Un sistema de ruedas para AGV es mucho más que un grupo de ruedas montadas bajo un chasis.
Diferentes ruedas realizan diferentes trabajos. Las ruedas motrices para AGV generan movimiento. Las ruedas giratorias (caster) para AGV soportan el chasis y siguen el movimiento del sistema de tracción. Las ruedas guía se utilizan en aplicaciones específicas donde se requiere una guía mecánica adicional o una restricción lateral.
Seleccionar cada rueda por separado sin considerar el chasis completo puede provocar problemas de tracción, resistencia excesiva a la rodadura, giros inestables o un desgaste irregular de las ruedas.
Para los diseñadores de AGV y AMR, el enfoque más útil es evaluar el sistema de ruedas como un todo. El peso del vehículo, la carga útil, la configuración de la tracción, el estado del suelo, la velocidad, el espacio de instalación y la maniobrabilidad deben trabajar en conjunto.
Esta guía explica las diferencias entre las ruedas motrices, las ruedas giratorias y las ruedas guía para AGV, así como la forma de seleccionarlas y combinarlas para obtener una plataforma de robot móvil fiable.
Resumen: Rueda motriz vs. Rueda giratoria vs. Rueda guía para AGV
No todos los AGV utilizan los tres tipos de ruedas.
Muchos AMR compactos, por ejemplo, utilizan dos ruedas motrices accionadas junto con ruedas giratorias pasivas. Los AGV con tracción directriz pueden combinar una o más unidades de tracción directriz con ruedas de soporte adicionales. Las ruedas guía normalmente solo aparecen cuando el vehículo necesita guía física contra un riel, borde u otra estructura fija.
| Factor | Rueda motriz | Rueda giratoria | Rueda guía |
| Función principal | Generar propulsión | Soportar la carga del chasis | Proporcionar guía mecánica |
| Activa/Pasiva | Activa | Pasiva | Normalmente pasiva |
| Carga principal | Carga vertical + fuerza de tracción | Principalmente carga vertical | Principalmente carga lateral |
| Control de dirección | Depende de la configuración de tracción | Sigue el movimiento del chasis | Proporciona solo guía física |
| Factores clave de selección | Par, tracción, carga, diámetro de rueda, velocidad | Carga, resistencia a la rodadura, rendimiento de giro, estado del suelo | Carga lateral, rigidez, alineación, desgaste |
| Uso típico | Tracción diferencial, tracción directriz | Soporte de chasis AGV/AMR | Sistemas de rieles, bordes o sistemas guiados especiales |
Por lo tanto, la diferencia importante no es solo el aspecto de las ruedas, sino qué papel desempeñan en el sistema de movimiento completo del AGV.
Ruedas motrices para AGV: Convertir el par motor en movimiento del vehículo
La rueda motriz es la parte accionada del sistema de ruedas. Transfiere el par del motor y la caja de cambios al suelo y crea la fuerza necesaria para mover el AGV.
Dependiendo de la arquitectura del vehículo, una rueda motriz puede proporcionar solo propulsión o combinar propulsión y dirección en una unidad integrada.
Ruedas de tracción diferencial para AGV
Un sistema de tracción diferencial normalmente utiliza dos ruedas motrices controladas de forma independiente. Cuando ambas ruedas giran a la misma velocidad, el AGV se desplaza en línea recta. La modificación de la diferencia de velocidad permite que el vehículo gire, mientras que direcciones opuestas de las ruedas pueden permitir la rotación alrededor del centro del vehículo.
Esta configuración es compacta y funciona bien para muchos AGV y AMR que requieren un giro flexible sin necesidad de un mecanismo de dirección mecánico separado.
Ruedas de tracción directriz para AGV
Una rueda de tracción directriz combina funciones de conducción y dirección en un solo módulo. El conjunto puede incluir el motor de tracción, el motor de dirección, la caja de cambios, el codificador, el freno y la rueda.
Esto proporciona al vehículo una mayor libertad en la disposición y el movimiento del chasis, especialmente para AGV más pesados, plataformas más grandes o aplicaciones que requieren un posicionamiento más flexible.
¿Qué es importante al seleccionar una rueda motriz para AGV?
La selección de la rueda motriz no debe basarse únicamente en la capacidad de carga o la potencia del motor.
Una rueda motriz adecuada necesita suficiente tracción y par útiles para las condiciones reales de operación. La masa del vehículo, la carga útil, la aceleración, la pendiente, el diámetro de la rueda, la relación de transmisión y la superficie del suelo pueden modificar los requisitos.
Por ejemplo, un motor puede proporcionar suficiente potencia nominal sobre el papel, pero el AGV aún puede tener dificultades durante el arranque si la relación de transmisión, el diámetro de la rueda o la tracción disponible no son adecuados.
El estado del suelo es igual de importante. Un suelo epoxi liso, un suelo de hormigón polvoriento y un suelo de taller húmedo pueden producir un comportamiento de tracción muy diferente.
Es por esto que la selección de la rueda motriz se trata mejor como un cálculo a nivel de vehículo, no como una elección de catálogo.
Ruedas giratorias: Soporte para el AGV sin tracción
Las ruedas giratorias son elementos de soporte pasivos. Soportan parte del peso del vehículo y siguen la dirección creada por el sistema de tracción.
No reciben par motor y, normalmente, no controlan activamente la dirección del vehículo.
Eso suena sencillo, pero las ruedas giratorias pueden influir enormemente en el comportamiento del AGV.
Una rueda giratoria con una resistencia a la rodadura excesiva aumenta la fuerza necesaria para mover el vehículo. Un mal rendimiento de giro puede provocar cambios de dirección inestables. Una distribución incorrecta de la carga también puede reducir la fuerza normal que actúa sobre las ruedas motrices y disminuir la tracción disponible.
Por esta razón, las ruedas giratorias no deben tratarse como accesorios secundarios.
Factores clave para la selección de ruedas giratorias para AGV
La primera consideración es la distribución de la carga.
El peso total del vehículo no debe simplemente dividirse equitativamente por el número de ruedas. La posición de la batería, la ubicación de la carga útil, la geometría del chasis y la aceleración pueden hacer que las ruedas giratorias individuales soporten cargas muy diferentes.
El diámetro de la rueda también importa. Las ruedas más grandes generalmente pasan por juntas del suelo y pequeños obstáculos con mayor facilidad, mientras que las ruedas más pequeñas ayudan a mantener una altura baja del chasis.
El material de la banda de rodadura afecta la resistencia a la rodadura, el ruido, la vibración, el desgaste y la protección del suelo. La mejor elección depende del entorno real en lugar de un valor de dureza fijo.
La geometría de giro y el rendimiento de los rodamientos son especialmente importantes para los AGV que cambian de dirección con frecuencia. Una rueda giratoria que no se alinea suavemente puede aumentar la resistencia durante el giro y aplicar una carga adicional al sistema de tracción.
Ruedas guía: Guía mecánica para aplicaciones específicas de AGV
Las ruedas guía son diferentes tanto de las ruedas motrices como de las ruedas giratorias.
No son un requisito estándar para todos los AGV o AMR, y no deben tratarse como el mecanismo de dirección normal del vehículo.
Las ruedas guía se utilizan normalmente cuando una máquina necesita guía física adicional o restricción lateral. Esto puede ocurrir en sistemas de transferencia especiales, equipos guiados por rieles, mecanismos de acoplamiento o aplicaciones donde el vehículo circula cerca de una estructura fija.
Por tanto, su diseño se centra más en la capacidad de carga lateral, rigidez de montaje, alineación y resistencia al desgaste que en la tracción o la eficiencia de rodadura.
Una rueda guía que esté mal alineada puede sufrir un fuerte desgaste lateral. Una estructura de montaje débil también puede permitir que la posición de la rueda cambie con el tiempo, reduciendo la precisión de la guía.
Para la mayoría de los AGV y AMR de navegación libre, la dirección es controlada por el sistema de tracción motorizado en lugar de por ruedas guía.
Cómo trabajan juntas las ruedas motrices y las ruedas giratorias
Este es uno de los puntos más importantes en el diseño de un chasis AGV.
Una rueda motriz seleccionada correctamente puede seguir funcionando mal si la disposición de las ruedas de soporte es incorrecta.
La distribución de la carga afecta la tracción
La tracción de la rueda motriz depende en parte de la fuerza normal entre la rueda y el suelo.
Si una cantidad excesiva del peso del vehículo es soportada por las ruedas giratorias, las ruedas accionadas pueden quedar con poca carga. Esto puede reducir la tracción disponible y provocar el deslizamiento de la rueda durante la aceleración o el giro.
Lo contrario también es indeseable. Una carga excesiva en las ruedas motrices puede aumentar el estrés mecánico y acortar la vida útil de los componentes.
El objetivo es un chasis equilibrado donde cada rueda soporte una parte adecuada de la carga.
La posición de la rueda giratoria afecta el comportamiento de giro
La colocación de la rueda giratoria en relación con el eje de la rueda motriz influye en la estabilidad del vehículo y en la resistencia al giro.
Mover las ruedas giratorias demasiado lejos de la posición de soporte prevista puede aumentar la fuerza requerida durante la rotación. Una disposición deficiente de las ruedas giratorias también puede crear oscilaciones en el chasis o una transferencia de carga desigual cuando el AGV cambia de dirección.
El contacto con el suelo debe permanecer estable
En un suelo irregular, una rueda puede soportar temporalmente menos carga de la esperada.
Esto importa particularmente para los sistemas de tracción diferencial, ya que ambas ruedas accionadas necesitan un contacto fiable con el suelo. Si una rueda motriz pierde contacto, el vehículo puede perder tracción incluso cuando el motor y la caja de cambios tienen el tamaño correcto.
Problemas comunes en ruedas de AGV y qué indican normalmente
| Problema | Posibles causas | Qué comprobar |
| Deslizamiento de la rueda motriz | Tracción insuficiente, distribución de carga desigual, aceleración excesiva | Estado del suelo, carga en la rueda motriz, banda de rodadura, requisito de par |
| Desgaste desigual de la rueda motriz | Desalineación del chasis, instalación incorrecta, carga desigual | Alineación de ruedas, montaje, geometría del chasis |
| Alta resistencia a la rodadura | Rueda giratoria inadecuada, resistencia de rodamientos, deformación excesiva de la rueda | Estado de la rueda giratoria, banda de rodadura, diámetro de rueda, rodamientos |
| Vibración o "shimmy" de la rueda giratoria | Geometría de giro, velocidad excesiva, rodamientos desgastados | Desplazamiento (offset) de la rueda giratoria, estado de los rodamientos, montaje |
| Marcas excesivas en el suelo | Banda de rodadura inadecuada o presión excesiva de la rueda | Material de la rueda, distribución de carga, superficie del suelo |
| Desgaste lateral en rueda guía | Desalineación o carga lateral excesiva | Posición de la rueda guía, rigidez de montaje, ángulo de contacto |
Estos síntomas deben diagnosticarse como parte de todo el sistema del chasis.
Reemplazar una rueda sin comprender la causa raíz simplemente puede trasladar el problema a otro lugar.
Cómo seleccionar el sistema de ruedas correcto para AGV
Un proceso de selección práctico comienza con el vehículo, no con la rueda individual.
Primero, defina los requisitos básicos de operación: peso del vehículo, carga útil máxima, velocidad, aceleración, pendiente, ciclo de trabajo y estado del suelo.
A continuación, elija la arquitectura de tracción. Un AMR compacto puede adaptarse bien a la tracción diferencial, mientras que una plataforma pesada o más flexible puede beneficiarse de las unidades de tracción directriz.
Una vez definida la arquitectura de tracción, evalúe juntos el diámetro de la rueda motriz, el par, la relación de transmisión, la tracción y la capacidad de carga.
Las ruedas giratorias pueden seleccionarse y posicionarse en función de la carga restante del chasis, la estabilidad, la resistencia a la rodadura, los requisitos de giro y las condiciones del suelo.
Las ruedas guía solo deben añadirse cuando la aplicación requiera realmente una guía lateral física.
El sistema final debe comprobarse como un diseño mecánico completo en lugar de como varios componentes independientes.
Selección de la rueda motriz, la rueda giratoria y la rueda guía por aplicación
Los diferentes AGV otorgan distintas prioridades al sistema de ruedas.
| Aplicación | Prioridades del sistema de ruedas |
| AMR para almacenes compactos | Baja altura del chasis, giro flexible, baja resistencia a la rodadura |
| AGV de carga pesada | Capacidad de carga, par, resistencia de la rueda, distribución de carga estable |
| AGV para salas blancas | Banda de rodadura que no deja marcas, pocas partículas, movimiento suave |
| AGV de transporte en fábrica | Durabilidad, rendimiento de arranque-parada frecuente, compatibilidad con el suelo |
| Robot móvil agrícola | Tracción, resistencia a la contaminación, capacidad en suelos irregulares |
| Sistema de transferencia guiado | Guía lateral, rigidez de montaje, resistencia al desgaste de la rueda guía |
Es por esto que una configuración de ruedas estándar no puede cubrir todos los AGV.
La dureza de la banda de rodadura de la rueda no es una regla de selección independiente
La dureza del poliuretano suele debatirse al seleccionar las ruedas de un AGV, pero la dureza por sí sola no determina si una rueda es adecuada.
Una banda de rodadura más dura puede mejorar la capacidad de carga y reducir la deformación, pero puede aumentar la vibración o reducir la protección del suelo. Una banda de rodadura más blanda puede mejorar la amortiguación y el rendimiento acústico, pero puede deformarse más bajo carga o aumentar la resistencia a la rodadura.
Las ruedas motrices también requieren suficiente tracción, mientras que las ruedas giratorias generalmente necesitan una rodadura eficiente y cambios de dirección suaves.
Por tanto, la selección final de la banda de rodadura debe equilibrar la carga, tracción, desgaste, ruido, protección del suelo y resistencia a la rodadura.
Los valores de dureza fijos deben tratarse como referencias específicas del producto en lugar de reglas universales para AGV.
Por qué es importante el diámetro de la rueda
El diámetro de la rueda afecta a algo más que la altura física del AGV.
Una rueda más grande suele atravesar juntas, umbrales y pequeñas irregularidades de la superficie con mayor facilidad. También puede cambiar la demanda de par, ya que el radio de la rueda determina cómo se convierte el par motor en fuerza en el suelo.
Las ruedas más pequeñas ayudan a crear plataformas compactas y de perfil bajo, pero pueden dificultar el cruce de obstáculos y requerir más par para la misma carga del vehículo y condiciones de funcionamiento.
Por tanto, para las ruedas motrices, el diámetro debe considerarse junto con la relación de la caja de cambios y el motor.
Para las ruedas giratorias, el diámetro también debe tener en cuenta la calidad del suelo, la carga y la altura de instalación disponible.
Elección del sistema de ruedas para diferentes arquitecturas de accionamiento
AGV con accionamiento diferencial
Un chasis de accionamiento diferencial típico utiliza dos ruedas motorizadas junto con ruedas de apoyo pasivas.
Esta arquitectura es compacta y puede proporcionar giros de radio cero, pero las dos ruedas motrices necesitan un contacto estable con el suelo y una carga razonablemente equilibrada.
Por lo tanto, la colocación de la rueda giratoria es particularmente importante.
AGV con accionamiento de dirección
Una unidad de accionamiento de dirección combina la propulsión y la dirección.
Dependiendo del tamaño del chasis y la carga útil, el vehículo puede utilizar una, dos o cuatro unidades de accionamiento de dirección junto con ruedas de apoyo pasivas.
Esta arquitectura proporciona una mayor flexibilidad de movimiento, pero requiere más atención al espacio de instalación, la sincronización de la dirección y el control.
Sistemas guiados especiales
Algunas plataformas de transferencia utilizan ruedas o rodillos guía adicionales para seguir un riel mecánico o un borde.
Estas ruedas guía deben tratarse como una función de guía mecánica separada en lugar de como parte del sistema de navegación normal.
Cómo ayuda HKT ROBOT en la selección de ruedas para AGV
HKT ROBOT apoya proyectos de AGV y AMR con componentes de accionamiento, incluyendo ruedas motrices de dirección, unidades de accionamiento diferencial, motores, cajas de cambios, servovariadores y componentes de movimiento relacionados.
En lugar de seleccionar una rueda basándose únicamente en la capacidad de carga, nuestro equipo de ingeniería puede evaluar conjuntamente el peso del vehículo, la carga útil, la velocidad, el diámetro de la rueda, la relación de transmisión, el estado del suelo, el espacio de instalación y el diseño del chasis.
Para nuevos proyectos de AGV, los clientes pueden proporcionar el plano del chasis, el peso del vehículo, la carga útil, la velocidad, las condiciones del suelo y el espacio de instalación disponible. Basándonos en estos parámetros, podemos ayudar a evaluar una configuración adecuada de accionamiento y ruedas de apoyo.
Preguntas frecuentes
1. ¿Cuál es la principal diferencia entre una rueda motriz de AGV y una rueda giratoria?
Una rueda motriz recibe el par del motor y genera el movimiento del vehículo. Una rueda giratoria es pasiva y principalmente sirve para apoyar el chasis mientras sigue la dirección creada por el sistema de accionamiento.
2. ¿Todos los AGV necesitan ruedas guía?
No. Las ruedas guía normalmente se utilizan solo cuando el vehículo requiere una guía lateral física, interacción con rieles, seguimiento de bordes u otra forma de restricción mecánica.
3. ¿Puede la selección de la rueda giratoria afectar a la tracción de la rueda motriz?
Sí. La cantidad, la ubicación y la distribución de la carga de las ruedas giratorias pueden alterar la fuerza normal que queda en las ruedas motrices. Una distribución de carga deficiente puede reducir la tracción disponible.
4. ¿Por qué patinan las ruedas motrices de los AGV?
Las causas posibles incluyen tracción insuficiente, condiciones de suelo inadecuadas, distribución de carga desigual, aceleración excesiva, diámetro de rueda incorrecto o par motor insuficiente.
5. ¿Deben las ruedas motrices y las ruedas giratorias usar la misma dureza de poliuretano?
No necesariamente. Las propiedades requeridas de la banda de rodadura dependen de la función de cada rueda, la carga del vehículo, la condición del suelo, la resistencia a la rodadura, la tracción y los requisitos de ruido.
6. ¿Son siempre mejores las ruedas de AGV más grandes?
No. Las ruedas más grandes mejoran el rendimiento al cruzar obstáculos, pero requieren más espacio de instalación y afectan a los requisitos de par. El diámetro de la rueda debe adaptarse al chasis y al entorno operativo.
7. ¿Pueden las ruedas giratorias desgastadas afectar al posicionamiento del AGV?
Pueden afectar a la estabilidad del chasis y a la consistencia del movimiento. El exceso de resistencia, el juego o el desgaste desigual de la rueda giratoria pueden introducir perturbaciones que los sistemas de accionamiento y navegación deben compensar.
8. ¿Qué información debe proporcionarse para la selección de ruedas de AGV?
La información útil incluye el peso del vehículo, la carga útil, la velocidad máxima, la pendiente, el tipo de suelo, las dimensiones del chasis, la configuración de accionamiento, el espacio de instalación disponible y el ciclo operativo esperado.
Conclusión
Las ruedas motrices de AGV, las ruedas giratorias y las ruedas guía pueden aparecer todas en el mismo vehículo, pero cumplen funciones muy diferentes.
Las ruedas motrices crean movimiento. Las ruedas giratorias apoyan y siguen. Las ruedas guía proporcionan una guía mecánica adicional solo cuando la aplicación lo requiere.
Por lo tanto, el principio de selección más importante no es optimizar cada rueda de forma independiente.
Un AGV fiable comienza con un sistema de ruedas equilibrado en el que se consideran conjuntamente la arquitectura de accionamiento, la distribución de carga, la tracción, el diámetro de la rueda, la colocación de la rueda giratoria y las condiciones del suelo.
Para proyectos donde la configuración correcta no sea evidente, HKT ROBOT puede revisar los parámetros de su vehículo y el diseño del chasis para ayudar a evaluar una solución de accionamiento y ruedas para AGV adecuada.
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