг 3. Добавление мозга

Микроконтроллер, который мы собираемся использовать, — это Arduino Uno.

Мы собираемся выполнить все подключения на нем, но мы также будем использовать макетную плату для выполнения подключений.

Шаг 4. Выполнение подключений и использование драйвера двигателя

Выполните подключение, как показано на рисунке ниже.

Мы собираемся использовать драйверы двигателей, потому что Arduino Uno не обеспечивает достаточной мощности для работы 4 двигателей. Таким образом, мы добавим драйвер двигателя, мы сможем дать роботу необходимую энергию.

Два левых двигателя подключены параллельно. Аналогично, два правых двигателя тоже подключены параллельно. Подключения выполняются следующим образом:

• Разъемы включения — цифровые контакты 10 и 11

• m1_dir1, m1_dir2, m2_dir1, m2_dir2 — цифровые контакты 4, 5, 6, и 7

• GND — GND Arduino и Battery Убедитесь, что мы соединяем все провода GND вместе.

Шаг 5: Подключение смартфона

Нам нужно добавить модуль, который установит соединение между вашим роботом и приложением Dabble на смартфоне.

Берем модуль Bluetooth HC05. Подключите его, как показано на рисунке подключения.

Шаг 6: Добавление батареи

Нам нужно будет добавить дополнительный источник питания к нашему роботу. Кроме того, для подключения Arduino Uno к батарее мы будем использовать клеммную колодку постоянного тока или разъем постоянного тока.

Шаг 7: Код Arduino

Загрузите следующий код:

Шаг 8: Работа

Мы можем легко подключить нашего робота к нашему смартфону с помощью Dabble.

Перед работой с любым из модулей вам необходимо подключить Bluetooth, над которым вы работаете.

В приложении доступно множество модулей для других функций.

Сегодня мы будем работать с модулем геймпада.

И мы будем использовать левый набор кнопок:

Шаг 9: Заключение

Итак, 4-колесный робот, управляемый DIYDabble, готов к действию!

Psst! Просто чтобы вы знали, Dabble может делать гораздо больше, чем просто управлять роботами по беспроводной сети.Вы можете узнать больше об этом здесь!

Системы двигателей в колесах повысят производительность электромобилей

Новые системы двигателей в колесах модифицируют ступицу каждого колеса электромобиля (EV), добавляя полную трансмиссию, которая передает крутящий момент на соответствующую шину (Рис. 1) . Также в эти системы колесных двигателей входят компоненты торможения и электроника моторного привода. Дорожные испытания продемонстрируют производительность и долговечность системы колесных двигателей, что в конечном итоге повлияет на характеристики электромобиля.

1. Установка подвесных двигателей создает дополнительное пространство на шасси для пассажиров или груза.

В настоящее время кажется, что колесные двигатели могут иметь преимущества в нескольких областях. Обычные автомобили реализуют такие функции, как контроль тяги и устойчивости, замедляя колесо, которое вращается быстрее, чем должно. Но такой подход довольно медленный и ограничивается применением тормозящей силы. Чтобы разблокировать скользящую шину, было бы предпочтительнее применить некоторый крутящий момент.Вы можете сделать это с помощью колесных двигателей. Вы можете обеспечить точно контролируемый тормозной или двигательный момент в миллисекундном масштабе времени и тем самым значительно улучшить сцепление с дорогой и контроль устойчивости, сократить тормозной путь и повысить управляемость и безопасность.

Двигатели

также позволяют управлять вектором крутящего момента — приложением разных крутящих моментов к разным колесам, что может значительно улучшить управляемость. В автомобиле с двигателем в колесе эта аппаратная возможность предоставляется практически бесплатно, для чего требуется только правильное программное обеспечение.В результате может получиться машина, чем повороты, как по рельсам; тот, который может чувствовать себя маневренным в городском потоке и устойчивым на высоких скоростях.

In-Wheel Evolution

На самом деле, основная технология создания колесных двигателей восходит к концу 19 века, когда Фердинанд Порше (нынешняя компания) в Вене и Джозеф Ледвинка и Фред Ньюман в Чикаго прикрепили электродвигатель к каждому колесу безлошадного экипажа. для простой, эффективной и контролируемой подачи энергии (рис.2) . Их примитивная конструкция не соответствовала современным технологиям использования колесных двигателей.

2. Показана реконструированная версия Lohner-Porsche Semper Vivus начала 20-го века с двумя передними электрическими двигателями в колесах.

Современные разработчики колесных технологий, такие как Protean Electric, заявляют, что они преодолели или близки к преодолению проблемы использования этих двигателей: стоимость, дополнительная масса и дорожные удары.Программное обеспечение для управления двигателем также является ключевой задачей при проектировании. Он должен принимать решения о том, какой крутящий момент требовать от каждого двигателя в каждый момент, в зависимости от состояния транспортного средства и команд водителя.

В нормальных условиях просто запустить два двигателя вместо одного. Но если неисправность происходит в одном двигателе, контроллеру необходимо предотвратить развитие опасной асимметрии, которая может привести к неконтролируемому оттягиванию автомобиля в сторону.

В ответ на эту проблему безопасности компания

Protean Electric включила две полностью независимых системы, которые могут обнаруживать неисправность и выравнивать крутящий момент между двумя или более двигателями.Транспортные средства должны соответствовать ISO 26262, стандарту безопасности, который требует доказательства того, что опасный технический сбой будет чрезвычайно маловероятным. Это чрезвычайно сложный стандарт, но Protean уверен, что его двигатели помогут автопроизводителям соответствовать этим требованиям.

Двигатели

Protean устанавливаются за колесами автомобиля, поэтому их можно использовать как часть системы привода, не требующей коробки передач, дифференциала или приводных валов. Это создает энергоэффективную трансмиссию, которая потенциально снижает затраты, снижает вес и освобождает место на борту транспортного средства, которое ранее было предназначено для компонентов трансмиссии.Согласно Protean Electric, его колесные двигатели могут увеличить экономию топлива более чем на 30%, в зависимости от размера батареи и цикла движения в гибридном или подключаемом гибридном автомобиле. Он также может обеспечивать управление крутящим моментом за счет приложения индивидуального крутящего момента на оптимальном уровне к каждому колесу для повышения безопасности и управляемости автомобиля.

Перед колесными двигателями

еще предстоит преодолеть две проблемы:

• Уменьшение неподрессоренной массы, так как вес двигателя будет приходиться на каждое колесо с приводом.
• Защита от дорожных ударов и тепла от торможения из-за близости колесного двигателя к колесам.

Борьба с неподрессоренной массой

Колесные двигатели увеличивают неподрессоренную массу, что является врагом управляемости. Каждый раз, когда автомобиль наезжает на неровность, выбоину или лежачий полицейский, весь этот вес должен двигаться в одном направлении, а затем двигаться в противоположном направлении, как только пружина, к которой он прикреплен, достигает предела своего хода.

Подрессоренная масса — это все, что находится между подвеской автомобиля и дорогой. В обычном транспортном средстве это включает в себя тормоза, подшипники, колеса, шарниры равных угловых скоростей (устройства на концах ведущих осей, которые позволяют им передавать мощность под углом) и шины. Сведение неподрессоренной массы к минимуму — это хорошо. Его уменьшение улучшает качество езды для водителя и пассажиров, а также позволяет подвеске поддерживать контакт шин с дорогой.

Чтобы разобраться с неподрессоренной массой, Protean обратилась в английскую компанию Lotus Engineering, признанного эксперта в области плавности хода и управляемости, и попросила своих инженеров объективно исследовать влияние неподрессоренной массы на управляемость автомобиля.Lotus добавил массу до 30 кг каждому из четырех колес Ford Focus и оснастил автомобиль прибором для измерения вибрации и движения.

Его работа была поддержана компьютерным моделированием для более глубокого понимания эффектов добавления статической и вращающейся массы к колесам. Кроме того, обученные водители провели стандартизированные оценки, чтобы предоставить дополнительную информацию о том, как добавленная масса повлияла на езду и управляемость.

Lotus обнаружил, что влияние увеличенной неподрессоренной массы, хотя и заметно для обученного водителя, на самом деле не было таким значительным.Благодаря добавленной массе автомобилю казалось, что его подвеска и рулевое управление еще не прошли обычную настройку, которая является стандартной частью разработки автомобиля.

Инженеры Lotus смогли устранить большую часть эффекта дополнительной неподрессоренной массы, применив немного большее демпфирование подвески. Более того, они обнаружили, что когда эта неподрессоренная масса исходила от реальных двигателей, прикрепленных к колесам, способность приводить в действие каждую сторону автомобиля независимо друг от друга значительно улучшала управляемость.

ProteanDrive

Новейшая моторная система Protean

под названием ProteanDrive представляет собой полноценную трансмиссию в колесе. Нет ни шестеренок, ни трансмиссии. Вместо этого ротор электродвигателя подключается непосредственно к ступице, передавая крутящий момент от двигателя на колесо. Это помогает максимизировать эффективность и компактность (рис. 3) .

3. Protean Electric Pd18 подходит для 18-дюйм. (46 см) обод колеса. Двигатель может генерировать до 75 кВт или чуть более 100 л.с. на каждое приводимое колесо.

Pd18, флагманский продукт Protean, разработан для установки в обод колеса диаметром 18 дюймов (около 46 см). Pd18, который весит 36 килограммов (79 фунтов), может выдавать 1250 ньютон-метров (Нм) или 922 фут-фунта крутящего момента и 75 кВт мощности на колесе. Это означает, что два из них могут предложить до 2500 Нм крутящего момента и 150 кВт мощности.

Это может показаться чрезмерно большим крутящим моментом, учитывая, что типичный автомобильный двигатель внутреннего сгорания может производить всего несколько сотен ньютон-метров.Но в обычном автомобиле крутящий момент двигателя умножается на любое передаточное число между двигателем и колесами. На первой передаче это может быть число вроде 10; на более высоких передачах множитель будет ниже. Следовательно, пара Pd18 может соответствовать типичному уровню крутящего момента колеса, обеспечиваемому обычным автомобилем.

В основе ProteanDrive лежит синхронный двигатель с постоянными магнитами и набор тесно интегрированной электроники. Электроника посылает точно контролируемый ток в обмотки двигателя, создавая магнитные поля, которые взаимодействуют с редкоземельными постоянными магнитами, прикрепленными к ротору.Таким образом, каждый двигатель в колесе может обеспечить необходимый крутящий момент всего за миллисекунду.

Электронные схемы в двигателе в целом охлаждаются совместно с двигателем, обмотки которого могут выдерживать ток до 90 А, поэтому они рассеивают отходящее тепло. Это тепло вместе с теплом от электроники уносится водой, протекающей через канал охлаждающей жидкости в корпусе двигателя. Охлаждающая жидкость находится в хорошем тепловом контакте как с электронными компонентами, так и с обмотками двигателя. Эти обмотки залиты защитной эпоксидной смолой, которая помогает отводить тепло.Тесная интеграция двигателя и приводной электроники позволяет очень маленькому двигателю генерировать большую мощность.

Программное обеспечение

, работающее на микропроцессоре, поддерживаемом программируемой вентильной матрицей, принимает 16 000 решений в секунду о том, какое напряжение следует приложить к обмоткам. Они основаны на измерениях датчиков, которые предоставляют информацию об электрическом и тепловом состоянии двигателя, а также о его положении и скорости. Программное обеспечение гарантирует, что ток, протекающий через двигатель, идеально подходит для плавной и бесшумной работы.

Поскольку двигатель не требует трансмиссии, дифференциала или шарниров постоянной скорости (CV) для соединения с колесами, он теряет гораздо меньше энергии на трение. Таким образом, он может использовать меньшую батарею для обеспечения того же диапазона, что приводит к значительной экономии. Это также обещает снизить эксплуатационные расходы, так как любой автовладелец, которому пришлось заменить порванный пыльник CV, будет признателен.

Чтобы достичь всего этого, Protean пришлось преодолеть несколько технических проблем. Один из них — миниатюризация и интеграция инвертора.Большинство инверторов для автомобилей имеют размер большой коробки из-под обуви. Версия Protean занимает меньше половины этого места, поэтому она может аккуратно поместиться за электродвигателем. При такой упаковке требуется всего два кабеля постоянного тока для каждого двигателя. Если бы инвертор был установлен в другом месте, потребовалось бы подавать переменный ток по шести кабелям.

Двигатель

Protean имеет ротор снаружи. Благодаря этому зазор между статором и ротором (в котором развиваются магнитные силы) имеет максимальный доступный радиус, тем самым создавая как можно больший крутящий момент в пределах обода колеса.Такой подход позволяет двигателю развивать достаточный крутящий момент без необходимости использования зубчатой ​​передачи, что привело бы к снижению эффективности и возникновению шума.

Влияние на окружающую среду

Колесная система должна выдерживать различные условия окружающей среды, с которыми колесо может столкнуться в течение всего срока службы транспортного средства, например, удары, вибрацию, воду и камни. Когда водитель требует мощности от транспортного средства, электроника быстро нагревается, а затем остывает; этот повторяющийся термоциклирование может привести к преждевременной деградации компонентов.

Protean использовал специальные стенды для проверки электроники и выявления слабых мест. Команда инженеров теперь имеет то, что, по их мнению, является очень надежной конструкцией, которая прослужит весь срок службы автомобиля. Компания определяет срок службы как 300 000 км, 15 лет и 8 000 часов работы — таковы общие ожидания этой очень требовательной отрасли.

Независимо от того, насколько уникальна технология, ее стоимость может быть непомерно высокой. Протан сравнил стоимость типичной электрической трансмиссии, включающей коробку передач, двигатель, дифференциал и карданный вал, со стоимостью двух колесных двигателей.Хотя два двигателя несколько дороже, чем один центральный двигатель и трансмиссия, колесная система более эффективна, поскольку имеет меньшую массу и не страдает потерями на трение в трансмиссии. Поэтому во многих случаях автопроизводитель может поставить автомобиль, который едет быстрее или дальше (или и то, и другое), но при этом стоит не больше, чем модели конкурентов.

Еще одна проблема колесных двигателей — это их предполагаемая недостаточная долговечность. Размещение двигателей в колесах, а не под капотом, означает, что они будут повреждены, когда автомобиль едет по неровной дороге.Они также будут забрасываться водой, песком, гравием и прочим мусором, который мы регулярно проезжаем. Эти условия могут создавать проблемы, но тестирование Protean показало, что можно разработать продукт, который выдержит все испытания.

4. Стратегическое партнерство Protean Electric с LM Industries предусматривает поставку колесных двигателей для автономного пассажирского шаттла этой компании, получившего название «Olli».

Protean и американский разработчик транспортных средств с открытым исходным кодом LM Industries объединились, чтобы предоставить технологию в колесе для Olli — первого в мире совместно созданного, самоуправляемого, электрического и когнитивного шаттла (рис.4) .

Автономный электрический шаттл Fisker Orbit будет использовать технологию колесных двигателей для улучшения внутреннего пространства (рис. 5) . Технология в колесах принадлежит Protean Electric.

5. Колесные двигатели используются в автономном маршрутном автобусе Fisker Orbit.

Конкурс

Словенская компания Elaphe также производит колесную технику для применения в электромобилях (рис. 6) .Компания Elaphe протестировала свой полностью электрический привод на все колеса на замерзшей реке в Китае при температуре ниже -30 ° C (-22 ° F), чтобы доказать, что контроль тяги на льду лучше, чем в автомобилях ICE

.

Немецкая компания Ziehl-Abegg создала двигатель с приводом от ступицы колеса, который можно было использовать в серийных гибридных, аккумуляторных и коммерческих транспортных средствах на топливных элементах.

И Nissan разработал колесные двигатели для BladeGlider — рабочего прототипа его футуристического концептуального автомобиля.

Мощность на колеса — автомобили сегодняшнего дня

2021 Lordstown Motors Электрический пикап Endurance

Фото Роберта Шенбергера

Наследие совсем другого прошлого пронизывает каждый дюйм завода Lordstown Motors (LM) в Огайо.Сварочные роботы Fanuc, готовые к сборке электрических пикапов, имеют искровые шрамы от моделей Chevy Cruze, собранных там менее двух лет назад. Знаки на парковке указывают на специальные места, зарезервированные для электромобилей (электромобилей), то есть электромобилей Chevy Volt. На рубашках сотрудников может быть изображен логотип Лордстауна в виде молнии, но на вывесках на рабочих местах есть логотипы GM и Chevrolet.

Тем не менее, 54-летний автомобильный завод, который GM продал LM в прошлом году, также обещает подтолкнуть электромобили в новом направлении, которое может радикально изменить стоимость и сложность автомобилей в будущем.

«Этот автомобиль отличается простотой, с которой никто не сможет сравниться», — говорит генеральный директор LM Стив Бернс. «Четыре движущихся части трансмиссии, четыре колеса. Это оно. На этом автомобиле нет механизма; нет карданного шарнира; нет никакой разницы; нет ни карданного вала, ни ведущей оси ».

При запуске в следующем году пикап Endurance EV из Лордстауна будет использовать электрические ступичные двигатели на каждом колесе вместо традиционной схемы большого электромотора с трансмиссией, которая передает мощность на колеса.

Эта идея существует уже несколько десятилетий, и Бернс говорит, что технология наконец-то готова.

Колпаки медного цвета на электрическом пикапе Lordstown Motors Endurance издалека выглядят как обмотки электродвигателя. Руководители говорят, что цвет привлекает внимание к двигателям в колесах, которые приводят в движение грузовик.

Упрощенная конструкция

Как отмечает Бернс, привлекательность ступичных двигателей заключается в том, что они сбрасывают, в первую очередь во всей системе передачи энергии. Четыре независимых двигателя нужно только подключить к остальной части автомобиля через электрические линии и линии передачи данных.Вращающиеся приводные валы, которые часто подвергаются воздействию элементов, не нужны, что снижает вес транспортного средства и снижает затраты на запчасти. Нижняя часть автомобиля — без валов, выхлопных труб, осей и дифференциала — становится почти плоской, что дает конструкторам больше дорожного просвета и свободу при проектировании корпусов для аккумуляторных блоков.

Lordstown нацелен на рынок коммерческих пикапов — автомобили, используемые коммунальными предприятиями для обслуживания вызовов, сантехниками, электриками или компаниями, занимающимися ландшафтным дизайном. Бернс говорит, что эти компании могут извлечь выгоду из электромобилей, потому что электричество, как правило, является более дешевым способом питания транспортных средств, чем бензин или дизельное топливо, добавляя, что мотор-редукторы сделают его грузовик уникально подходящим для пользователей автопарка.

Без двигателя впереди и без трансмиссии, передающей мощность по центру пикапа на задние колеса, Endurance получает десятки кубических футов пространства для аккумуляторов, хранения и зон безопасного деформирования, поглощающих энергию столкновения при аварии.

«Мы постараемся использовать все это пространство», — говорит Бернс. «Мы можем предложить дополнительное место для хранения вещей, лучшее расположение сидений. У нас будет место для аккумуляторов большего размера, не только для диапазона транспортных средств, но и в качестве коробки отбора мощности для народных инструментов.Вам не понадобится генератор Honda в кузове грузовика ».

Обещание избавиться от десятков тяжелых и дорогих деталей и получить больше места привлекало автопроизводителей уже более века. В 1900 году Фердинанд Порше продемонстрировал электромобиль Lohner-Porsche в Париже, электромобиль с приводом от ступичного двигателя, разгоняющийся до 23 миль в час. На протяжении последнего десятилетия большинство автопроизводителей демонстрировали концептуальные автомобили с приводом от ступичных двигателей или обсуждали возможность использования привода на колеса для добавления полного привода к переднеприводным или заднеприводным автомобилям.

Проблемы внедрения

Тем не менее, несмотря на энтузиазм и более чем вековые исследования, мотор-редукторы так и не стали серийными легковыми и грузовыми автомобилями. Некоторые инвалидные коляски используют такие моторы, как электрические велосипеды и несколько тележек для гольфа.

Три эксперта по электродвигателям, когда их спросили о проблемах ступичных двигателей, все сначала назвали одну и ту же проблему — неподрессоренную массу. Каждый мотор-ступица Endurance весит около 88 фунтов, и эта масса находится ниже рессор транспортного средства. Так называемую неподрессоренную массу труднее изолировать от остальной части автомобиля, что затрудняет снижение шума, резкости и вибрации (NVH).Проще говоря, добавление нескольких сотен фунтов веса к транспортным средствам может сделать грузовики действительно ухабистыми.

Джеймс Кертли, профессор электротехники и информатики в Исследовательской лаборатории электроники Массачусетского технологического института (MIT), говорит, что другие большие проблемы включают:

Воздействие — В традиционных автомобилях и большинстве электромобилей конструкторы изолируют двигатель или двигатель от двигателя. злоупотребление внешним миром, предотвращение попадания воды и грязи и снижение вибрации с помощью амортизирующих опор двигателя.Ступичные двигатели будут испытывать каждую выбоину и лужу, и единственное, что их защищает, — это воздух в шинах.

Системная интеграция — электромобили с приводом от ступичного двигателя по-прежнему будут нуждаться в традиционных фрикционных тормозах, а согласование работы с системами рекуперативного торможения в ступичных двигателях будет затруднено, особенно с учетом ограниченного пространства внутри колеса.

Ян Браун, профессор электротехники в Иллинойском технологическом институте в Чикаго, который также назвал неподрессоренную массу в качестве своей главной заботы, добавляет, что во многих мощных электродвигателях теперь используются системы жидкостного охлаждения, поэтому для ступичных двигателей по-прежнему потребуются жидкостные трубопроводы и насосы.

«Ступичные двигатели, тем не менее, дают некоторые потенциальные преимущества с точки зрения управления крутящим моментом и вектором крутящего момента», — говорит Браун (подробнее об этом позже).

И все эксперты назвали затраты — четыре меньших двигателя стоят больше, чем один большой. Тем не менее, все они согласились с тем, что отказ от десятков других компонентов и систем, вероятно, снизит стоимость транспортных средств другими способами.

Решение проблем

Бернс говорит, что его инженеры потратили много времени на обслуживание, а прототипы моделей Endurance хорошо зарекомендовали себя на испытательных трассах.Одно из преимуществ коммерческих пикапов — легкая конкуренция. Традиционные коммерческие грузовики уже ездят довольно грубо, особенно когда они пустые. Без груза, уравновешивающего вес двигателя и задние колеса, пикапы могут довольно сильно раскачиваться. В электромобилях массивный аккумуляторный блок лучше уравновешивает вес, и Бернс добавляет, что тяжелые колеса еще больше улучшают распределение веса.

Что касается долговечности, Бернс признает, что перемещение силовой установки за пределы защищенного моторного отсека рискованно, но LM решает эту проблему с помощью жестких каркасов безопасности вокруг ступиц колес и тщательно их проверяет.

«Вы должны сделать физический двигатель достаточно выносливым, и мы это доказали на дороге и в лаборатории», — говорит Бернс. Он добавляет, что LM также необходимо было сделать автомобиль как можно более легким, потому что вес убивает диапазон в электромобилях, поэтому для защиты двигателей требуются дорогие и легкие материалы. Ступичные двигатели

, размещенные внутри колес транспортного средства, устраняют десятки движущихся частей, которые увеличивают вес и сложность транспортного средства.

Potential

Стартовая версия Endurance упрощает работу, говорит Бернс.Преимущества, которые грузовик принесет на рынок, — это стоимость (Endurance будет стоить примерно столько же, как Ford F-150, но будет иметь более низкие эксплуатационные расходы, потому что вольт дешевле, чем бензин) и возможности хранения.

В долгосрочной перспективе, однако, использование четырех независимых двигателей может открыть некоторые увлекательные способности в управлении и управлении, наиболее многообещающей из которых является идея векторизации крутящего момента, о которой Браун упоминал ранее.

Колеса автомобиля должны вращаться с противоположной скоростью при повседневной езде.Когда вы поворачиваете налево, колеса с правой стороны автомобиля едут дальше, чем с левой. Если колеса вращаются с одинаковой скоростью, внешние колеса будут тянуться по дуге, прыгая и прыгая, как тележка для покупок или повозка. Традиционные автомобили справляются с этим с помощью дифференциала — механической системы, которая эффективно вращает внешние колеса быстрее, чем внутренние. Ступичные двигатели позволят использовать гораздо более сложные способы управления вращением, что позволит быстрее и увереннее проходить повороты.

Теоретически автомобиль с приводом от ступичного двигателя может полностью отказаться от системы рулевого управления, полностью изменяя направление движения в зависимости от скорости вращения колес. Представьте себе транспортные средства, такие как танки и мини-погрузчики, которые могут вращаться на месте, поворачивая левую гусеницу в направлении, противоположном правому. Моторы L1500 компании

Elaphe Propulsion Systems приводят в действие мотор-редуктор Lordstown Motors Endurance.

Фотографии любезно предоставлены Elaphe

Бернс говорит, что с такими идеями придется подождать до появления версий второго или третьего поколения электромобилей с приводом от ступичных двигателей.На данный момент в центре внимания находится первая модель на дороге. У LM уже есть предварительные заказы на годовое производство на заводе в Огайо от клиентов автопарка. Самая большая краткосрочная проблема — укомплектовать завод персоналом и поставить оборудование на место во время пандемии.

«Мы убеждены, что для этого настало время. Идея возникла давно, но технология готова. Человеко-часы инженерного искусства за последние сто лет, потраченные на грузовики, должны быть самыми технически сложными вещами, которые когда-либо создавались людьми », — заключает Бернс.«Когда я говорю, что наша версия 1.0 будет лучше в некоторых отношениях, я не говорю это легкомысленно».

Illinois Tech

Lordstown Motors

Исследовательская лаборатория электроники Массачусетского технологического института

Об авторе: Роберт Шенбергер — редактор Today’s eMobility и Today’s Motor Vehicles. С ним можно связаться по адресу [email protected] или 216.393.0271.

Сборка двигателя

Lordstown Motors предоставила лицензию на двигатель со ступицей L1500 словенской технической компании Elaphe Propulsion Technologies.LM будет производить эти двигатели на своем заводе в Огайо вместе с грузовиками, которые будут их использовать.

«Это колеса довольно хорошего диаметра, тонкие, но большого диаметра», — объясняет Бернс. «Итак, мы должны использовать 20-дюймовые шины. Это больше, чем у большинства грузовиков, много места под колесной аркой, но при этом грузовик выглядит лучше». https://in-wheel.com

Поддержка роботов векторизации — SDR Wiki

https://www.superdroidrobots.com/shop/custom.aspx/vectoring-robots/44/

Как возможно векторное движение

Векторное движение достигается за счет суммы сил, создаваемых каждым колесом.На рисунке 1 ниже вы заметите, что для того, чтобы робот двигался вправо, двигатель A должен двигаться в отрицательном направлении, а двигатели B и C должны двигаться в положительном направлении.

На этой диаграмме также показано, почему двигатели B и C должны быть уменьшены при движении вбок. Двигатели B и C должны иметь одинаковую мощность, чтобы нейтрализовать движение вперед и назад, в то время как двигатель A должен генерировать такое же количество поперечной силы, как сумма B и C.

На рисунках 2 и 3 показаны два различных типа омни-колес.И колеса Omni, и колеса Mecanum обеспечивают сцепление при нормальном движении колеса, как и любое другое колесо. однако, что делает эти колеса особенными, так это маленькие ролики по краям колеса. Эти колеса предназначены для обеспечения минимального бокового трения, позволяющего колесам двигаться в любом направлении.

Омни-колеса имеют меньшие ролики по краям, которые движутся полностью перпендикулярно самому колесу. Для этого типа колеса они должны быть установлены перпендикулярно центру робота, как показано на рисунке 1.

Колеса Mecanum уникальны тем, что маленькие ролики расположены под углом 45 градусов. Это позволяет устанавливать их как обычные колеса, но обеспечивает тот же стиль движения, что и колеса Omni.

Всенаправленные роботы с полным приводом

У нас есть несколько вариантов всенаправленных четырехколесных роботов. Они используют механические колеса или омни-колеса, установленные под углом 45 градусов. Изменяя скорость и направление колес, вы можете добиться движения в любом направлении! Благодаря стилю колес можно перемещать колеса стандартным «танковым» движением для нормального движения, когда это необходимо.Эти роботы также хорошо работают для поддержки высоких грузов, поскольку колеса позволяют им вращаться с очень низким коэффициентом трения. См. Данные о нагрузке на странице робота, чтобы получить представление о полезной нагрузке.

4WD Vectoring Robot Platforms

Всенаправленные роботы 3WD

Наши всенаправленные роботы 3WD управляют нашими двухрядными всенаправленными колесами, позволяя им перемещаться в любом направлении. Платформа для роботов с векторным управлением 3WD

Органы управления и технические характеристики

Двигатели и крепления для двигателей

У нас есть комплекты колесных роботов mecanum, в которых используются двигатели IG32, IG42 и IG52.Ниже приведены двигатели, которые мы рекомендуем использовать с этими платформами, хотя вы можете использовать другие двигатели, если вам нужна более высокая скорость или более высокая полезная нагрузка. Все двигатели доступны с широким диапазоном оборотов, а некоторые доступны со встроенным датчиком. Для получения подробного списка доступных двигателей перейдите по ссылке ниже. Шасси на базе всенаправленных колес доступно в вариантах IG32 и IG42.

Предлагаемые двигатели

Моторные соединения

Щелкните здесь, чтобы просмотреть список доступных двигателей.

Колеса и карданные валы

Наши колеса Mecanum доступны отдельно или в паре с совместимыми ступицами колес. Все перечисленные ниже колеса подходят для любых алюминиевых ступиц Nexus. 4-дюймовые колеса mecanum также подходят для ступиц, устанавливаемых заподлицо SDR.

Алюминиевые концентраторы Nexus

Колеса Omni представляют собой валы, которые продаются вместе как одно целое. Вал поставляется с подшипником и стопорным кольцом, которые устанавливаются на двигатели и опоры двигателей. Колеса имеют диаметр 4 дюйма.Тяговые колеса изготовлены из прочного уретана, чтобы лучше удерживать пол. Колеса доступны в двух типах; однорядный и двухрядный. Двухрядные колеса обеспечивают более плавную работу, но оба работают отлично.

Колеса Mecanum

Ниже приведена диаграмма, показывающая, как следует устанавливать колеса mecanum и в каком направлении вращать колеса для векторных движений.

Контроллеры двигателя и скорости

Мы предлагаем различные контроллеры двигателей, чтобы упростить управление роботом.Контроллеры двигателей не зависят от типа шасси (Mecanum или Omni). Для обеспечения векторного движения требуется один моторный канал на каждый мотор.

Dimension Engineering SyRen 10 — это универсальный контроллер двигателя, который подходит для роботов весом до 30 фунтов. SyRen 10 может управляться через последовательный сигнал TTL 5 В или через RC. Одним из больших преимуществ SyRen 10 является то, что он совместим с контроллером движения DE Kangaroo (TE-180-000). Kangaroo позволяет SyRen получать обратную связь от кодировщика и работать с истинным контролем скорости.Для более тяжелых роботов доступен SyRen 25, который может выдерживать до 180 фунтов.

Для обеспечения недорогой опции мы также можем предоставить собственный одноканальный ШИМ-контроллер двигателя. Нашим контроллером двигателя PWM можно управлять только с помощью сигнала PWM TTL 5V и бита направления. Контроллер двигателя PWM предназначен для небольших и легких роботов, таких как эти комплекты векторных роботов. Они просты в использовании и могут управляться с любой платформы на базе микроконтроллера.

Рекомендуемые контроллеры двигателей

Контроллер и интерфейс контроллера

Мы предлагаем три основных варианта управления векторными роботами: радиоуправляемый, Wi-Fi и беспроводной последовательный порт (xBee).

ПДУ (радиоуправление)

Для дистанционного управления роботом, хотя контроллеры двигателей, перечисленные выше, поддерживают RC, вам все равно понадобится микроконтроллер на роботе, чтобы управлять микшированием двигателей, необходимым для достижения векторного движения.

Для точного управления роботом пульту дистанционного управления потребуется как минимум двухосевой джойстик / элемент управления и переключатель сигналов для изменения режимов движения, если это необходимо. Ниже приведен рекомендуемый список наших пультов дистанционного управления.

Управление WiFi

Здесь, в SuperDroid Robots, мы предлагаем два интерфейса управления WiFi.Мы продаем пакет интерфейса управления на основе Arduino (TE-900-003), который предоставляет Arduino Mega, экран Ethernet, экран SDR Breakout, регуляторы напряжения и плату реле 4 TTL (TE-010-405). Пакет управления включает исходный код управляющего программного обеспечения и прошивку Arduino, необходимую для работы робота.

У нас также есть более дешевый пакет пользовательского интерфейса управления WiFi (TE-900-002) нашей собственной разработки, который предварительно настроен для вашего робота. В комплект поставки входят маршрутизатор, одна из наших пользовательских плат управления, регуляторы напряжения, iPocket Ethernet to Serial Converter, 4x TTL Relay Board (TE-010-405), геймпад и пользовательское программное обеспечение для управления.

Дополнительную информацию см. На нашей странице поддержки интерфейса управления WiFi.

Беспроводное последовательное управление

Беспроводное последовательное управление осуществляется через радиомодуль xBee. Беспроводной последовательный порт в настоящее время доступен только при выборе системы управления на базе Arduino. Радио xBee подключается к Arduino через Arduino Wireless SD Shield (MCU-064-000). Система беспроводного последовательного управления доступна по запросу. Пожалуйста, свяжитесь с нами для получения дополнительной информации.

Дополнительную информацию см. На нашей странице поддержки последовательного беспроводного соединения.

Оборудование

Последний предмет, который вам понадобится для завершения вашего комплекта, — это комплект оборудования. Он включает в себя гайки, болты, шайбы, кабельные стяжки и держатели кабелей.

Датчики

Чтобы робот стал автономным, вам необходимо добавить датчики. Датчики всегда можно добавить или удалить позже, но всегда помните о том, как датчики взаимодействуют с вашим микроконтроллером. Некоторые датчики работают под I2C, некоторые SPI и некоторые аналоговые. См. Нашу страницу поддержки датчиков для получения дополнительной информации.

• Акселерометры, гироскопы, GPS и компасы
• Контактные датчики
• Датчики тока
• Датчики силы
• Датчики газа
• Оптические датчики
• Гидролокаторы
• Датчики температуры и влажности

Driving Mecanum Wheels Всенаправленные роботы

 
        вариант явный
        'Демонстрация привода Mecanum
        'Скрипт написан для использования в SDC2130, но будет работать на любой другой модели, изменив комментарии.'Сценарий должен быть загружен и выполнен в контроллере, который будет выступать в качестве Мастера в сети RoboCAN.
        'Второй двухканальный контроллер будет работать в качестве ведомого. Идентификатор главного узла = 1, идентификатор ведомого узла = 2
        'Скрипт предоставляется в демонстрационных целях, как есть, без гарантии.
        dim VD as integer 'Желаемая скорость робота
        dim ThetaD as integer 'Желаемый угол
        dim VTheta as integer 'Желаемая скорость вращения
        dim ThetaD45 как целое число 'Desire Angle + 45o
        'Предыдущие значения для обнаружения изменений
        dim PrevVD as integer 'Желаемая скорость робота
        dim PrevThetaD as integer 'Желаемый угол
        dim PrevVTheta as integer 'Желаемая скорость вращения
        dim V1 as integer 'Передний левый мотор
        dim V2 as integer 'Передний правый мотор
        dim V3 as integer 'Задний левый мотор
        dim V4 as integer 'Задний правый мотор
        dim LR as integer 'Команда влево / вправо
        dim FR as integer 'Команда Вперед / Назад
        dim CCW as integer 'Команда вращения
        dim RadioVD как целое VD с джойстика
        dim RadioTh как целое число 'Theta от джойстика
        dim CANAlive as integer 'Живые узлы Robocan
        Вершина:
        'Используйте приведенный ниже код для приема команд через RS232 или USB
        'Отправлять команды со значением! VAR nn
        'VAR 1 содержит скорость движения, диапазон +/- 1000
        'VAR 2 содержит направление движения, диапазон 0-360 градусов
        'VAR 3 содержит скорость вращения, диапазон +/- 1000
        'VD = getvalue (_VAR, 1)
        'ThetaD = getvalue (_VAR, 2)
        'VTheta = getvalue (_VAR, 3)
        'Захватить значение джойстика
        Приведенный ниже код предназначен для использования на SDC21300 с включенным Specktrum Radio.'Измените на _PI для захвата со стандартного радиоуправления
        LR = getvalue (_K, 2) 'X джойстика X-Y
        FR = getvalue (_K; 3)
        CCW = getvalue (_K, 4)
        'Прочитать список активных узлов RoboCAN
        CANAlive = getvalue (_CL, 1)
        'Проверьте, включено ли радио и присутствует ли ведомое устройство
        если (LR = 0 или FR = 0 или CCW = 0 или CANAlive <> 273)
        V1 = 0
        V2 = 0
        V3 = 0
        V4 = 0
        goto ApplyCommand 'Остановите все двигатели, если нет радио или ведомого
        конец, если
        'Центрированный джойстик = 500.Вычесть смещение для преобразования от 0 до +/- 1000
        'Измените код ниже, чтобы адаптироваться к другому радио, кроме spektrum
        если LR <500
        LR = (LR - 500) * 2 'Умножьте на 2, чтобы приблизить к +/- 1000
        если LR> 0, то LR = 0
        elseif LR> 530
        LR = (LR - 530) * 2
        если LR <0, то LR = 0
        еще
        LR = 0
        конец, если
        LR = -LR
        если FR <500
        FR = (FR - 500) * 2
        если FR> 0, то FR = 0
        elseif FR> 530
        FR = (FR - 530) * 2
        если FR <0, то FR = 0
        еще
        FR = 0
        конец, если
        если CCW <500
        CCW = (CCW - 500) * 2
        если CCW> 0, то CCW = 0
        elseif CCW> 530
        CCW = (CCW - 530) * 2
        если CCW <0, то CCW = 0
        еще
        CCW = 0
        конец, если
        'Вычислить расстояние джойстика от центрального положения в любом направлении
        RadioVD = (sqrt (LR * LR + FR * FR)) / 1000 'sqrt возвращает результат * 1000
        'Вычислить угол X-Y
        если FR <> 0
        RadioTh = (atan (LR * 1000 / FR)) / 10 'atan принимает входные данные * 1000 и возвращает угол в градусах * 10
        если LR> = 0 и FR <0
        RadioTh + = 180
        иначе, если LR <0 и FR <0
        RadioTh - = 180
        конец, если
        иначе, если LR> 0
        RadioTh = 90
        иначе, если LR <0
        RadioTh = -90
        еще
        RadioTh = 0
        конец, если
        VD = RadioVD
        ThetaD = RadioTh
        VTheta = -CCW
        Раскомментируйте ниже, чтобы проверить полученные значения в консоли.
        'print (LR, "\ t", FR, "\ t", RadioVD, "\ t", RadioTh, "\ r")
        'Чтобы избежать ненужных вычислений, оценивайте формулы только в том случае, если произошло изменение
        если (VD <> PrevVD или ThetaD <> PrevThetaD или VTheta <> PrevVTheta)
        ThetaD45 = ThetaD + 45 'один раз вычислить угол + 45 для использования в 4 уравнениях
        
        V1 = (VD * sin (ThetaD45)) / 1000 + VTheta 'sin принимает градусы и возвращает результат * 1000
        V2 = (VD * cos (ThetaD45)) / 1000 - VTheta
        V3 = (VD * cos (ThetaD45)) / 1000 + VTheta
        V4 = (VD * sin (ThetaD45)) / 1000 - VTheta
        
        Раскомментируйте ниже, чтобы просмотреть вычисленные скорости в консоли.
        'print (V1, "\ t", V2, "\ t", V3, "\ t", V4, "\ r")
        конец, если
        'Сохранить для обнаружения изменений при следующем выполнении цикла
        PrevVD = VD
        PrevThetaD = ThetaD
        PrevVTheta = VTheta
        ApplyCommand:
        'Применить к местным двигателям
        SetCommand (_G, 1, V1)
        SetCommand (_G, 2, V2)
        'Отправить команду подчиненному узлу 2 в сети RoboCAN
        SetCANCommand (2, _G, 1, V3)
        SetCANCommand (2, _G, 2, V4)
        wait (10) 'Повторять цикл каждые 10 мс / 100 Гц
        перейти наверх
  

Платформа с дистанционным управлением | Подвижная сценическая площадка для театров, ярмарок и т. Д.

Платформа с дистанционным управлением — это удобная и легко управляемая движущаяся платформа для развлечений, выставок и ярмарок. Платформа может быть интегрирована в вашу систему множеством способов и, следовательно, применима ко многим различным сценариям.

Вы можете управлять платформой с помощью беспроводного контроллера. Все движения могут контролироваться как самим исполнителем, так и другим человеком за кулисами.

На платформу можно установить любой объект в пределах допустимой нагрузки, если он правильно установлен на платформе.

Платформа с дистанционным управлением для любого сценического объекта

Изначально платформа с дистанционным управлением разрабатывалась для сценических постановок. С помощью этого продукта вы можете взять любой сценический объект и переместить его на платформу, чтобы создать для него движущиеся эффекты по сцене.

Тем не менее, дизайн и удобство использования делают его очень актуальным для включения его и в другие области.

В прошлом он использовался для перемещения сценических элементов и реквизита, а также исполнителей.Как реквизит, так и исполнитель могут быть размещены на платформе, например. на кушетке или стуле на платформе.

Поставляется с двумя разными типами колес: внедорожными и низкопрофильными. Эти колеса имеют преимущества в разных областях. Внедорожные колеса выше (20 см), но более чувствительны к неровностям. Низкопрофильные колеса меньше (10 см) и поэтому лучше скрывают колеса и платформу.

Подвижная платформа с множеством возможностей

Платформа с дистанционным управлением поставляется в стандартной версии на базе ранее упомянутых низкопрофильных колес или внедорожных колес.Моторные консоли подходят к индивидуальному размеру колес.

Размер платформы бывает стандартным 70х70 см. Тем не менее, консоль двигателя можно легко переместить на платформу, изготовленную по индивидуальному заказу, с помощью 4 винтов и небольшого творчества. Таким образом, с помощью этой системы можно привести в движение любой элемент. Посмотрите небольшое видео о том, как это делается, здесь.

Он полностью управляется дистанционно и делает возможным перемещение реквизита и крупных предметов на сцене. Это делается либо операторами за кулисами, либо исполнителями, использующими контроллер на сцене.

Содержимое платформы с дистанционным управлением, стандартный комплект колес

1 платформа с двигателями и аккумулятором, вкл. приемник

1 зарядное устройство для платформы (стандартная версия)

1 x Пульт дистанционного управления hitec flash 8

1 x Li-Fe аккумулятор для дистанционного управления 6.4V 1400mAh

Зарядное устройство для пульта дистанционного управления 1 шт.