移动智能“越野车”，穿山越岭小能手！

• 关键词：福尔哈贝,Faulhaber,电机
• 摘要：现代计算机和传感器技术可完美用于快速可靠的数据采集，即使是火山、熔炉及核电站等恶劣环境也无妨。不幸的是，这项技术存在一大缺陷：缺乏移动性。到目前为止，通用型概念车不可携带仪器，这对未知领域的研究造成影响。例如，这导致在调查矿山事故，搜索无法进入的建筑工地，探测地雷等任务时，其要求甚至超过对其他行星的探索。由此可见，对于人类无法进入的区域，开发操作性强且易于在崎岖地形上行驶的汽车实有必要。

现代计算机和传感器技术可完美用于快速可靠的数据采集，即使是火山、熔炉及核电站等恶劣环境也无妨。不幸的是，这项技术存在一大缺陷：缺乏移动性。

到目前为止，通用型概念车不可携带仪器，这对未知领域的研究造成影响。例如，这导致在调查矿山事故，搜索无法进入的建筑工地，探测地雷等任务时，其要求甚至超过对其他行星的探索。由此可见，对于人类无法进入的区域，开发操作性强且易于在崎岖地形上行驶的汽车实有必要。

各有千秋，谁领风骚？

为了满足这些应用所需的高度可靠性、冗余性和自主性，新型“Shrimp”概念车需集成以上所有特征。

当然，“越野”车也有许多新概念和设计，且基于切实可行的解决方案。例如，“履带式”车辆采用简单且行之有效的技术，“迈步式”车辆经现代控制技术改进，效果更佳，还有应用最广泛的轮式车辆。不过，这些解决方案各有其利弊。

以履带式车辆为例，它们易于驾驶，在崎岖的地形上畅行无阻，还可在狭窄空间内自由转弯，但其所需的驱动功率相对较高，而且比较重，机箱会产生大量磨损。为了正常运行，它在行驶时还需要复杂及主动的位置控制，因此，在平整地面上行驶比在崎岖地形上快得多。

轮式车辆易于驾驶，还具有较强的操作性，重量轻，所需的驱动功率较小，不仅能克服更大的崎岖地形障碍，还能在平整的地形上高速行驶。因此，巴黎高等洛桑联邦理工学院(EPFL)自治系统实验室（ASL）将其作为新概念车进行研究，因为以往的解决方案均为崎岖地形或平整地形设计，而新的“Shrimp Rover”可用于这两种应用。

全新概念

新的“Shrimp Rover”以全轮驱动概念为基础，采用最佳的牵引力以确保将最大的驱动功率传递到车轮上。

此外，新车的底盘采用了复杂的运动学系统，并优化了地面和车轮之间的接触作用。其全地形概念主要基于离地间隙，车体还设置了两种不同的车轮悬挂系统。

其侧轮采用了特殊的并行结构，因此底盘的虚拟旋转中心位于轮轴之间的最佳位置。另一方面，底盘本身位于轮轴高处，为了获得最佳的离地间隙，越障时，车辆还配有一个前轮和后轮，并采用特殊的杆运动来确保前轮始终最佳地导向牵引表面，而后轮通过悬臂梁杆固定到车体上。

从机械角度而言，带有前轮和后轮以及2x2侧轮的特殊设计意味着所有车轮的地面接触已被优化，因此无需主动控制。由于前轮和后轮的旋转能力在车辆长度范围内，因此Shrimp的回转圈非常小，还具有轮式车辆的主要优点：传动摩擦力极低，几乎所有的输出驱动电源可用于驱动。因此，可使用带有后备电池系统的节能驱动器。  

强大的驱动解决方案

作为通用型汽车设计，Shrimp具备适用于所有应用的驱动系统，这得益于其选用了FAULHABER的产品。例如，FAULHABER为其构造器提供了带有贵金属整流的2224 ... SR系列直流微电机，并为Shrimp配备了适用于不同电压的无铁芯钟电枢电机，它们可依靠太阳能电池供电或通过电池操作。

Faulhaber直流微电机

此外，Shrimp选用该电机的另一大优势是具有整体磁脉冲发生器，每次旋转可产生64至512个脉冲，然后对齿轮的转矩特性与车轮的参数进行匹配。电机与行星齿轮相结合，减速比为3.71:1至1526:1，扭矩为0.5 Nm，为适配最佳的驱动提供了较大的带宽。

各车轮还可通过自身的相位序列指示器将驱动数据报告至控制系统，因而车辆的整个驱动器可根据牵引力实现最优调节。另外，由于所有的驱动部件均在标准范围内，因此，与传统的专用驱动系统相比，它具有非常大的成本优势。

高度适配性

“Shrimp Rover”可翻越其车轮直径两倍高的台阶，爬坡能力远超目前所有的概念车。当穿越险要地势时，它还具备高度稳定性，可控制40度的正面/侧面倾斜度。因此，其主要应用领域是农业、扫雷机器人和产业探索机器人。

适合所有条件的概念车，无论是不规则地形还是台阶或斜坡。

EPFL研发的新概念车基于精巧的纯机械型坚固底盘，并利用了FAULHABER的标准件进行驱动以及传统组件进行控制。由于可靠性高，它适用于复杂的太空旅行和地球应用。当遇到障碍物时，其前进运动的高效率和出色的爬坡能力使其适用于任何地形。