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Dans les missions d’exploration de terrains complexes et d’inspection dans des espaces confinés, la maniabilité du châssis joue souvent un rôle déterminant dans la réussite de la mission. Dans cette vidéo, nous présentons le véhicule d’exploration représentatif Legacy V2 à direction indépendante quatre roues.
Le châssis adopte une architecture innovante 4WS4WD (Four-Wheel Steering and Four-Wheel Drive : quatre roues directrices et quatre roues motrices) et intègre des modules d’actionnement CubeMars AK Series comme unités principales de puissance et de contrôle du mouvement. Il permet ainsi des capacités de déplacement omnidirectionnel telles que la rotation sur place à rayon nul et la translation latérale, offrant une flexibilité maximale pour les applications d’exploration spécialisées.
Les conceptions traditionnelles de châssis mobiles robotiques, telles que la direction Ackermann, la direction par glissement (skid steering) et les systèmes à entraînement différentiel classiques, offrent de bonnes performances dans les environnements ouverts. Cependant, lorsqu’ils sont confrontés à des couloirs étroits, des réseaux de canalisations denses ou des zones de décombres complexes, ils présentent souvent des limites importantes :
Rayon de braquage important: Les châssis traditionnels ont des difficultés à effectuer des demi-tours ou des ajustements de position dans des espaces restreints, ce qui augmente le risque de blocage ou de collision.
Absence de déplacement latéral: Les châssis conventionnels ne peuvent pas se déplacer directement sur le côté. Lorsqu’un positionnement précis est nécessaire, par exemple pour s’aligner avec une trappe ou atteindre un point d’inspection, plusieurs manœuvres de marche arrière et de repositionnement sont souvent nécessaires, ce qui réduit l’efficacité.
Grande difficulté de synchronisation multi-axes: Pour obtenir un véritable déplacement omnidirectionnel, chaque roue doit disposer indépendamment d’une fonction de traction et de direction. Cela impose des exigences très élevées en matière de vitesse de réponse et de précision de synchronisation des moteurs.
Afin de dépasser ces limitations physiques, l’équipe de développement du Legacy V2 a équipé chaque module de roue avec des moteurs CubeMars AK Series, créant ainsi un système de direction indépendante quatre roues hautement flexible.
Ses principaux avantages dans le système sont les suivants :
Haute densité de puissance pour une intégration parfaite dans les modules de roues: La direction indépendante des quatre roues signifie que chaque module doit intégrer à la fois le mécanisme d’entraînement et le mécanisme de direction, avec un espace d’installation extrêmement limité. Les moteurs CubeMars AK intègrent le moteur brushless, le mécanisme de réduction et le contrôleur dans une structure très compacte tout en conservant un couple élevé. Cette conception à haute densité de puissance permet une intégration facile dans les modules de roues, sans augmenter considérablement la masse non suspendue, garantissant ainsi une excellente mobilité et une bonne adaptation au terrain.
Contrôle précis de la position et de la vitesse pour une synchronisation multi-axes: Les algorithmes essentiels du déplacement omnidirectionnel, comme le déplacement latéral en crabe ou la rotation sur place, reposent sur des calculs cinématiques. Cependant, la clé de la réalisation physique réside dans la synchronisation parfaite des angles de direction et des vitesses de rotation des quatre roues. Les moteurs CubeMars intègrent des encodeurs haute résolution, prennent en charge la communication CAN haute fréquence et utilisent des algorithmes de contrôle FOC. Ils exécutent avec une latence extrêmement faible les commandes de position et de vitesse envoyées par le contrôleur supérieur, garantissant une trajectoire de mouvement fluide et stable.
Excellentes capacités tout-terrain et performances sous charge: En tant que véhicule d’exploration, le châssis ne doit pas seulement « se déplacer intelligemment », mais aussi « fonctionner de manière fiable ». Les moteurs AK Series offrent une excellente capacité de surcharge et une forte résistance aux chocs. Même dans des environnements non structurés tels que la boue, les graviers ou des terrains difficiles, ils fournissent une puissance stable et fiable au système de direction indépendante quatre roues.
Dans cette vidéo, vous pouvez observer directement la maniabilité avancée du véhicule d’exploration Legacy V2 équipé de moteurs CubeMars :
Translation latérale (mode déplacement en crabe): Les quatre roues adoptent le même angle de direction, permettant au châssis de se déplacer directement sur le côté dans des passages étroits sans modifier l’orientation du véhicule.
Rotation sur place à rayon nul: Les quatre roues sont orientées selon des angles symétriques autour du centre, permettant au véhicule de tourner précisément sur lui-même, comme un gyroscope, et de gérer facilement les espaces confinés.
Déplacement diagonal et évitement flexible des obstacles: Le châssis ajuste dynamiquement l’angle de direction de chaque roue afin de franchir des obstacles complexes en suivant une trajectoire optimisée.
Q1 : Quelles exigences particulières les moteurs doivent-ils respecter pour développer un châssis à direction indépendante quatre roues (4WS) ?
R : Le principal défi réside dans le découplage et la coordination entre la direction et la traction.
Les moteurs doivent offrir :
Une réponse dynamique extrêmement rapide
Un contrôle précis en boucle fermée de la position
Des interfaces de communication haute fréquence (telles que CAN FD ou CAN haute vitesse)
Cela permet d’éviter que les actionneurs deviennent un facteur limitant en termes de latence lorsque le contrôleur du châssis réalise des calculs cinématiques complexes. La série CubeMars AK est spécialement conçue pour ce type d’applications avancées de contrôle de châssis.
Q2 : À quelles applications commerciales ou de recherche ce type de châssis mobile omnidirectionnel convient-il ?
R : Il est particulièrement adapté aux scénarios nécessitant une excellente maniabilité dans des espaces limités, notamment :
Robots d’inspection pour environnements étroits tels que les canalisations, les cabines de navires et les zones entre rayonnages d’entrepôts
Véhicules spécialisés d’exploration et de sauvetage en situation de catastrophe
Plateformes agricoles pour la récolte dans les vergers
Plateformes de recherche et de validation de la dynamique des véhicules multi-axes dans les universités et instituts de recherche
Qu’il s’agisse d’un véhicule d’exploration à direction indépendante quatre roues, d’un AGV à roues Mecanum ou d’une plateforme robotique spécialisée complexe, CubeMars fournit des solutions d’entraînement miniatures hautement intégrées et à réponse rapide.
[En savoir plus sur les modules d’actionnement CubeMars AK Series]
