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行業(yè)背景及挑戰(zhàn):
最近幾年,隨著人工智能技術(shù)的發(fā)展,和國家的大力倡導(dǎo),服務(wù)機器人公司,如雨后春筍般地落地生根,迅速涌現(xiàn)。例如,引導(dǎo)機器人、配送機器人、巡檢機器人、安防機器人、盤點機器人等等。而服務(wù)機器人行業(yè)的快速發(fā)展,也對機器人底盤用的運控控制電機提出了新的要求,一般的直流有刷電機或無刷電機配合減速機的結(jié)構(gòu),可能會無法滿足。例如,機器人要求電機低速特性好,從而能夠順利完成充電對樁或建立地圖;要求電機體積小、輸出力矩大;要求電機噪音低,以適應(yīng)有人、安靜的室內(nèi)場合;要求電機安全性高,能夠快速制動,以幫助機器人不發(fā)生撞人、撞墻等事故,讓機器與人和諧相處。
解決方案:
面向服務(wù)機器人行業(yè),我們特地推出了行業(yè)專用的伺服電動輪系統(tǒng),以滿足客戶對底盤行進輪的各種嚴(yán)苛要求。以下為服務(wù)機器人行走電機解決方案:
產(chǎn)品組合:
伺服電動輪10530NA1550F20+伺服驅(qū)動器DS20270C
產(chǎn)品組合的關(guān)鍵技術(shù)指標(biāo):
伺服電動輪 10530NA1550F20
電機外徑 |
150/169/200mm* |
安裝方式 |
單邊安裝 |
電源電壓(V) |
DC 24 |
額定輸出功率(W) |
160 |
額定轉(zhuǎn)矩(Nm) |
8 |
瞬間最大轉(zhuǎn)矩(Nm) |
15 |
額定電流(A) |
14 |
瞬間最大電流(A) |
27 |
額定轉(zhuǎn)速(rpm) |
200 |
最高轉(zhuǎn)速(rpm) |
500 |
編碼器形式 |
光電 |
編碼器線數(shù) |
1400 |
電機防護性能 |
防濺水# |
*備注1: 該伺服電動輪有不同的輪胎或包膠形式。
#備注2:部分型號具備該功能。
伺服驅(qū)動器DS20270C
引導(dǎo)機器人、配送機器人、盤點機器人等兩輪差速底盤,解決方案的系統(tǒng)框圖:
行業(yè)應(yīng)用實景圖
巡檢機器人等四輪底盤,解決方案的系統(tǒng)框圖:
行業(yè)應(yīng)用實景圖
售賣機器人、配送機器人等雙差速運動單元,解決方案的系統(tǒng)框圖:
備注:雙差速運動單元這種底盤形式,可以提高越障能力,且結(jié)構(gòu)簡單,但運動控制算法相對復(fù)雜。
行業(yè)應(yīng)用實景圖
3. 技術(shù)優(yōu)勢
面向服務(wù)機器人行業(yè)對電機的高要求,我們的伺服電動輪解決方案,具有突出的技術(shù)優(yōu)勢,能夠完全適用于該行業(yè)。我們的技術(shù)優(yōu)勢如下:
1)載重能力強,可支持機器人總重高達80~100kg(根據(jù)越障要求不同)。
2)低速特性突出、穩(wěn)定性好,轉(zhuǎn)速低至1rpm仍能平穩(wěn)運行。
3)靜音性能優(yōu)異,與傳統(tǒng)有刷或無刷電機+減速機方案相比,噪聲低很多,靜音效果好。
4)節(jié)能省電,典型的外轉(zhuǎn)子伺服電機系統(tǒng),電流-力矩效率高,節(jié)約能耗。
5)體積小,結(jié)構(gòu)簡單,便于安裝。
6)加減速能力強,瞬間200%過載能力,可快速制動,讓機器人更加安全。
7)驅(qū)動器和電機帶有溫度檢測功能,上位機可實時監(jiān)測電機內(nèi)部溫度,提高系統(tǒng)可靠性。
8)標(biāo)準(zhǔn)和完整的CANopen協(xié)議,可靠完善的CAN總線數(shù)據(jù)包接受和處理機制,保證數(shù)據(jù)包完整,不丟包。驅(qū)動器內(nèi)置終端電阻,可通過撥碼開關(guān)選用。
9)驅(qū)動器具備兩輪差速算法,可在建立機械模型后,給定機器人的線速度、角速度來做整體控制。
10)驅(qū)動器具備遠程升級功能,客戶可以通過CAN總線對驅(qū)動器進行升級,方便設(shè)備維護(開發(fā)驗證中)。
4. 客戶價值
基于上述技術(shù)優(yōu)勢,服務(wù)機器人行業(yè)客戶,可以采用該方案快速搭建底盤,形成產(chǎn)品。我們的解決方案也將給客戶帶來成本上的優(yōu)勢,并且在產(chǎn)品設(shè)計、調(diào)試驗證、批量生產(chǎn)、售后維護等全生命周期,給客戶帶來超乎預(yù)期的價值。
1)行進輪系的部件成本對比:
傳統(tǒng)方案是,機械輪系+減速機+電機+驅(qū)動單元;
伺服電動輪方案是,伺服電動輪(已含輪胎)+伺服驅(qū)動器;
可見,我們的方案,把輪系部件由四個減少為兩個,而且還不包括機械連接機構(gòu)等零件,因此輪系或底盤成本可以得到優(yōu)化。同時,伺服電動輪方案,相比傳統(tǒng)方案,還有低速特性好、靜音、制動距離短等諸多優(yōu)勢,可見性價比很高。
2)產(chǎn)品設(shè)計階段,基于伺服電動輪的底盤設(shè)計非常簡單,客戶只需設(shè)計簡單的支架即可,由于省掉了減速機,而且電機體積小,可以支持客戶設(shè)計出體積小巧的機器人。伺服驅(qū)動器體積也同樣小巧,節(jié)省了機器人內(nèi)部的寶貴空間;與上位機的通訊,可只用通訊線來實現(xiàn)與上位機的連接,簡單易行;同時驅(qū)動器集成了終端電阻,讓客戶組網(wǎng)更加簡便。
3)調(diào)試驗證階段,基于行業(yè)經(jīng)驗,伺服驅(qū)動器已經(jīng)集成了相應(yīng)的默認參數(shù),客戶僅需在默認參數(shù)基礎(chǔ)上,按照自己的應(yīng)用屬性,簡單調(diào)整幾個參數(shù)即可,快速完成適合機器人的底盤系統(tǒng)。
4)批量生產(chǎn)階段,整個輪系減少了機械輪系、減速機等部件,讓生產(chǎn)過程變得簡單,生產(chǎn)部門僅需用螺絲把電機軸與支架緊固即可。同時,驅(qū)動器可以控制兩臺電機,相比于控制單臺電機的驅(qū)動器,減少了安裝步驟,減少了部分連接線,讓驅(qū)動器的生產(chǎn)也變得簡單。生產(chǎn)環(huán)節(jié),安裝部件的減少,為客戶減少了工時,降低了風(fēng)險,從而提高了機器人產(chǎn)品的可靠性。
5)售后維護環(huán)節(jié),上位機可以通過CANopen/RS485等通訊方式,與驅(qū)動器進行通訊,實時監(jiān)測電機的運行狀態(tài),例如電機轉(zhuǎn)速、碼盤信號、電機負載率、電機內(nèi)部溫度等等,幫助客戶在能夠遠程監(jiān)測電機狀態(tài)。同時,如果客戶需要驅(qū)動器有軟件版本變更,可以采用遠程升級的方式來進行,對于分布于各地的設(shè)備,減少了很多現(xiàn)場維護的工作量,大大提升了維護效率。
服務(wù)機器人行業(yè)仍在快速發(fā)展著,有著蓬勃的發(fā)展動力。隨著90后這代年輕人逐漸成為勞動者的主力,艱苦、重復(fù)的勞動,將會逐漸被機器人替代。而人工智能和自動化技術(shù)的發(fā)展,為這種需求,提供了答案。北京和利時電機的伺服電動輪方案,將會助力行業(yè)發(fā)展,為人們的美好生活添磚加瓦!
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