Elektryfikacja robota rolniczego lub maszyny do zbioru plonów
Roboty do pielęgnacji roślin, urządzenia do zbioru plonów oraz małe pojazdy gąsienicowe do transportu są coraz częściej wykorzystywane na polach i w winnicach. Wszystkie one mają jedną cechę wspólną: poruszają się powoli, przez długi czas i w trudnych warunkach. Ich napęd jest zupełnie inny niż w przypadku pojazdów o dużej prędkości. Ten przewodnik wyjaśnia, jak wybrać odpowiedni model.
Najważniejsze
- Maszyna rolnicza potrzebuje dużego momentu obrotowego przy bardzo niskich prędkościach, przez długi czas, a nie wysokiej prędkości maksymalnej.
- Urządzenia z dwoma osiami napędowymi lub gąsienicami wymagają dwóch silników, które muszą być sterowane wspólnie.
- Błoto, kurz, woda z myjni – elektronika musi być odpowiednio chroniona.
- Akumulator jest dobierany z uwzględnieniem rzeczywistego czasu pracy, w tym nachylenia terenu i obciążenia.
Wysoki moment obrotowy przy niskich prędkościach
Robot do usuwania chwastów porusza się powoli, ale musi uruchamiać się pod górę, obciążony, na luźnej ziemi. Dlatego moment obrotowy przy bardzo niskich obrotach jest kluczowy dla doboru silnika. Istnieją dwa rozwiązania: silnik zintegrowany z piastą, zapewniający wysoki moment obrotowy w każdej osi, lub szybszy silnik połączony z przekładnią redukcyjną. Przekładnia redukcyjna pozwala na zastosowanie mniejszego i lżejszego silnika, ale wiąże się z dodatkowym elementem mechanicznym wymagającym konserwacji.
Sterowanie przy bardzo niskich prędkościach również wymaga precyzyjnego kontrolera: bez czujników, silnik nieprawidłowo określa swoją pozycję w stanie spoczynku i podczas rozruchu. W przypadku pojazdów rolniczych, czujniki położenia są niemal zawsze niezbędne. Zapraszamy do zapoznania się z naszym przewodnikiem na temat czujników Halla, enkoderów i resolverów oraz z artykułem na temat obserwatora bez czujników, który wyjaśnia jego ograniczenia przy niskich prędkościach.
Dwa silniki, jeden kierunek
Pojazd gąsienicowy lub robot z napędem różnicowym obraca się, obracając jednocześnie swoje dwa boki z różnymi prędkościami. Dlatego oba silniki muszą być sterowane razem, w sposób skoordynowany. Sterownik podwójny, który kontroluje oba silniki, upraszcza okablowanie i koordynację.
Odporność na nierówności terenu
Maszyna rolnicza pracuje w błocie, w kurzu, pod deszczem i jest czyszczona. Sterownik i bateria muszą być umieszczone w wodoszczelnych obudowach, a złącza muszą być przeznaczone do użytku zewnętrznego. System chłodzenia musi być zaprojektowany tak, aby nie miał bezpośredniego dopływu powietrza. Wibracje i wstrząsy są stałym elementem pracy: mocowania i przewody muszą być odpowiednio zaprojektowane, aby wytrzymać te warunki.
Bateria na cały dzień
Sezon nie czeka. Bateria musi wystarczyć na cały dzień pracy, uwzględniając wzniesienia, obciążenia i częste rozruchy. Pomiar w terenie, podczas typowego dnia pracy, jest bardziej wartościowy niż jakiekolwiek obliczenia teoretyczne. System zarządzania baterią (BMS) musi być w stanie komunikować się z resztą urządzenia, często poprzez złącze CAN, aby system nawigacji mógł znać stan naładowania.
Dialog z systemem nawigacji
W przypadku robota, to nie kierowca steruje silnikami, ale komputer sterujący. Kontroler musi otrzymywać od niego polecenia dotyczące prędkości lub momentu obrotowego, a także odsyłać informacje o swoich odczytach i ewentualnych problemach. W przypadku utraty komunikacji, kontroler musi zatrzymać się w sposób bezpieczny.
Co firma Rage robi dla sektora technologii rolniczych (agritech)
Nasze biuro projektowe projektuje napędy elektryczne dla lekkich maszyn rolniczych: wybieramy silniki zoptymalizowane pod kątem momentu obrotowego przy niskich prędkościach, stosujemy podwójne kontrolery, baterie zaprojektowane z myślą o całodniowym użytkowaniu oraz monitorujemy każdy pojazd za pomocą RageLink. Zapraszamy do zapoznania się z naszą stroną poświęconą rolnictwu i uprawie winorośli.
Wskazówka dla warsztatu.
Od samego początku należy przewidzieć, w jaki sposób urządzenie zatrzyma się w przypadku awarii: utrata komunikacji, rozładowana bateria podczas jazdy, zablokowany silnik. W przypadku robota bez kierowcy, bezpieczeństwo jest priorytetem, a komfort jest kwestią drugorzędną.
Dla ogólnej metody, zapraszamy do zapoznania się z naszym przewodnikiem jak elektryfikować urządzenia elektryczne – od czego zacząć.
Często zadawane pytania
Silnik w piaście czy silnik z przekładnią?
Silnik w piaście jest prosty i nie wymaga konserwacji mechanicznej; silnik z przekładnią jest lżejszy i bardziej kompaktowy, oferując przy tym ten sam moment obrotowy na koło. Wybór zależy od dostępnej przestrzeni, wagi oraz łatwości dostępu do silnika w celu przeprowadzenia konserwacji.
Czy silniki wymagają czujników położenia?
Dla pojazdów, które często ruszają pod obciążeniem i poruszają się bardzo wolno, tak, w większości przypadków: zapewniają płynny moment obrotowy od momentu startu.
Czy kontroler może odbierać polecenia od systemu nawigacji?
Tak, pod warunkiem, że posiada połączenie cyfrowe, zazwyczaj magistralę CAN, oraz protokół uzgodniony z systemem sterowania.
Czy możecie zrealizować niewielką produkcję?
Tak: pracujemy od prototypów do produkcji w małych i średnich seriach, odpowiadając na potrzeby producentów robotów i pojazdów elektrycznych.