Четыре мотор колеса

Когда слышишь про четыре мотор колеса, сразу представляешь гоночный болид или военный вездеход. Но в промышленности эта схема - скорее необходимость, чем роскошь. Многие до сих пор путают её с полным приводом, хотя разница принципиальная: здесь каждый колёсный модуль - самостоятельная силовая установка с управлением по моменту.

Почему именно четыре мотора?

В 2018 году мы тестировали погрузчик с двумя ведущими мостами. Машина буксовала на мокром бетоне при малейшей разнице в сцеплении. Тогда и пришло понимание: независимое управление моментом на каждом колесе - не маркетинг, а физическая необходимость. Особенно для AGV с жёсткими требованиями к позиционированию.

Наш партнёр - ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи - как раз специализируется на таких решениях. Их инженеры показывали расчёты: при торможении с 10 км/ч до нуля с точностью ±5 мм система с четырьмя мотор колесами даёт втрое меньший износ шин compared to классической схемой. Проверили на стенде - разница действительно ощутима.

Кстати, о шинах. Многие забывают, что эластокинематика подвески сильно влияет на работу системы. Однажды пришлось переделывать весь алгоритм управления под полиуретановые колёса - резина вела себя совершенно иначе. Такие нюансы не найти в учебниках.

Проблемы синхронизации

Самое сложное - не заставить четыре мотора вращаться, а обеспечить их 'взаимопонимание'. CAN-шина должна обрабатывать до 2000 сообщений в секунду без задержек. В ранних версиях наших роботов случались курьёзы: при резком старте передние колёса уже разгонялись, а задние ещё 'думали'. Результат - вибрация, съедающая 15% заряда батареи.

Команда с https://www.zhlun.ru предложили любопытное решение: они используют двойной контроль тока - по шине и через аналоговые сигналы. Говорят, это снижает вероятность рассинхронизации до 0.01%. Мы пока тестируем их подход на стенде, но первые результаты обнадёживают.

Интересный момент: при отказе одного датчика Холла система не должна переходить в аварийный режим. Мы научились использовать данные с соседних мотор-колёс для компенсации. Это увеличило надёжность наших AGV на 18% - проверяли в трёх логистических центрах.

Реальные кейсы вместо теорий

В прошлом году внедряли систему на заводе автокомпонентов. Заказчик требовал точность позиционирования 2 мм при массе тележки 800 кг. Два мотора не справлялись - всегда был 'люфт' в 5-7 мм. Перешли на четыре мотор колеса с индивидуальными энкодерами - проблема исчезла. Но появилась другая: вибрации на стыках плит.

Пришлось разрабатывать адаптивный алгоритм жёсткости. Колесо 'подстраивается' под неровность за 0.2 секунды. Кстати, этот опыт потом пригодился в проекте для аэропорта - там покрытие ещё более неоднородное.

Самое сложное - объяснить заказчику, почему простой AGV suddenly подорожал вдвое. Приходится показывать расчёты окупаемости: такие машины реже простаивают из-за поломок подвески, экономят энергию на манёврах. Но до сих пор 30% клиентов отказываются от схемы с четырьмя моторами, считая её избыточной.

Аппаратные тонкости

Магниты в бесколлекторных моторах - отдельная головная боль. При перегрузке они теряют до 40% остаточной намагниченности. Мы сотрудничаем с ООО Гуанчжоу Колесо Мудрости Технолоджи именно из-за их подходу к термостабилизации магнитной системы. Их мотор-колёса выдерживают до 140°C без потери характеристик - проверяли в термокамере.

Ещё важный момент - крепление подшипников. При разнонаправленных нагрузках (как в наших случаях) стандартные решения не работают. Пришлось разрабатывать собственный узел с двойным уплотнением. Кстати, эту технологию потом лицензировали у нас китайские партнёры.

Часто забывают про кабели питания - они должны выдерживать не менее 1 млн изгибов. Мы тестировали 12 вариантов прежде чем нашли оптимальный. Сейчас используем кабели с медью марки OFC - дорого, но надёжно.

Что в перспективе?

Сейчас экспериментируем с рекуперацией. Теоретически, при торможении 800-килограммовой тележки можно возвращать до 15% энергии. Но на практике пока получается только 7-8% - мешают переходные процессы в силовой электронике.

Команда с zhLun.ru делилась планами по созданию 'цифрового двойника' для систем с четырьмя мотор колесами. Если всё получится, можно будет предсказывать износ узлов с точностью до 95%. Мы уже предоставили им наши наработки по анализу вибродиагностики.

Лично я считаю, что будущее - за гибридными схемами. Иногда достаточно двух мотор-колёс с пассивными роторами на остальных осях. Но для задач с жёсткими требованиями к точности четыре мотор колеса останутся безальтернативным вариантом ещё лет десять как минимум. Хотя кто знает - техника не стоит на месте.