關(guān)鍵詞：
福爾哈貝
Faulhaber
電機(jī)
摘要：現(xiàn)代計算機(jī)和傳感器技術(shù)可完美用于快速可靠的數(shù)據(jù)采集，即使是火山、熔爐及核電站等惡劣環(huán)境也無妨。不幸的是，這項技術(shù)存在一大缺陷：缺乏移動性。到目前為止，通用型概念車不可攜帶儀器，這對未知領(lǐng)域的研究造成影響。例如，這導(dǎo)致在調(diào)查礦山事故，搜索無法進(jìn)入的建筑工地，探測地雷等任務(wù)時，其要求甚至超過對其他行星的探索。由此可見，對于人類無法進(jìn)入的區(qū)域，開發(fā)操作性強(qiáng)且易于在崎嶇地形上行駛的汽車實有必要。
現(xiàn)代計算機(jī)和傳感器技術(shù)可完美用于快速可靠的數(shù)據(jù)采集，即使是火山、熔爐及核電站等惡劣環(huán)境也無妨。不幸的是，這項技術(shù)存在一大缺陷：缺乏移動性。
到目前為止，通用型概念車不可攜帶儀器，這對未知領(lǐng)域的研究造成影響。例如，這導(dǎo)致在調(diào)查礦山事故，搜索無法進(jìn)入的建筑工地，探測地雷等任務(wù)時，其要求甚至超過對其他行星的探索。由此可見，對于人類無法進(jìn)入的區(qū)域，開發(fā)操作性強(qiáng)且易于在崎嶇地形上行駛的汽車實有必要。
各有千秋，誰領(lǐng)風(fēng)騷？
為了滿足這些應(yīng)用所需的高度可靠性、冗余性和自主性，新型“Shrimp”概念車需集成以上所有特征。
當(dāng)然，“越野”車也有許多新概念和設(shè)計，且基于切實可行的解決方案。例如，“履帶式”車輛采用簡單且行之有效的技術(shù)，“邁步式”車輛經(jīng)現(xiàn)代控制技術(shù)改進(jìn)，效果更佳，還有應(yīng)用最廣泛的輪式車輛。不過，這些解決方案各有其利弊。
以履帶式車輛為例，它們易于駕駛，在崎嶇的地形上暢行無阻，還可在狹窄空間內(nèi)自由轉(zhuǎn)彎，但其所需的驅(qū)動功率相對較高，而且比較重，機(jī)箱會產(chǎn)生大量磨損。為了正常運行，它在行駛時還需要復(fù)雜及主動的位置控制，因此，在平整地面上行駛比在崎嶇地形上快得多。
輪式車輛易于駕駛，還具有較強(qiáng)的操作性，重量輕，所需的驅(qū)動功率較小，不僅能克服更大的崎嶇地形障礙，還能在平整的地形上高速行駛。因此，巴黎高等洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院(EPFL)自治系統(tǒng)實驗室（ASL）將其作為新概念車進(jìn)行研究，因為以往的解決方案均為崎嶇地形或平整地形設(shè)計，而新的“Shrimp Rover”可用于這兩種應(yīng)用。
全新概念
新的“Shrimp Rover”以全輪驅(qū)動概念為基礎(chǔ)，采用最佳的牽引力以確保將最大的驅(qū)動功率傳遞到車輪上。
此外，新車的底盤采用了復(fù)雜的運動學(xué)系統(tǒng)，并優(yōu)化了地面和車輪之間的接觸作用。其全地形概念主要基于離地間隙，車體還設(shè)置了兩種不同的車輪懸掛系統(tǒng)。
其側(cè)輪采用了特殊的并行結(jié)構(gòu)，因此底盤的虛擬旋轉(zhuǎn)中心位于輪軸之間的最佳位置。另一方面，底盤本身位于輪軸高處，為了獲得最佳的離地間隙，越障時，車輛還配有一個前輪和后輪，并采用特殊的桿運動來確保前輪始終最佳地導(dǎo)向牽引表面，而后輪通過懸臂梁桿固定到車體上。
從機(jī)械角度而言，帶有前輪和后輪以及2x2側(cè)輪的特殊設(shè)計意味著所有車輪的地面接觸已被優(yōu)化，因此無需主動控制。由于前輪和后輪的旋轉(zhuǎn)能力在車輛長度范圍內(nèi)，因此Shrimp的回轉(zhuǎn)圈非常小，還具有輪式車輛的主要優(yōu)點：傳動摩擦力極低，幾乎所有的輸出驅(qū)動電源可用于驅(qū)動。因此，可使用帶有后備電池系統(tǒng)的節(jié)能驅(qū)動器。
強(qiáng)大的驅(qū)動解決方案
作為通用型汽車設(shè)計，Shrimp具備適用于所有應(yīng)用的驅(qū)動系統(tǒng)，這得益于其選用了FAULHABER的產(chǎn)品。例如，F(xiàn)AULHABER為其構(gòu)造器提供了帶有貴金屬整流的2224 ... SR系列直流微電機(jī)，并為Shrimp配備了適用于不同電壓的無鐵芯鐘電樞電機(jī)，它們可依靠太陽能電池供電或通過電池操作。
Faulhaber直流微電機(jī)
此外，Shrimp選用該電機(jī)的另一大優(yōu)勢是具有整體磁脈沖發(fā)生器，每次旋轉(zhuǎn)可產(chǎn)生64至512個脈沖，然后對齒輪的轉(zhuǎn)矩特性與車輪的參數(shù)進(jìn)行匹配。電機(jī)與行星齒輪相結(jié)合，減速比為3.71:1至1526:1，扭矩為0.5 Nm，為適配最佳的驅(qū)動提供了較大的帶寬。
各車輪還可通過自身的相位序列指示器將驅(qū)動數(shù)據(jù)報告至控制系統(tǒng)，因而車輛的整個驅(qū)動器可根據(jù)牽引力實現(xiàn)最優(yōu)調(diào)節(jié)。另外，由于所有的驅(qū)動部件均在標(biāo)準(zhǔn)范圍內(nèi)，因此，與傳統(tǒng)的專用驅(qū)動系統(tǒng)相比，它具有非常大的成本優(yōu)勢。
高度適配性
“Shrimp Rover”可翻越其車輪直徑兩倍高的臺階，爬坡能力遠(yuǎn)超目前所有的概念車。當(dāng)穿越險要地勢時，它還具備高度穩(wěn)定性，可控制40度的正面/側(cè)面傾斜度。因此，其主要應(yīng)用領(lǐng)域是農(nóng)業(yè)、掃雷機(jī)器人和產(chǎn)業(yè)探索機(jī)器人。
適合所有條件的概念車，無論是不規(guī)則地形還是臺階或斜坡。
EPFL研發(fā)的新概念車基于精巧的純機(jī)械型堅固底盤，并利用了FAULHABER的標(biāo)準(zhǔn)件進(jìn)行驅(qū)動以及傳統(tǒng)組件進(jìn)行控制。由于可靠性高，它適用于復(fù)雜的太空旅行和地球應(yīng)用。當(dāng)遇到障礙物時，其前進(jìn)運動的高效率和出色的爬坡能力使其適用于任何地形。
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