현대 모바일 장비 및 자동화 플랫폼에서 운전 및 방향 제어 기능을 통합하는 핵심 액추에이터인 스티어링 휠은 제한된 공간이나 복잡한 경로에서 플랫폼의 기동성과 작동 효율성을 결정합니다. 기계 구조와 전자 제어 시스템의 시너지 효과를 통해 스티어링 휠을 사용하면 바퀴가 차량을 추진하고 필요에 따라 방향을 변경하여 이동 방향을 조정할 수 있으므로 모바일 장비에 높은 수준의 유연성과 제어 가능성이 제공됩니다.
기본 구조적 관점에서 스티어링 휠은 주로 허브 구동 장치, 스티어링 액츄에이터, 위치 감지 장치 및 장착 지지대로 구성됩니다. 허브 드라이브 유닛은 일반적으로 모터, 감속기 및 휠 림을 포함합니다. 모터에서 출력된 토크는 감속기에 의해 증폭되어 휠 림으로 전달되어 스티어링 휠이 지면을 따라 굴러가게 하여 차량 전체에 전진, 후진 또는 제동력을 제공합니다. 조향 액츄에이터는 조향 모터와 변속기 부품(예: 기어, 커넥팅 로드 또는 직접 구동 모듈)으로 구성되며, 이는 전체 휠을 수직 축 또는 지정된 축을 중심으로 회전시켜 휠의 방향을 변경하고 방향 조정을 달성합니다. 위치 감지 장치(예: 인코더, 회전 변압기 또는 각도 센서)는 조향 각도와 주행 속도를 실시간으로 모니터링하고 신호를 제어 시스템에 다시 공급하여 폐쇄-루프 제어 회로를 형성합니다.
작동 중에 제어 시스템은 상위-명령 또는 경로 계획 알고리즘을 기반으로 주행 속도 명령과 조향 각도 명령을 생성합니다. 주행 속도 명령은 허브 구동 모터에 작용하여 속도와 토크를 조정하여 다양한 이동 속도와 견인력을 달성합니다. 조향 각도 명령은 조향 모터에 작용하여 변속기 메커니즘을 통해 바퀴가 목표 각도로 회전하게 합니다. 위치 검출 장치는 실제 각도와 속도 값을 지속적으로 수집하여 명령 값과 비교합니다. 제어 알고리즘은 출력을 동적으로 수정하여 편차를 제거하고 주행 및 조향 중에 스티어링 휠이 높은 정밀도와 안정성을 유지하도록 보장합니다.
스티어링 휠의 장점은 여러 개의 휠이 배열될 때 복잡한 협력 모션 모드를 달성할 수 있는 능력에 있습니다. 예를 들어 전방향 모바일 플랫폼에서는 여러 스티어링 휠이 필요에 따라 스티어링 각도와 주행 속도를 독립적으로 조정할 수 있으므로 차량이 반경 0-회전, 대각선 이동, 측면 이동 및 임의 곡선 경로 추적을 달성할 수 있습니다. 이 기능은 각 스티어링 휠의 독립적인 기계적 제어 가능성과 제어 시스템에 구현된 동기화된 조정 알고리즘에서 비롯됩니다. 이를 통해 차량의 운동학적 모델을 정밀하게 실행할 수 있고 고정밀 포지셔닝 및 유연한 장애물 회피에 대한 요구 사항을 충족할 수 있습니다.-
폐쇄-루프 제어 프레임워크 내에서 스티어링 휠은 정적 방향 설정을 실행할 수 있을 뿐만 아니라 외부 환경 인식(예: LiDAR, 비전 센서 또는 관성 측정 장치의 데이터)을 기반으로 경로를 동적으로 조정할 수도 있습니다. 예를 들어, 전방에 장애물이 감지되거나 지면 마찰계수의 변화가 관찰되면 제어 시스템은 실시간으로 조향 각도와 구동 출력을 보정하여 미리 정해진 궤적을 유지하고 미끄러짐이나 이탈을 방지할 수 있습니다.
일반적으로 스티어링 휠은 구동 장치를 통해 추진력을 제공하고 스티어링 액츄에이터를 통해 휠 방향을 변경한 후 감지 및 피드백을 통해 폐쇄형{0}}루프 제어 시스템을 형성하여 통합되고 정밀한 속도-방향 조정을 달성하는 방식으로 작동합니다. 높은 수준의 기계 및 전자 통합을 통해 모바일 플랫폼은 복잡한 작동 조건에서도 유연성과 안정성을 모두 보유할 수 있으므로 현대 지능형 모바일 시스템에서 없어서는 안될 핵심 실행 구성 요소가 됩니다.
