和利時電機伺服電動輪在機器人領域的應用

文:和利時電機2023年第3期

  為了更好地滿足不同應用領域機器人的使用需求,和利時電機開發(fā)的伺服電動輪采用小型化、集成化設計結構,目前已在 AGV、商用清潔服務 機器人、電力巡檢機器人等細分市場上獲得了成功應用。

  1 伺服電動輪進入 AGV 應用領域

  “Quick Pick”解決方案是由上海快倉智能提出的優(yōu)化倉庫 存儲能力的組合方案。該方案是由高空作業(yè)的“鴻鵠”料箱機器 人和在貨架中快速穿梭的“青鸞”潛伏式機器人組成的“大小工”AGV 智能倉,不僅充分利用了貨架上層空間(存儲空間利用率相較 傳統(tǒng)模式提高了 60% 以上) ,還有效地解決了在“超高出入庫 流量”的要求下“拆零揀選及海量 SKU 退貨”人工作業(yè)效率低的“痛點”。

  “Quick Pick”解決方案機器人成本是市面上純料箱機器人 方案的 60% 左右, 由于遠距離快速搬運交給了“青鸞”,客戶整 體需要料箱機器人的數(shù)量減少,而“青鸞”價格只有料箱機器人 的百分之二十幾,因此,很大程度上降低了機器人購買成本。

  和利時電機特制 10530NE 低壓伺服電動輪搭載快倉智能 的“青鸞”搬運料箱,具備高速通行和工作占地面積小的特點, 單件揀選分撥時間可從 7 秒縮短至最快 5 秒,空載速度可達 2m/s,負載 30Kg。

  和利時電機為快倉“青鸞”量身定做的 10530NE 伺服電動輪, 屬直驅低壓伺服輪轂電機,最大優(yōu)勢是省去了傳統(tǒng)電機必配的 減速器,使機器人實現(xiàn)了低噪音,低故障率,低成本,結構簡 單,車身小巧,大幅度地提升了設備空間利用率,使“青鸞”整 車成本及生產組裝成本大大降低。

  小巧靈活的低壓伺服電動輪 10530NE 是輕載 AGV 降本增 效的首選產品,它的特點包括:

  ? 10530NE 伺服電動輪采用明亮色彩的特殊包膠材質,確 保機器人在運行過程中避免打滑、磨損;

  ? 10530NE 的良好的低速性能(最低轉速 1RPM) 使“青鸞“高 低速切換柔順、高效;

  ? 10530NE 使“青鸞”最大負載能力達 80kg(不計小車自重) ,

  并具有防水、過熱保護功能,使“青鸞”能適應更多應用場景。

  和利時電機公司研制的 10530NE 低壓伺服電動輪賦能 快倉“青鸞”,也是輕載 AGV 的首選,開創(chuàng)了伺服電動輪進入 AGV 行業(yè)的先河。

  2 伺服電動輪專為小型商用清潔機器人量身打造


圖片 295.png

1 8030 電動輪尺寸圖

  目前, 國內商用清潔機器人體型大都比較大, 對于1000m2 以下商超門店、寫字樓等面積相對較小的場景來說, 體型相對較小的機器人則更受市場追捧。

和利時電機伺服電動輪

  “小型化”清潔機器人不僅需要具備全能清潔、運行安全、 避障靈敏等技術性能,還要滿足小巧身材、隨心穿梭狹小區(qū)域 的獨特本體設計,因此,在設計清潔機器人時,不僅需要考慮 機械本體的尺寸質量,在保證功能實現(xiàn)的前提下,還應盡量減少系統(tǒng)硬件的成本,和便于日后功能擴展、軟硬件調試、及系 統(tǒng)維護。

  運動控制機構作為清潔機器人的重要組成部分,電機和驅 動器的選型尤為重要。傳統(tǒng)的商用清潔機器人行進單元包括機 械輪系 + 減速機 + 電機 + 驅動器 + 其它連接件,繁雜的機械 單元使得機器人底盤本體較大,成本較高。

  為了解決以上問題,北京和利時電機公司專為小型清潔機 器人量身打造了 7030 系列、8030 系列低壓伺服電動輪。電機 及外輪一體化設計的 7030 系列 /8030 系列伺服電動輪是低壓 伺服電機的完美變形,具有伺服電機高精度、高響應速度等優(yōu) 良特性,不需要減速箱,安裝極其方便。

  相較于傳統(tǒng)的清潔機器人底盤方案,和利時電機公司伺服 電動輪方案設計則非常簡單, 只需伺服電動輪 + 伺服驅動器, 大幅度提升了機器人底盤的空間利用率并降低了成本。

  與 7030 系列 /8030 系列相配套使用的,是小體積、經濟 型 DS20230E 低壓伺服驅動器。該驅動器采用最新的第三代 DSP 平臺, 利用 TMU、FPU、FDIV 的強大性能, 可對伺服電 動輪的位置、速度和轉矩進行精確控制。在硬件上,驅動器采 用了小體積功率器件,精簡了輸入輸出端口,并將控制板、功 率板兩層 PCB 板整合為一層,使得驅動器體積大幅度縮小, 降低了成本。

  搭配 7030/8030 系列伺服電動輪系統(tǒng)的清潔機器人,體 積小巧,結構緊湊,不僅能實現(xiàn)無半徑轉向、跨越障礙、輕松 穿梭狹小區(qū)域,還可以實現(xiàn)在大理石、瓷磚、PVC 地面、水磨 石、人造石等材質地面清潔作業(yè)無印痕、不打滑、靜音等特有 的功能。

  北京和利時電機公司通過產品結構創(chuàng)新和技術創(chuàng)新,直擊 用戶“痛點”,解決了商用清潔機器人體型大、成本高的難點問題。 基于伺服電動輪系統(tǒng)特有的性能優(yōu)勢,有助于客戶快速搭建機 器人底盤,形成產品,并極具產品優(yōu)勢。

  3 低壓伺服電動輪賦能電力巡檢機器人

  行進傳動機構是巡檢機器人的重要組成部分,如何改進行 進傳動機構,讓機器人更加安全有效的完成線上作業(yè),是眾多 機器人廠商亟待解決的“痛點”問題。

  市場上的巡檢機器人的行進傳動結構主要有固定導軌式結 構、車輪式結構、仿人類行進結構、履帶式結構,但各結構差 異較為明顯,比如履帶式結構可以在山地、川地等復雜地形施 展功能,它的障礙通過性強、行進平穩(wěn),但技術難度較高,設 計環(huán)節(jié)較為復雜,機動能力也有待增強。而車輪式結構以移動 方便、定位準確、控制方便等優(yōu)點,現(xiàn)已成為變電站巡檢機器 人的主流方式。

  一般輪式巡檢機器人常見的有三輪、四輪兩種結構形式。 三輪式機器人結構簡單,但穩(wěn)定性低,常在低速狀態(tài)下運行。 四輪式機器人也有兩輪轉向兩輪驅動、四輪轉向四輪驅動等結 構??傮w來說,四輪式的結構復雜,但轉向靈活,且在高速運 行情況下具有良好的穩(wěn)定性。

  目前四輪式機器人大都采用兩輪轉向和兩輪驅動的方式, 但兩輪轉向、兩輪驅動結構的最小轉彎半徑受到限制,且兩個 驅動輪在轉彎時處于滑動狀態(tài),降低了機器人的穩(wěn)定性,不能 很好地在有限空間運動且能夠實現(xiàn)任意角度運動功能。

  和利時電機公司自主研發(fā)的低壓伺服電動輪屬直驅低壓伺 服輪轂電機,具備伺服電機高精度、高響應速度等優(yōu)良特性, 三位一體的極簡化設計,直接替代原有電機 + 減速器 + 輪子 的結構,大大提升了機器人底盤空間利用率,降低了機器人本 體質量過大的缺陷。

  由于低壓伺服電動輪具備單個車輪獨立驅動的特性,因此 無論是前驅、后驅還是四驅形式,它都可以比較輕松地實現(xiàn)。 同時,低壓伺服電動輪可以通過左右車輪的不同轉速甚至反轉 實現(xiàn)類似履帶式車輛的差動轉向, 大大減小機器人的轉變半徑, 甚至可以實現(xiàn)原地轉向。

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