Roboterberechnung

Мобильный робот с двумя приводными колесами и одним опорным

Методика тягового расчета мобильного робота и выбора тяговых двигателей и редукторов

Во многих случаях при конструировании роботов выбирается вариант трехколесной конструкции, т.е. с двумя приводными колесами и одним опорным. Такие конструкции имеют высокую маневренность, легко управляются. Эти роботы предназначены в основном для движения в помещениях. Поэтому в расчете принимается, что робот должен двигаться по ровной поверхности, в то же время его двигатели должны обеспечивать движение на небольшие подъемы (до 10 град), а так же преодоление одиночных препятствий до 0,5 радиуса колеса.

Следуя указаниям данной программы, в три шага Вы сможете рассчитать и проверить выбор электродвигателей и редукторв для задуманного Вами робота.

1 шаг (Оценка необходимой мощности двигателя)

Данные для расчета

Результаты расчета: (Используются для выбора двигателя)

Необходимая мощность эд.: Вт

2 шаг (Выбор электродвигателя и расчет параметров необходимого редуктора)

Выберите электродвигатель, мощность которого соответствуют диапазону от: до Вт . В данном случае речь идет о механической мощности, т.е. мощности на валу двигателя. При выборе электродвигателя важно обращать внимание на его механическую характеристику. Характеристика электродвигателя должна быть жесткой. (См. рисунок ниже) Электродвигатели с мягкой характеристикой не подходят для мобильных роботов.
Данные электродвигателей обычно содержат номинальный момент, номинальную частоту вращения, стоповый момент и скорость холостого хода. К сожалению данные электродвигателей у различных изготовителей часто отличаются. Для выполняемого расчета необходимо всегда знать частоту вращения холостого хода и номинальный момент. Для номинальной частоты вращения и стопового момента в программе имеется два варианта. Первый, когда известна номинальная частота вращения, второй - стоповый момент. Если оба варианта существуют, может задаваться любой из них.
В программе анализируется мощность электродвигателя. Если эта мощность меньше чем необходимая или значительно больше, программа выдает соответствующее сообщение. В этом случае необходимо выбрать другой двигатель. Если двигатель подходит, программа рассчитывает далее минимальный крутящий момент и передаточное отношение редуктора и выдает их значения в текстовом поле результатов расчета
В соответствии с данными двигателя заполните формуляр.

Формуляр данных для выбранного двигателя:

Результаты расчета:

Фактическая мощность двигателя: Вт
Необх. передаточное отношение редуктора 1:

3 шаг (Выбор редуктора)

Выберите редуктор с передаточным отношением в интервале от до , имеющий номинальный момент больше или равно Нм. Чаще всего применяются планетарные передачи. Иногда планетарные передачи можно выбрать в зависимости от диаметра редуктора. Ниже на рисунке показана данная зависимость, построенная по данным Maxon Motor. Необходимая область лежит между линиями 1 и 2.
После выбора редуктора заполните формуляр данных для дальнейшего расчета.

Формуляр данных для выбранного редуктора Тип редуктора: Передаточное отношение* 1: КПД, %: Примечание * - обязательно для заполнения
Выбранные параметры и значения (Автоматически заполняется) Тип двигателя: Тип редуктора: Передаточное отношение 1: Диаметр колеса: см
Результаты расчета для заданного веса робота	Результаты расчета, где вес робота определяется для режима работы двигателя при номинальной мощности
Вес робота: кг Скорость робота: см/сек , м/ч Момент дв.: Нм; Обороты дв.: об/мин Момент ред.: Нм; Обороты ред.: об/мин	Max. вес робота: кг Скорость робота: см/сек , м/ч Момент дв.: Нм; Обороты дв.: об/мин Момент ред.: Нм; Обороты ред.: об/мин

Примечание

Среди известных изготовителей двигателей и редукторов можно рекомендовать Maxon Motor AG.

Разработал В.Волов