Man mano che le auto si evolvono in computer portatili, innovazioni come le sospensioni in grado di adattarsi autonomamente alle condizioni della strada e i motori con una precisione ineguagliabile consentono nuove capacità.
MOZA, sviluppatore di gimbal e attrezzature per le corse simulate, sta contribuendo a questa evoluzione. Sfruttando la conoscenza del feedback aptico di precisione, MOZA si è avventurata nelle tecnologie alla base della moderna trasmissione diretta e delle automobili.
Dal 2018, l’azienda ha investito nello sviluppo di un sistema di sospensioni attive che utilizza attuatori indipendenti per migliorare la qualità di guida e la stabilità, che ora viene applicato a campi emergenti come la guida autonoma. Inoltre, MOZA è stata pioniera nel campo dei motori ad azionamento diretto, dei rotori e del software di retroazione della forza per il mercato della simulazione.
Grazie ai progressi nella scienza dei materiali e nell’ingegneria hardware e software, MOZA si posiziona all’intersezione tra la mobilità sostenibile e un metaverso immersivo.
I vantaggi della tecnologia ad azionamento diretto
I sistemi a trasmissione diretta offrono vantaggi significativi rispetto alle tradizionali trasmissioni a cinghia e a ingranaggi. Accoppiando direttamente il motore all’albero di uscita, non si verificano distorsioni meccaniche o dispersioni di potenza. Ciò consente una precisione di coppia senza pari e tempi di risposta misurati in microsecondi anziché in millisecondi.
In particolare, analizziamo la base MOZA Direct Drive:
Sfruttando una serie di innovazioni proprietarie, dai materiali avanzati al software, le basi a trasmissione diretta MOZA stanno liberando il pieno potenziale di questa tecnologia.
I servomotori R21, R16 e R12, fiore all’occhiello dell’azienda, generano coppie sostenute e leader del settore, rispettivamente di 21Nm, 16Nm e 12Nm. Le prestazioni grezze vengono poi perfezionate grazie ai progressi nella progettazione dei rotori e negli algoritmi di controllo.
Ecco alcune delle caratteristiche principali delle basi a trasmissione diretta MOZA:
Sistemi motori di precisione a coppia elevata
I servomotori ad azionamento diretto di MOZA raggiungono prestazioni di coppia notevolmente elevate grazie all’ottimizzazione dei sottosistemi elettromagnetici e meccanici. I rotori a magneti permanenti al neodimio a 12-36 poli inclinati all’interno sono caratterizzati da una segmentazione obliqua brevettata per ridurre al minimo il cogging e garantire un’erogazione fluida della coppia.
Abbinato a moduli sensore di livello aerospaziale e ad avvolgimenti profilati in rame concentrato, garantisce l’erogazione di coppia nell’intera gamma di funzionamento da zero a 350 giri/min. L’approccio elettromeccanico unificato consente una precisione di risposta ineguagliata da altri equivalenti.
Questa tecnologia è presente nella Tesla Model S, che consente al veicolo di raggiungere le 60 miglia orarie in meno di due secondi con oltre 1000 cavalli di potenza.
Schermatura del rotore in fibra di carbonio
Per evitare il graduale degrado delle prestazioni dovuto al surriscaldamento del rotore, MOZA impiega un manicotto in fibra di carbonio nei suoi motori di simulazione ad alta precisione ad azionamento diretto. Con un modulo di trazione più di 70 volte superiore a quello dei tessuti non tessuti di base, questo materiale aerospaziale mantiene l’integrità strutturale per milioni di giri ad alta velocità, consentendo la produzione sostenuta necessaria per le corse virtuali immersive.
Il laminato unidirezionale in fibra di carbonio presenta anche una bassa conduttività elettrica, sostenendo una geometria del campo magnetico ottimale e uniforme senza distorcere la densità del flusso o indurre correnti parassite che compromettono la potenza, come avviene nei tradizionali involucri metallici, che ne compromettono le prestazioni. Ciò consente una precisione dinamica e una resa sostenuta per esperienze di corsa virtuale coinvolgenti.
Il materiale preimpregnato in fibra di carbonio personalizzato presenta un eccezionale rapporto resistenza-peso, 5 volte superiore a quello dell’acciaio, riducendo al minimo l’interferenza con i componenti elettromagnetici chiusi.
Tecnologia a palo inclinato
Nel 2021, il mondo delle corse simulate ha visto un salto innovativo con la prima implementazione della tecnologia all’avanguardia Slanted Pole nei motori. La tecnologia brevettata del motore a poli inclinati MOZA R21 ha aperto la strada a una maggiore precisione nell’azionamento diretto, stabilendo un nuovo standard successivamente eguagliato dai MOZA R16 e R12.
La tecnologia Slanted Pole, o design dei poli obliqui, segna una deviazione dalla tradizionale uniformità prevalente nei design dei rotori dei motori. In particolare, il rotore del motore MOZA R21 presenta un design innovativo, segmentato in porzioni irregolari, ciascuna inclinata con un angolo preciso. Questo approccio distintivo alla struttura del rotore riduce profondamente la coppia di cogging del motore, l’ondulazione di coppia, le vibrazioni elettromagnetiche e i livelli di rumore in generale.
Firmware proprietario NexGen per il Force Feedback
I MOZA R21, R16 e R12 si distinguono per la robustezza dell’azionamento diretto e il supporto software completo. Per simulare le sensazioni reali della strada è necessario un controllo software avanzato in tempo reale; per raggiungere questo obiettivo, il firmware NexGen Force 2.0 di MOZA si avvale di un processore a 280 MHz in grado di fornire più di 10.000 parametri di erogazione della coppia al secondo, assicurando che la comunicazione del feedback di forza venga stabilita quasi simultaneamente, con un ritardo di risposta dinamica praticamente nullo.
Un kernel deterministico in tempo reale consente di programmare con precisione l’acquisizione dei sensori, l’elaborazione del segnale, la modellazione fisica e i pacchetti di output aptici entro microsecondi. Questa ottimizzazione estrema produce un ritorno di forza organico indistinguibile da quello di un veicolo reale. Accessibile a tutte le basi MOZA tramite comodi aggiornamenti del firmware, questa innovazione elimina la necessità di sostituire l’hardware.
Riconciliazione del segnale in più fasi
La mappatura della fisica simulata in sensazioni aptiche richiede l’estrazione dei segnali dal rumore. Il firmware NexGen applica un’elaborazione del segnale digitale multirate per decodificare la struttura della strada e gli eventi di perdita di trazione dallo spettro delle vibrazioni.
L’elaborazione digitale del segnale a più stadi isola le distorsioni elettriche e meccaniche prima che un filtro adattivo riconcili i dati di ingresso con la fisica del veicolo software per un feedback realistico della forza sincronizzata. Questo approccio a più stadi consente di preservare i dettagli ad alta frequenza, come gli spostamenti laterali, e di smussare l’uscita per garantire la suonabilità.
Algoritmi di controllo predittivo del modello
La conversione di un segnale di vibrazione riconciliato in un feedback aptico realistico richiede la simulazione e l’ottimizzazione della fisica. Il firmware NexGen crea un modello di veicolo virtuale che prevede il comportamento nel mondo reale utilizzando la telemetria dei sensori.
Un controllore predittivo del modello calcola quindi i segnali di coppia ottimali per soddisfare la risposta prevista, manipolando in tempo reale vettori come lo smorzamento variabile della velocità e gli effetti di inerzia senza latenza. I giocatori possono personalizzare completamente le impostazioni, dalle dimensioni di base del feedback di forza, allo smorzamento, all’attrito e all’inerzia naturale, fino all’esclusiva curva di feedback di forza di MOZA, all’equalizzatore del feeling stradale, allo smorzamento in funzione della velocità e alla protezione hands-off.
MOZA si cimenta nella guida intelligente con i sistemi di tecnologia delle sospensioni attive
Forte della sua esperienza nei sistemi elettromeccanici di precisione e nella cinetica immersiva, MOZA ha recentemente presentato un prototipo di tecnologia di sospensione attiva per l’industria automobilistica. Questo sistema innovativo è dotato di attuatori idraulici a controllo elettronico separati per ogni ruota, per consentire la regolazione in tempo reale della qualità di guida.
I sensori di accelerazione/posizione integrati, abbinati ad algoritmi predittivi, manipolano gli attuatori per massimizzare il comfort e la stabilità. Con funzionalità quali la riduzione del rollio e la prevenzione del mal d’auto, questa piattaforma di controllo dinamico del telaio mira a migliorare la sicurezza e a personalizzare l’esperienza di guida.
Sistemi di sospensione del veicolo
Man mano che i veicoli si evolvono per adattarsi attivamente alle strade anziché reagire passivamente, le tecnologie delle sospensioni diventano sempre più avanzate. Invece di utilizzare semplici molle e ammortizzatori, i nuovi sistemi sono in grado di controllare in modo indipendente i livelli di assorbimento e di rigidità di ciascuna ruota in tempo reale, consentendo di fare passi da gigante nella qualità di guida, nella maneggevolezza e nel comfort dei passeggeri.
I sistemi di sospensione di base hanno visto un’innovazione relativamente incrementale, passando gradualmente da tassi di smorzamento fissi ad ammortizzatori regolabili manualmente. Ma con l’emergere di materiali avanzati e di controlli by-wire, sono ora possibili cambiamenti più dirompenti.
Ecco alcuni tipi:
Sospensioni passive
I sistemi di sospensione più semplici utilizzano molle elicoidali a velocità fissa e ammortizzatori passivi per assorbire gli impatti. Regolati per ottenere un compromesso tra morbidezza di guida e maneggevolezza, i sistemi passivi non sono in grado di adattarsi alle mutevoli condizioni stradali o agli scenari di guida.
Sospensioni semi-attive
Le sospensioni semiattive più avanzate utilizzano ammortizzatori regolabili in grado di smorzare in modo variabile il movimento delle ruote. Modulando i livelli di dissipazione, forniscono un adattamento in tempo reale. Tuttavia, senza la possibilità di controllare la rigidità in modo indipendente, l’aumento delle prestazioni è limitato.
Sospensioni completamente attive
I sistemi di sospensioni attive più performanti sostituiscono le molle passive con attuatori elettronici in grado di smorzare ed energizzare il movimento delle ruote a seconda delle necessità. Ciò consente di regolare in modo completamente indipendente i fattori di qualità della guida, come rollio, beccheggio, inclinazione e immersione.
Audi e Mercedes
Le sospensioni elettromeccaniche completamente attive di Audi
Il sistema Audi A8 48V, noto come sistema di sospensioni elettromeccaniche completamente attive, aziona singolarmente tutte e quattro le ruote, impiegando un motore dedicato per ogni ruota.
E-ACTIVE BODY CONTROL 48V di Mercedes-Benz
La nuova Mercedes-Benz GLE ha introdotto il sistema di sospensioni attive 48V E-ACTIVE BODY CONTROL, che offre un controllo preciso dello smorzamento di ciascuna ruota per contrastare vibrazioni, rimbalzi e compressioni durante il movimento del veicolo.
I sistemi di sospensioni attive si adattano attivamente in tempo reale controllando in modo indipendente i livelli di compressione e smorzamento di ciascuna ruota mediante attuatori elettronici. I vantaggi principali includono:
Fluidità di guida: Assicura una corsa confortevole su terreni irregolari grazie alla precisa regolazione delle valvole.
Maggiore stabilità: Riduce il rollio, l’inclinazione e l’immersione del corpo contrastando le forze che agiscono sul telaio.
Comfort di movimento: Allevia il mal d’auto grazie al filtraggio delle frequenze e a sottili regolazioni.
Integrazione dell’intrattenimento: Durante la guida, potrete godervi in tutta sicurezza qualsiasi filmato dinamico in 4D, per un’esperienza di intrattenimento senza precedenti.
Sfruttando l’esperienza nei sistemi elettromeccanici di precisione, MOZA ha sviluppato un prototipo avanzato di sospensione attiva che dimostra le nuove possibilità di controllo digitale del telaio.
Sottosistema di attuazione in tempo reale
Il cuore del sistema è costituito da attuatori idraulici separati a controllo elettronico per la compressione e lo smorzamento, che consentono un controllo totalmente indipendente di ciascuna ruota. In combinazione con una serie di sensori di accelerazione, di corsa delle sospensioni e di sensori inerziali, il movimento del veicolo può essere regolato in pochi millisecondi. Attualmente, questa tecnologia innovativa è implementata in una gamma di modelli di veicoli popolari di peso compreso tra 1,2 e 3,5 tonnellate.
Algoritmi di controllo predittivo del modello
Simulazioni fisiche avanzate e algoritmi di deep reinforcement learning manipolano gli attuatori delle ruote per ottimizzare la sensazione di guida in tempo reale. Sia che si tratti di adattare gli ammortizzatori al terreno fuoristrada o di contrastare il rollio della scocca nelle curve strette, l’architettura attiva di MOZA massimizza le prestazioni, il comfort e la sicurezza.
Oltre alle gare di simulazione, la tecnologia dei telai digitali di MOZA si estende ad aree quali la guida autonoma, la guida teleoperata e la formazione intelligente dei conducenti. La piattaforma di guida remota sviluppata in collaborazione con una nota casa automobilistica è stata presentata ufficialmente all’Expo di Shanghai del 2023.
Ancorare un’era di scoperte
Per oltre un decennio, MOZA si è affermata come fornitore di soluzioni per i cardani delle telecamere e gli ecosistemi di sim racing, perseguendo l’eccellenza ingegneristica e il design incentrato sull’utente. Questo DNA fondante, basato sull’offerta di un realismo e di un controllo estremi, continua anche quando l’azienda si espande in tecnologie complementari.
I recenti investimenti in R&S dimostrano l’impegno di MOZA a migliorare continuamente, traducendo i progressi emergenti della mobilità in esperienze di simulazione aggiornate.
Piuttosto che diluire l’attenzione, l’avanzamento parallelo di MOZA tra mobilità simulata e reale completa la sua missione di offrire un’immersione senza precedenti. Con l’evoluzione dei trasporti, si evolvono anche le esperienze richieste dai clienti. Con il mercato dei veicoli elettrici che dovrebbe raggiungere i mille miliardi di dollari, c’è spazio solo per l’aumento.
Consolidando l’esperienza in questa intersezione, MOZA si assicura la reputazione di scelta d’élite sia per i corridori professionisti alla ricerca dell’ultimo millisecondo di prestazioni, sia per i pendolari che desiderano rilassarsi mentre la loro auto attraversa il traffico.
Dagli esports alle auto a guida autonoma, gli esseri umani si aspettano sempre più che la tecnologia espanda le possibilità. In qualità di pioniere affermato, MOZA mira ad ancorare queste nuove epoche contribuendo a creare blocchi fondamentali che alimentano capacità rivoluzionarie nella mobilità e nell’immersione nel metaverso. Proprio come ogni piccolo perfezionamento si aggiunge al tempo delle corse, allo stesso modo l’innovazione sostenuta posizionerà MOZA in modo vantaggioso quando queste trasformazioni si accelereranno.