Los robots empujadores de alimento no funcionan como los AGV de almacén convencionales.
Un AGV de almacén transporta mercancías principalmente sobre un suelo limpio y nivelado. Un robot empujador de alimento se desplaza a lo largo del área de alimentación mientras empuja continuamente el forraje o el alimento mezclado hacia los animales.
Normalmente se mueve a baja velocidad, pero aun así requiere suficiente fuerza de empuje. Además, el suelo puede estar húmedo, polvoriento, irregular o cubierto con residuos de alimento.
Debido a esto, seleccionar las ruedas motrices basándose únicamente en el peso del robot no es suficiente. La carga sobre la rueda, el par de salida, el diámetro de la rueda, el material de la misma, las condiciones del suelo y la disposición del chasis deben analizarse en conjunto.
¿Qué hace diferentes a las ruedas de los robots empujadores de alimento?
Las ruedas motrices de un robot empujador de alimento deben soportar al robot y generar suficiente tracción para empujar el alimento.
La resistencia al empuje no siempre es estable. Una capa delgada de alimento suelto es relativamente fácil de mover, mientras que una pila grande o compactada puede requerir mucha más fuerza. Durante el funcionamiento, el robot también puede necesitar:
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Arrancar mientras ya está en contacto con el alimento
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Desplazarse de forma constante a baja velocidad
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Girar en un pasillo de alimentación estrecho
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Trabajar sobre suelos de hormigón húmedos o sucios
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Pasar por pequeñas juntas, rejillas de drenaje o umbrales
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Funcionar varias veces a lo largo del día
Esto significa que una rueda motriz adecuada debe proporcionar tanto suficiente capacidad de carga como tracción útil. Una rueda con una alta capacidad de carga nominal puede resultar inadecuada si su par es demasiado bajo o si patina sobre el suelo.
¿Ruedas motrices diferenciales o ruedas motrices direccionales?
El primer paso es elegir la configuración de tracción básica.
La mayoría de los robots empujadores de alimento compactos pueden utilizar ruedas motrices diferenciales o direccionales. La elección correcta depende de la forma del chasis, el movimiento requerido, el espacio disponible y el presupuesto.
Ruedas motrices diferenciales
Un sistema de tracción diferencial utiliza normalmente dos ruedas motrices, una a la izquierda y otra a la derecha.
Las dos ruedas se controlan de forma independiente. Cuando giran a la misma velocidad, el robot se mueve en línea recta. Cuando giran a diferentes velocidades, el robot gira. Cuando giran en direcciones opuestas, el robot puede girar sobre su propio centro.
Las ruedas motrices diferenciales suelen ser adecuadas para:
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Robots empujadores de alimento redondos o compactos
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Rutas de alimentación fijas
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Pasillos de granero estrechos
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Robots que necesitan girar sobre su propio eje
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Chasis de perfil bajo
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Proyectos que requieren una estructura de tracción más sencilla
Esta configuración es compacta y relativamente fácil de integrar. Sin embargo, ambas ruedas motrices deben mantenerse en buen contacto con el suelo. Si el chasis no está equilibrado, una rueda puede soportar menos peso y perder tracción.
Por lo tanto, las ruedas motrices, las ruedas giratorias, la posición de la batería y la estructura de empuje deben considerarse en conjunto.
Ruedas motrices direccionales
Una rueda motriz direccional combina la tracción y la dirección en una sola unidad. Puede ser útil para:
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Robots empujadores de alimento más grandes
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Chasis rectangulares
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Robots agrícolas más pesados
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Rutas de desplazamiento más complejas
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Robots que se mueven entre diferentes áreas del granero
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Aplicaciones que requieren un posicionamiento flexible
Una rueda motriz direccional normalmente requiere más espacio de instalación que una rueda motriz diferencial. Su control y estructura mecánica también son más complejos.
Para un empujador de alimento redondo y compacto, la tracción diferencial suele ser la primera opción a evaluar. Para un AGV agrícola más grande o flexible, las ruedas motrices direccionales pueden ser más adecuadas.
Por qué es importante el par a baja velocidad
Los robots empujadores de alimento normalmente se mueven lentamente, pero baja velocidad no significa poca potencia.
El robot debe seguir avanzando mientras el alimento ejerce presión contra la placa frontal, el tambor giratorio o la falda de empuje.
El par motor necesario depende de la cantidad de alimento, su densidad, la estructura de empuje, el peso del robot, el diámetro de la rueda, la fricción del suelo, la pendiente, la relación de transmisión y la eficiencia de la caja de cambios.
Una mayor relación de reducción puede proporcionar más par de salida en la rueda. Sin embargo, también reduce la velocidad máxima de desplazamiento. Por lo tanto, el motor, la caja de cambios y la rueda motriz deben seleccionarse como una unidad completa.
Elegir un motor más grande sin comprobar la relación de transmisión y el diámetro de la rueda puede no resolver el problema.
En algunos casos, un exceso de par de salida puede simplemente hacer que la rueda patine sobre un suelo húmedo. El objetivo es proporcionar suficiente par sin exceder la tracción disponible.
Cómo afecta el diámetro de la rueda al rendimiento de los AGV empujadores de alimento
El diámetro de la rueda afecta al par, la velocidad, la altura del chasis y la capacidad para superar obstáculos.
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Tamaño de rueda
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Ventajas
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Limitaciones
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Ruedas más grandes
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-Maneja mejor el hormigón irregular y pequeñas diferencias de altura; -Movimiento más suave sobre suelos rugosos; |
-Requiere más par de salida para la misma fuerza de empuje;
-Ocupa más espacio en el chasis y aumenta la altura de instalación;
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Ruedas más pequeñas
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-Permite un diseño de chasis bajo;
-Se ajusta a espacios de instalación limitados;
-Adecuada para unidades de tracción compactas;
-Entrega una fuerza de tracción potente a partir de un par limitado;
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-Más afectadas por espacios, umbrales y suelos irregulares;
-Menos suaves sobre superficies rugosas;
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No seleccione una rueda solo porque encaje en el dibujo del chasis. El diámetro de rueda correcto debe seleccionarse en función tanto de la fuerza de empuje requerida como del suelo real del granero. Las ruedas más grandes mejoran la capacidad de superar obstáculos y la suavidad, pero requieren más par y espacio. Las ruedas más pequeñas ahorran espacio y permiten perfiles bajos, pero son más sensibles a las irregularidades del suelo.
Elección del material de la rueda
El suelo en un granero puede estar húmedo, polvoriento o cubierto con residuos de alimento. Esto hace que el material de la rueda sea especialmente importante.
Ruedas de poliuretano
El poliuretano se utiliza ampliamente en ruedas motrices de AGV. Sus principales ventajas incluyen una buena resistencia al desgaste, capacidad de carga estable, baja resistencia a la rodadura, larga vida útil en suelos adecuados y un nivel de ruido relativamente bajo.
Sin embargo, una rueda de poliuretano lisa puede no proporcionar suficiente agarre en todos los suelos húmedos o sucios.
La dureza y el patrón de la superficie deben seleccionarse según la aplicación.
Ruedas de goma
Las ruedas de goma ofrecen múltiples beneficios funcionales, como un mejor agarre en ciertos suelos húmedos, una absorción de vibraciones superior, un movimiento más suave sobre superficies irregulares y un menor ruido de funcionamiento.
Sin embargo, la goma puede deformarse más bajo carga y puede desgastarse más rápidamente en algunas aplicaciones.
Se debe verificar la capacidad de carga, la vida útil y la resistencia a la rodadura antes de la selección.
Banda de rodadura o superficie de rueda personalizada
En HKT ROBOT, para condiciones especiales de granero, la superficie de la rueda a veces puede personalizarse.
Un patrón de banda de rodadura puede mejorar el agarre en suelos con agua o residuos de alimento. Sin embargo, también puede aumentar la resistencia a la rodadura, la vibración o el desgaste.
No existe un material de rueda único que sea adecuado para todos los robots empujadores de alimento. Es útil proporcionar fotos o vídeos del suelo antes de seleccionar el material y la dureza de la rueda.
Consideraciones clave al seleccionar ruedas motrices para AGV
La selección de ruedas motrices para un robot empujador de alimento no se trata solo de verificar el peso total del robot. La carga de empuje, el diseño del chasis, el suelo del granero y el tiempo de funcionamiento diario pueden afectar la elección final.
Carga de la rueda y distribución del peso
Dos robots pueden tener el mismo peso total pero requerir ruedas motrices muy diferentes. Un robot que solo viaja sobre un suelo plano no enfrenta la misma resistencia que uno que empuja continuamente una gran pila de alimento.
La carga en cada rueda motriz depende de:
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Peso total del robot
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Disposición del chasis
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Posición de la batería y del motor
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Estructura de empuje
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Número y posición de las ruedas motrices
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Centro de gravedad
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Factor de seguridad requerido
La carga de la rueda no debe calcularse siempre simplemente dividiendo el peso total por el número de ruedas.
La batería, los sensores, la placa de empuje y otros componentes pueden hacer que un lado o un eje soporte más peso. La fuerza de empuje en la parte delantera del robot también puede cambiar la distribución de la carga durante el funcionamiento.
Ambas ruedas motrices deben soportar una carga vertical suficiente y razonablemente equilibrada. De lo contrario, una rueda puede perder agarre incluso cuando el motor proporciona suficiente par.
Tracción y deslizamiento de la rueda
El deslizamiento de la rueda es un problema común en las aplicaciones de empuje de alimento, especialmente en suelos de granero húmedos o sucios.
Un mayor par motor no siempre genera una fuerza de empuje más útil. Una vez que la rueda pierde tracción, el par adicional principalmente la hace patinar.
El deslizamiento de las ruedas puede ser causado por un peso insuficiente sobre las ruedas motrices, una mala distribución del peso del chasis, material o dureza inadecuados de las ruedas, suelos mojados o restos de alimento, un par de salida excesivo, contacto desigual entre las dos ruedas motrices, una estructura de empuje que reduce la carga sobre las ruedas motrices o una rueda que pasa sobre una sección de suelo irregular.
Para mejorar la tracción, es posible que el diseñador del robot deba ajustar la posición de la rueda motriz, la posición de la batería, el centro de gravedad, el ancho de la rueda, el dibujo de la banda de rodadura o la estructura de la suspensión.
Un motor más potente no puede compensar un chasis que no mantiene las ruedas motrices firmemente sobre el suelo.
Obstáculos en el suelo y diseño de las ruedas
Los establos de ganado pueden incluir juntas en el suelo, canales de drenaje, pequeños umbrales, pendientes y diferencias de altura entre distintas áreas.
Antes de seleccionar el diámetro de la rueda, es importante confirmar:
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Altura máxima del umbral
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Ancho máximo de la ranura de drenaje
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Ancho de la junta del suelo
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Pendiente máxima
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Altura libre al suelo requerida
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Diámetro de la rueda giratoria (caster)
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Ángulo de ataque del chasis
Las ruedas motrices más grandes suelen pasar obstáculos pequeños con mayor facilidad, pero también requieren más par y espacio de instalación.
Por lo tanto, se debe revisar la disposición completa de las ruedas, no solo las ruedas motorizadas.
Ciclo de trabajo diario
Los robots empujadores de alimento a menudo operan varias veces al día. Algunos solo funcionan durante unos minutos en cada ciclo, mientras que otros trabajan durante períodos más largos en establos grandes.
El ciclo de trabajo real afecta la temperatura del motor y de la caja de cambios, la vida útil de los rodamientos, el desgaste de las ruedas, el consumo de la batería y los intervalos de mantenimiento, por lo que los clientes deben proporcionar el tiempo de funcionamiento por ciclo, el número de ciclos por día, el tiempo promedio de empuje, el tiempo máximo de funcionamiento continuo y el tiempo de descanso entre ciclos.
Una rueda motriz puede funcionar bien durante una prueba de prototipo corta, pero sobrecalentarse o desgastarse demasiado rápido durante la operación diaria.
Por este motivo, la rueda motriz debe seleccionarse según el programa de trabajo real del robot, no solo según su carga y velocidad máximas.
¿Por qué elegir HKT ROBOT para las ruedas motrices de robots empujadores de alimento?
HKT ROBOT se ha centrado en sistemas de accionamiento para AGV y AMR desde 2013. Suministramos ruedas motrices diferenciales, ruedas motrices de dirección, servomotores, cajas de cambios, accionamientos y componentes de movimiento relacionados para diferentes plataformas de robots móviles.
Para proyectos de robots empujadores de alimento, no recomendamos una rueda basándonos únicamente en su carga nominal. Nuestro equipo analiza el peso del robot, la fuerza de empuje, el diámetro de la rueda, el suelo del establo, el ciclo de trabajo diario y el diseño de instalación antes de sugerir una solución adecuada. Disponemos de productos estándar para una integración más rápida, mientras que el material de la rueda, la relación de transmisión, la potencia del motor y las interfaces de montaje también pueden personalizarse cuando la aplicación lo requiera.
Con experiencia práctica en aplicaciones agrícolas de empuje de alimento, un equipo de ingeniería experimentado, una garantía de dos años y soporte técnico las 24 horas, podemos apoyar a los clientes desde la selección inicial de la rueda motriz hasta las pruebas de prototipos y la producción posterior.
Si está desarrollando un robot autónomo empujador de alimento u otro robot móvil para ganadería, envíenos el plano de su chasis y sus requisitos operativos. Le ayudaremos a seleccionar las ruedas motrices AGV adecuadas para un empuje fiable y un movimiento estable.
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