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En las tareas de exploración de terrenos complejos e inspección en espacios reducidos, la maniobrabilidad del chasis suele determinar el éxito de una misión. En este vídeo presentamos el representativo vehículo de exploración Legacy V2 con dirección independiente de cuatro ruedas.
El chasis adopta una innovadora arquitectura 4WS4WD (Four-Wheel Steering and Four-Wheel Drive: dirección en las cuatro ruedas y tracción en las cuatro ruedas) e integra módulos actuadores CubeMars AK Series como unidades principales de potencia y control de movimiento. Gracias a ello, logra capacidades de movimiento omnidireccional como la rotación sobre el propio eje con radio cero y la traslación lateral, ofreciendo una flexibilidad excepcional para aplicaciones de exploración especializada.
Los diseños tradicionales de chasis móviles robóticos, como la dirección Ackermann, el sistema de dirección por deslizamiento (skid steering) y los sistemas convencionales de transmisión diferencial, ofrecen un excelente rendimiento en espacios abiertos. Sin embargo, al enfrentarse a pasillos estrechos, redes de tuberías densas o zonas de escombros complejas, presentan importantes limitaciones:
Gran radio de giro: Los sistemas de chasis tradicionales tienen dificultades para realizar giros en U o ajustes de postura en espacios reducidos, aumentando el riesgo de quedar bloqueados o colisionar con obstáculos.
Falta de capacidad de movimiento lateral: Los chasis convencionales no pueden desplazarse directamente hacia los lados. Cuando se requiere un posicionamiento preciso, como acoplarse a una escotilla o acercarse a un punto de inspección, normalmente son necesarias múltiples maniobras de marcha atrás y reajuste, reduciendo la eficiencia.
Alta dificultad en el control coordinado de múltiples ejes: Para lograr un verdadero movimiento omnidireccional, cada rueda debe disponer de forma independiente de funciones de tracción y dirección. Esto exige una velocidad de respuesta y precisión de sincronización extremadamente altas en los motores.
Para superar estas limitaciones físicas, el equipo de desarrollo del Legacy V2 equipó cada módulo de rueda con motores CubeMars AK Series, creando un sistema de dirección independiente de cuatro ruedas altamente flexible.
Sus principales ventajas dentro del sistema incluyen:
Alta densidad de potencia para una integración perfecta en los módulos de rueda: La dirección independiente de cuatro ruedas requiere que cada módulo incluya tanto mecanismos de tracción como de dirección, por lo que el espacio disponible es extremadamente limitado. Los motores CubeMars AK integran el motor brushless, el mecanismo reductor y el controlador en una estructura compacta, manteniendo al mismo tiempo una elevada salida de par. Esta alta densidad de potencia permite instalar fácilmente los motores dentro de los módulos de rueda sin aumentar significativamente la masa no suspendida, garantizando una excelente movilidad y adaptación al terreno.
Control preciso de posición y velocidad para una sincronización multieje perfecta: El algoritmo principal detrás del movimiento omnidireccional, como el desplazamiento lateral tipo cangrejo o la rotación sobre el eje, depende de cálculos cinemáticos. Sin embargo, la clave para su implementación física es que los ángulos de dirección y las velocidades de las cuatro ruedas deben mantenerse perfectamente sincronizados. Los motores CubeMars incorporan encoders de alta resolución, admiten comunicación CAN de alta frecuencia y utilizan algoritmos de control FOC. Esto permite ejecutar con una latencia extremadamente baja las órdenes de posición y velocidad enviadas por el controlador superior, garantizando trayectorias de movimiento complejas suaves y estables.
Gran capacidad todoterreno y rendimiento bajo carga: Como vehículo de exploración, el chasis no solo debe “moverse de forma inteligente”, sino también “funcionar de manera estable”. Los motores AK Series ofrecen una excelente capacidad frente a sobrecargas y resistencia a impactos. Incluso en entornos no estructurados como barro, grava o terrenos irregulares, proporcionan una salida de potencia continua, estable y fiable para el sistema de dirección independiente de cuatro ruedas.
En este vídeo podrá observar directamente la avanzada maniobrabilidad del vehículo de exploración Legacy V2 equipado con motores CubeMars:
Traslación lateral (modo desplazamiento tipo cangrejo): Las cuatro ruedas giran hasta el mismo ángulo de dirección, permitiendo que el chasis se desplace lateralmente hacia espacios estrechos sin cambiar la orientación frontal del vehículo.
Rotación sobre el eje con radio cero: Las cuatro ruedas adoptan ángulos de dirección simétricos respecto al centro del vehículo, permitiendo que el cuerpo gire con precisión sobre su propio eje, como un giroscopio, facilitando los giros en espacios confinados.
Conducción diagonal y evasión flexible de obstáculos: El chasis ajusta dinámicamente el ángulo de dirección de cada rueda para atravesar obstáculos complejos siguiendo trayectorias optimizadas.
Q1: ¿Qué requisitos especiales deben cumplir los motores para desarrollar un chasis con dirección independiente de cuatro ruedas (4WS)?
R: El mayor desafío está en la separación y coordinación entre la dirección y la tracción.
Los motores necesitan proporcionar:
Respuesta dinámica extremadamente rápida
Control preciso de posición en lazo cerrado
Interfaces de comunicación de alta frecuencia (como CAN FD o CAN de alta velocidad)
Esto garantiza que los actuadores inferiores no se conviertan en un cuello de botella de latencia cuando el controlador del chasis realiza cálculos cinemáticos complejos.
La serie CubeMars AK está diseñada específicamente para aplicaciones avanzadas de control de chasis como esta.
Q2: ¿Qué aplicaciones comerciales o de investigación son adecuadas para este tipo de plataforma móvil omnidireccional?
R: Es especialmente adecuada para escenarios donde se requiere una gran maniobrabilidad en espacios limitados, incluyendo:
Robots de inspección en entornos estrechos como tuberías, cabinas de barcos y zonas entre estanterías de almacenes
Vehículos especializados de exploración y rescate ante desastres
Plataformas agrícolas para recolección en huertos
Plataformas de investigación y validación de dinámica vehicular multieje en universidades e instituciones de investigación
Ya sea un vehículo de exploración con dirección independiente de cuatro ruedas, un AGV con ruedas Mecanum o una plataforma robótica especializada compleja, CubeMars ofrece soluciones de accionamiento miniaturizadas altamente integradas y de respuesta rápida.
[Más información sobre los módulos actuadores CubeMars AK Series]
