AGV 执行器：轮式驱动先看径向载荷，再谈扭矩

驱动车轮的 AGV 执行器要满足一项关节执行器从不会遇到的要求：平台的重量先经过车轮、轮毂与轴承组，扭矩才变成有用的运动。无论驱动是否通电，这份载荷都在，因此在轮式平台上用来筛掉候选件的指标是径向载荷而不是扭矩。本文算出单个车轮承受的载荷，与两条公布了径向载荷额定值的 AKA 记录逐项对照，把更宏观的架构问题留给轮式机器人用 BLDC 电机：驱动布局、工作制与减速，那篇比较的是驱动布局，不是载荷数值。

快速结论

AGV 执行器先按车轮必须承受的径向载荷筛出候选，再用转速确认，最后按电流定容量。ToBMS 的记录中有两条减速型号公布了这项额定值：CubeMars AKA60-6 KV80 为 18 kg，CubeMars AKA10-9 KV60 为 50 kg。除以 1.5 的动载系数、按四轮均分，得到的初筛估算约为 48 kg 与约 133 kg 整车质量，两者都落在轻载平台区间，而不是轮端载荷必须由外置轴承结构承担、驱动只提供扭矩的吨级车辆区间。

径向载荷优先：AGV 执行器的筛选顺序

公布的径向载荷额定值是第一个能把候选件排除掉的数字，因为它描述的是一种既不能靠改控制、也不能靠换减速比提升的能力。只按扭矩选出的驱动可能完全符合牵引力要求，却仍然是错的零件，因为穿过车轮的载荷路径并不关心电机能输出多少扭矩。先读额定值、后读扭矩列，等于把驱动选型表的常规顺序倒过来；在轮式平台上，正是这个倒序让 AGV 执行器的候选名单保持可信。

在读取扭矩之前，公布的额定值先筛掉了什么

径向载荷额定值说明的是：在厂家自定的试验基准下，该单元在轮毂处能承受多大载荷。它是一种适用性声明，不是性能指标，它讲的不是平台能跑多快，而是该单元被造出来能承受哪种安装方式。没有公布这个数字的记录，就把载荷问题留在了敞口状态；而在筛选阶段敞口的问题，到样机阶段就会变成设计风险。两条 AKA 记录用千克回答了这个问句，千克正好能与车体质量预算直接对账，这就是第一轮筛选 AGV 执行器时要对照的数字。

为什么 AGV 执行器与关节执行器排出不同的候选名单

关节执行器承受来自所驱动连杆的扭矩与弯矩，轴承配置由机器人设计方围绕这个弯矩来定。在轮式平台上，驱动体位于载荷路径之内而不是旁边，车轮直接栓接在它的输出法兰上。同一批产品，两种用途会得出不同的候选名单：机器人关节选型通常从峰值扭矩和减速比起算，而 AGV 执行器选型从单个车轮的载荷起算，再往回推到能接受这份载荷的模组。

算出 AGV 轮端径向载荷

AGV 执行器在单个车轮上看到的载荷，不是平台质量除以车轮数，尽管计算确实从这道除法开始。有四项输入把数值推离平均值，每一项都是车体设计已经做出的决定，无论它有没有被写下来：重心落在轴距上的哪个位置、平台制动有多猛、需要驻住多大坡度，以及一个车轮离地时会发生什么。按这个方法算出的每个数字都是 ToBMS 的估算值，而不是厂家值，因为 AGV 执行器公布的额定值与针对车体算出的需求是两类不同的数字，不该放进同一列。

单轮静载分配，再看重心偏移

静载分配是把平台质量加有效载荷，分给接地的车轮。重心在几何中心的四轮车体，每个角承担四分之一。重心向某一轴偏移，载荷就按偏移距离成比例地转移到那根轴。从非驱动轴量起，重心位于轴距 60% 处，则该轴留下 40% 的质量，于是驱动轮各承担总质量的 30%，而不是 25%。举升式平台再加一种工况：抬起的载荷使重心上移，而它在轴距方向上还移动多少，取决于举升机构与载荷的相对位置。加入任何动态工况之前，AGV 执行器要对照的正是这第一个数字。

制动、坡度与过坎系数

动态工况是在静态数值上做乘法。制动按减速度与重心高度把载荷转移到前轴，坡度在斜面上做同样的事。过坎冲击是持续时间更短、系数更大的事件，而某个系数是否已含在额定值之内、还是必须叠加其上，取决于额定值背后的试验基准。对静态分配乘上一个合成动载系数，属于行业惯例而非公布标准，本文采用的数值是说明性假设，不是针对某台车的设计系数。1.5 是常规加减速、制动与地面过渡的常见起点，2.0 用于含路缘、坡道或室外路面的路线，但没有任何单一系数能代表冲击量级：速度、减速度、重心高度、车轮直径与事件持续时间都会进入真实数值。采用哪个系数是平台侧的决定，任何 AGV 执行器的额定值都不能替代它。

单轮离地：平均值掩盖掉的工况

刚性车架的四轮车体在平地上属于静不定结构，实际是靠三点接触。失去接触的那个车轮不承载，但剩下三轮如何分担它的载荷，取决于支撑几何、重心位置、车架刚度以及有无悬架，因此单个角的载荷并不是平均值的固定倍数。在短轴距车体上，它可以接近平台质量的一半，这正是四轮平均值掩盖掉的工况，也是径向载荷额定值要对着最不利单轮来读的原因。应把它当作一个需要计算、仿真或实测的载荷工况，而不是车轮数量推出来的结论。悬架或三点支撑会改变分配，但由此得到的最大轮载仍应放在 AGV 执行器选型里处理，而不是留到后面的设计评审。

用数值对照 18 kg 额定值

AKA60-6 KV80 的 18 kg 是 AGV 执行器的单轮额定值，选定动载系数后即可换算成平台估算值。系数取 1.5 时，单轮允许静载为 12 kg，四轮均分即约 48 kg 的整车质量（含有效载荷）。这是初筛估算值，不是厂家保证的限值：这个 18 kg 是对着什么测的、额定值怎么试验、载荷假定作用在哪里，都应列入数字进入设计之前的核对清单。作为平台规模，它对应轻型牵引车、紧凑型服务单元或实验室搬运车，而 460 g、6:1 减速段的模组正好符合这个量级。

系数取 1.5 时的 48 kg 四轮车体

48 kg 是整车质量，不是有效载荷。车架、电池、控制器与传感器要先从中扣除，剩下的才是有效载荷。做一份质量预算就具体了：结构、能源与电子件占 30 kg，则剩 18 kg 有效载荷，这正是小型 AGV 执行器对应的用途量级。若路线有地面接缝、系数升到 2.0，同一额定值下降到约 36 kg，这个降幅不是模组变了，而是更粗糙环境的代价。

同一套绕组的 24 V 与 48 V，以及对转速的影响

AKA60-6 KV80 在同一套绕组上公布了 24 V 与 48 V 两种电压，两个母线在输出端分别给出 200 RPM 与 400 RPM 的额定转速。装在直径 150 mm 的车轮上，额定点对应 1.571 m/s 与 3.142 m/s 的地面速度，较高的一档只能靠 48 V 母线达到。两种电压下的额定扭矩都是 3 Nm，因此母线选择改变的是转速与功率，不是牵引力：直径 150 mm 车轮轮缘上的 3 Nm，在计入轮胎附着与传动损失之前，等于 40.0 N 的理论轮缘力；额定功率按 200 RPM 算出为 62.83 W，与该记录公布的 62 W 对照，这就是确认额定点表述自洽的算术校验。

用数值对照 50 kg 额定值

AKA10-9 KV60 的 50 kg 额定值，在同样的四轮假设下把那个估算值提高到约三倍。系数取 1.5 时单轮允许静载 33.3 kg，对应整车质量约 133 kg；系数取 2.0 时降到 100 kg。这属于中型的轻载平台：周转箱搬运车、移动拣选单元或小型牵引车。该模组在 100 mm 机座内、9:1 减速段，质量 1060 g，公布额定扭矩 18 Nm、峰值 53 Nm，因此对于既要载荷额定值又要真实牵引力的用途，它是两条 AGV 执行器记录中较大的那条。

输出 109 RPM，以及由此得到的地面速度

AKA10-9 KV60 的额定输出转速为 109 RPM，装在直径 150 mm 的车轮上是 0.856 m/s，即 3.08 km/h。理论轮缘力在额定点为 240.0 N、峰值为 706.7 N，两者都在计入轮胎附着与传动损失之前；峰值扭矩是短时工况而不是工作点，所以余量在扭矩一侧，而不是在已验证的牵引力。额定点本身也是自洽的：109 RPM 下的 18 Nm 算出 205.46 W，与该记录公布的 205 W 对照。把同一校验用到较小模组上，200 RPM 下 3 Nm 得 62.83 W，与公布的 62 W 对照。读任何 AGV 执行器记录时，这个习惯值得保留，因为一个算不拢功率的额定点，就是按另一套基准写出的额定点。

官方页面两个空载转速对不上的地方

AKA10-9 KV60 的官方页面在详细规格表里给出一个空载转速，又在同一页的对比表里给出另一个更高的值。较高的那个值由公布常数推得：48 V 母线下 KV60 对应电机端 2880 RPM，经 9:1 减速段，输出端为估算的 320 RPM，这也是能精确还原 AKA60-6 KV80 的 320 RPM 与 640 RPM 空载值的同一算法。该估算是由公布常数做的算术，不是实测值；页面上较低的那个值无法由任何公布常数复现，在厂家说明哪一个适用之前，只能把规格表视为不一致。输出空载转速并不是选型量，因此本文按额定 109 RPM 定容量，并把 320 RPM 当作上限而不是工作点。

AK 与 AKA 记录之间机械上改变了什么

AKA 记录不是新电机配新减速箱。与它们派生自的 AK 记录相比，绕组与减速比是延续的：AKA60-6 KV80 与 AK60-6 KV80 共用 6:1 减速段和 KV80，AKA10-9 KV60 与 AK10-9 KV60 共用 9:1 减速段和 KV60。记录明确写出的是强化的径向载荷能力与不同的平台连接方式；而公布额定值还显示出第二处差异，在给 AGV 执行器定容量时同样重要：在相同额定扭矩下，AKA 记录的额定转速更低，额定功率也随之下降。

绕组与减速比不变

AKA60-6 KV80 的峰值扭矩 9 Nm、AKA10-9 KV60 的 53 Nm 与派生来源的 AK 记录一致，减速比也一致。额定点则不一致。AKA60-6 KV80 在 24 V 下为 200 RPM，AK60-6 V3.0 KV80 为 233 RPM；AKA10-9 KV60 为 109 RPM，AK10-9 V3.0 KV60 为 235 RPM。因此两条 AKA 记录都是在更窄的转速区间内保持额定扭矩。公布的数字确立了这处差异，但没有确立原因：额定点也可能来自热设计、控制配置或取得额定值时的条件，而这里引用的两个页面都没有把两者联系起来。按额定值选 AGV 执行器，意味着接受公布的那条包络线，而不是从共用同一绕组的 AK 记录外推。

2+5 PIN 接插件与参数识别例程

接插件是第二处结构性改动。电源、CAN 与 UART 合并为一个 M2 螺钉固定的 2+5 PIN 插头，取代 AK 记录上的多个独立插头。在移动平台上，这更偏向维护决定而不是电气决定：要插的是一个而不是几个、螺钉固定能在轮驱所受振动下保持住、带防呆的壳体让插错的组合更难装上去。这能带来多少可靠性提升，属于厂家试验数据才能回答的问题，而不是接插件图纸。驱动固件还增加了由一条指令触发的参数识别例程，缩短了搭载多个相同模组的平台调试时间。

额定值均为厂家公布值。两条 AKA 记录都列出径向载荷额定值，它们派生自的 AK 记录没有。空载转速作为上限给出，本文不用于定容量。

AGV 执行器定容量：先载荷、再转速、后电流

由额定值推出的顺序是单向的，不会回环。载荷先筛掉候选，转速确认或否掉剩下的那一个，电流再为平台电气侧定容量。倒过来做，候选名单就得重做，因为一个先按转速选中、后来发现径向载荷不足的模组，在电气层面没有任何补救手段。这个顺序也是本文与驱动布局比较的分界，布局比较是先定布局再回头核载荷。它是针对输出结构承载轮荷的一体式轮驱的筛选顺序，不是完整的驱动选型：所需牵引力、制动、工作制、热余量、减速箱寿命都要同步核查。

载荷决定哪个 AGV 执行器合适

把算出的最不利单轮载荷对着公布额定值，数值装得下就选较小的模组。按上面那些假设，48 kg 车体落在 18 kg 记录上，133 kg 车体落在 50 kg 记录上。落在两个包络线之间的车体才是有意思的工况：它能装进较大那条记录并留有余量，而这份余量正是用来对冲重心偏移与地面条件估算误差的。

转速否定它或确认它

AGV 执行器的输出额定转速决定连续地面速度，平台需求决定这个速度够不够。50 kg 记录配直径 150 mm 车轮，额定点连续速度为 0.856 m/s，这是计算值而不是实测行驶速度。若需求高于它，应改选更快的模组或更大的车轮。母线电压是另一个问题：AKA60-6 KV80 在同一套绕组上公布 24 V 下 200 RPM、48 V 下 400 RPM，因此额定转速属于它被公布时的那个电压，换到更高母线必须留在驱动额定值与热限之内。额定点之上还有峰值转速，而大部分时间都花在那一区的工作制，已经离开连续包络。

一条母线上的四个车轮

电流是 AGV 执行器选型的最后一步，也是第一个牵动平台其余部分的一步。四台 AKA60-6 KV80 按公布额定电流 4 A 计合计 16 A，按公布峰值电流 11.2 A 计合计 44.8 A；四台 AKA10-9 KV60 按每台 10.6 A 计合计 42.4 A，按每台 32 A 计合计 128 A。这些是模块电流合计，不是电池侧需求。额定电流与额定功率除以母线电压并不闭合，说明这两个字段测的不是同一件事；电池包、接触器与线束要按母线侧定容量，那里电压、驱动效率、同时出力的车轮数量以及允许峰值持续多久都进入计算。四台模组也不会在同一瞬间、以同样时长到达峰值。按载荷选出、按转速确认的 AGV 执行器，还要对着四轮同时出力时电池包能给到什么再核一遍。

径向载荷额定值不适用的情况

额定值只回答一个问题，有三种情况它定不了选型。超出包络线的车体、作用点偏离轮毂中心的载荷、必须是空心的轮轴，都会把问题推到公布值所描述的范围之外。能识别这三种情况，是正确读取 AGV 执行器记录的一部分；而每一种指向的都是另一种解法，而不是换更大的模组。

比额定值允许更重的车体

超出包络线之后，AGV 执行器仍然输出额定扭矩，牵引力的算术也仍然成立，正因如此这个错误才容易犯。不成立的是载荷路径：输出轴承被要求承受超过其额定值的径向载荷，随之而来的风险是该轴承或其周围结构的过载与寿命下降，失效模式由安装方式决定，并不会干净地收敛成某个扭矩限值。当轮荷超出额定值时，载荷路径必须重新设计：外置轴承座、驱动通过联轴器只提供扭矩，是其中一种做法，在吨级轮荷下很常见。

作用点偏离轮毂中心的载荷

额定值假定载荷作用在轮毂上。装在偏置支架上的车轮、位于转向轴上的驱动、链条或皮带取力，都会把作用线从轴承中心移开，并在径向载荷上叠加一个弯矩。公布值不覆盖这种工况，因为力臂属于安装方式的属性，而不是模组的属性。解法是机械的：把载荷移回轮毂正上方，或者用独立轴承承担偏置载荷，让驱动只提供扭矩。

轮轴必须是空心的时候

空心轮轴是走线需求而不是载荷需求，它指向另一类模组。产品线里针对这种情况有中空轴行星模组，而这里引用的记录并未为它们公布径向载荷额定值，因此在厂家给出数值之前，轮荷仍须由模组外部承担，模组只通过中空输出提供扭矩。为解决载荷问题去选它们，等于把它们存在的理由反过来用；为解决走线问题去选它们，载荷问题一点没动，AGV 执行器的候选名单仍然回到那两条给出额定值的记录上。

常见问题

官方资源

两条产品记录含各模组的完整规格，厂家在下面链接的页面公布额定值、尺寸图与接插件引脚定义。两者都是 CubeMars 的记录，本文引用的额定值取自这些页面。用于对比的 AK 记录额定转速，取自厂家 AK60-6 V3.0 KV80（24 V）与 AK10-9 V3.0 KV60（48 V）页面。

CubeMars AKA60-6 KV80 公布了 18 kg 径向额定值、6:1 减速段以及 24 V 与 48 V 两个额定点。CubeMars AKA10-9 KV60 公布了 50 kg 径向额定值、9:1 减速段以及单个 16 位输出编码器。

下一步

载荷计算定了哪个模组合适，AGV 栏目汇集了这套选型所服务的平台用途。机器人执行器收录上面讨论的记录，选型与产品对比工具把这些规格字段并排呈现。

本文背后的两条记录是CubeMars AKA60-6 KV80 机器人执行器与CubeMars AKA10-9 KV60 机器人执行器。若轮轴必须是空心的，CubeMars AKH70-48 V1.0 KV41 中空轴行星减速执行器是应与之并列阅读的记录，载荷路径在模组外部处理。