Концепция промышленного робота-транспортёра с краном

1.

КОНЦЕПЦИЯ №1
Промышленный
робот-транспортёр
с краном
Центральная балансирная ходовая + 4 поворотные опоры
360°
Предварительный концепт для внутрипроизводственной
логистики
1600 × 1300 мм
кран до 500 кг
Предварительная проектная презентация
48 В / 100 А·ч

2.

Концепция №1
Задача проекта
Создать полезную цеховую
машину,
а не университетский
прототип
Проект должен решать реальные задачи перевозки и
подъёма грузов внутри цеха: безопасно, обслуживаемо
и с понятной экономикой.
500 кг
800 кг
500 кг
номинальная нагрузка
платформы
предельно допустимая
нагрузка
грузоподъёмность крана
1
Компактность для работы
между оборудованием
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
2
Низкий центр массы: аккумуляторы
и электроника внизу
3
Работа крана только с блокировками
и опорами
02

3.

Что показали предыдущие прототипы
1) Лёгкая рама → низкая реальная грузоподъёмность.
2) Длинная база 8×8 → сильное боковое скольжение крайних колёс при развороте.
3) Много приводов и контроллеров → выше потребление и выше риск отказов.
Вывод: новая конструкция должна быть короче, жёстче, проще и безопаснее.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
03

4.

Концепция №1
Целевые требования к новой платформе
Приоритеты
проектирования
Груз
платформа 500 кг
кран 500 кг
Безопасно
сть
E-STOP, блокировки,
ограничение скорости
Манёврен
ность
разворот без
разрушительного
бокового скольжения
Сервис
модульная замена
колёс/приводов
Надёжнос
ть
меньше электроники
и понятные узлы
Стоимост
ь
покупные только
серийные узлы
Фокус: не максимальная проходимость, а
безопасная работа на бетонном полу цеха.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
04

5.

Концепция №1
Концепция ходовой части
Центральная ведущая
группа
+ поворотные опоры
360°
Схема создана, чтобы сохранить тягу в центре
и убрать боковое «насилие» над крайними
колёсами при развороте.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
1
4 основных приводных колеса —
максимально близко к центру
2
балансирная подвеска удерживает
контакт с полом
3
4 угловые поворотные опоры свободно
доворачиваются
05

6.

Почему новая схема поворачивает легче
Длинный 8×8 skid-steer
Центральная ведущая группа
← боковое скольжение →
Крайние колёса далеко от центра вращения и
волочатся по бетону.
Тяга ближе к центру, опорные колёса сами
становятся по траектории.
100
80
60
40
20
0
Старый 8×8
Новая схема
Сравнение условное: цель — показать ожидаемое снижение боковых нагрузок, точные значения уточняются испытаниями.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
06

7.

Концепция №1
Габариты и компоновка
Предварительный
размер:
1600 × 1300 мм
1600 мм
1300 мм
длина платформы
ширина платформы
2,08 м²
уточн.
площадь палубы
клиренс
Такой формат меньше старой длинной базы и
лучше подходит для маневрирования в цеху, при
этом оставляет место под кран, аккумуляторы и
силовой шкаф.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
07

8.

Концепция №1
Привод и балансирная подвеска
4 × 800 Вт в центральной
зоне
Ведущие колёса работают как силовой центр платформы:
тяга и поворот формируются ближе к геометрическому центру,
а угловые опоры разгружают раму.
A
Электродвигатели: 4
шт. × 800 Вт
C
Балансир снижает риск
потери контакта колёс
B
Суммарная мощность
ходовой: 3,2 кВт
D
Снижение нагрузки на
крайние колёса при
повороте
Ключевой риск: ось/кронштейн балансира нельзя делать “тонким валом”. Нужен жёсткий качающийся модуль с
усиленными щеками, цапфами и контролем сварных швов.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
08

9.

Энергия и расчёт автономности
48 В × 100 А·ч
4,8 кВт·ч
3,2 кВт
≈ 1,5 ч
аккумулятор
запас энергии
полная мощность приводов
теоретически
3,5
Базовая формула
E = U × Ah = 48 × 100 = 4800
Wh
P = 4 × 800 = 3200 W
t = E / P = 4800 / 3200 ≈ 1,5 ч
3
3
2,5
2
1,5
2
2
1
1
0,5
0
полная мощность
с потерями
тяжёлый цикл
обычный цикл
Расчётные значения предварительные. Фактическая автономность зависит от массы, скорости, качества пола, КПД приводов и цикла
работы крана.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
09

10.

Концепция №1
Нагрузка на ходовую
Нельзя считать только
“среднюю нагрузку”
Для первого расчёта примем массу робота 650 кг. При
номинальном грузе 500 кг общая масса при движении составит
около 1150 кг.
1 150
1200
1000
800
Целевая логика распределения
≈60%
На ведущую группу
желательно передать
достаточно веса для
сцепления, но не
перегрузить подвеску.
≈690 кг
650
примерно на 4 ведущих колеса
500
600
400
≈460 кг
200
0
робот
номинальный груз
итого
примерно на 4 опоры
После компоновки нужно пересчитать центр масс и реакции на каждую опору.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
10

11.

Концепция №1
Крановая установка
Кран — полезная функция,
но главный риск по
безопасности
Грузоподъёмность крана заявляем только с
привязкой к вылету стрелы и с блокировками.
Колёса не должны заменять аутригеры.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
500 кг
≈4,9 кН·м
макс. грузоподъёмность
момент при 1 м вылета
1
лебёдка с тормозом и сертифицированным
канатом
2
поворот основания 360° с ограничением
опасной зоны
11

12.

Электроника и управление
Пульт / джойстик
ESP32-S3
логика управления
48 В / 100 А·ч
АКБ + BMS
4 силовых
контроллера
Аппаратный E-STOP
контактор / STO
4 × 800 Вт
моторы
Кран: пульт
лебёдка / поворот
Принцип: ESP32-S3 управляет логикой и интерфейсом, но аварийная остановка должна быть
аппаратной и независимой от прошивки.
автостоп при потере связи
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
блокировка движения при работе крана
собственная программа управления
12

13.

Концепция №1
Система безопасности
Безопасность — отдельная
система,
а не только код
1
3
5
Аппаратная E-STOP цепь:
снятие питания с тяги и
крана
Ограничение скорости:
медленный режим вблизи
людей и оборудования
Сигнализация: маяк,
звуковой сигнал,
освещение зоны
2
4
6
Контроль связи: потеря
канала → безопасная
остановка
Блокировка крана: работа
только при установленных
опорах
Испытания: нагрузка,
торможение, поворот,
отказ связи
Перед эксплуатацией: перечень рисков, протокол испытаний,
журнал проверок и инструкция оператора.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
13

14.

Что делаем сами, а что покупаем
65%
условная доля собственной инженерии
Разрабатываем сами
Покупаем серийно
• рама и несущие узлы
• балансирная подвеска
• крепления приводов
• основание крана
• электрощит и кабельные трассы
• алгоритм управления
• логика блокировок
• документация и испытания
• электродвигатели
• редукторы
• подшипники
• контроллеры
• аккумуляторы и BMS
• канат, крюк и лебёдка
• датчики безопасности
• крепёж и кабели
Цель: не «собрать LEGO», а спроектировать систему, где стандартные узлы применены по расчёту.
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
14

15.

Концепция №1
План испытаний и внедрения
1
2
3
4
5
6
Компоновк
а
Ходовая
Нагрузки
Кран
Safety
Документац
ия
3D-модель, масса,
центр тяжести
рама, балансир, колёса,
приводы
300 → 500 → 800 кг на
платформе
500 кг с ограничением
вылета
E-STOP, связь,
блокировки, торможение
паспорт, инструкции,
протоколы
Критерий успешности: робот должен доказать грузоподъёмность, управляемость,
торможение и безопасность на реальном бетонном полу цеха до установки в эксплуатацию.
300 / 500 / 800 кг
500 кг
паспорт +
протоколы
допуск / доработка
нагрузочные ступени
проверка крана
документы
решение
Промышленный мобильный робот-транспортёр с краном
15

16.

Итог концепции №1
Компактная,
ремонтопригодная
и понятная ходовая для цеха
Главная идея: вынести тягу в центр, оставить угловым
колёсам роль свободных опор и исключить
разрушительный танковый разворот длинной базы.
1600×1300
мм
500 / 800 кг
до 500 кг
4,8 кВт·ч
габариты
платформа
кран
энергия
Следующий шаг: расчёт центра масс, реакций на колёса, выбора реальных приводов и
проектирование балансира.