Hrvatski
Pregleda: 0 Autor: Jkongmotor Vrijeme objave: 24. rujna 2026. Porijeklo: stranica
Ultrakompaktni AGV i AMR mijenjaju način na koji su mobilni roboti dizajnirani za skladišta, tvornice, bolnice, maloprodajne objekte, laboratorije i druga okruženja s ograničenim prostorom. Za razliku od konvencionalnih autonomnih mobilnih robota koji imaju dovoljno mjesta za motore, mjenjače, vanjske pogone, ožičenje i upravljačku elektroniku, ultrakompaktne platforme moraju isporučiti iste bitne funkcije kretanja unutar mnogo manjeg mehaničkog omotača.
Zbog toga je pogonski sustav posebno važan.
Za mnoge kompaktne mobilne robote, integrirani servo motor bez četkica može se kombinirati motor, pogonska elektronika, sustav povratne sprege i kotač u jedan kompaktni sklop. Umjesto projektiranja pogonskog sklopa oko nekoliko zasebnih komponenti, možemo izgraditi sustav kretanja oko pogonskog modula integriranog u kotače.
Ali odabir pravog servo motora glavčine nije samo stvar odabira najmanjeg motora koji odgovara.
Moramo uzeti u obzir promjer kotača, nazivni zakretni moment, vršni zakretni moment, težinu vozila, nosivost, ubrzanje, radnu brzinu, napon baterije, kontrolni protokol, točnost povratne informacije, toplinsku izvedbu, ocjenu zaštite, mehaničku instalaciju, zahtjeve kočenja i radni ciklus.
Ovaj vodič objašnjava glavne faktore odabira za ultrakompaktne AGV i AMR i pokazuje kako procijeniti integrirani servo motor bez četkica u glavčini iz stvarne perspektive dizajna sustava.
Ultrakompaktni AGV i AMR autonomni su mobilni roboti dizajnirani za rad tamo gdje se konvencionalne mobilne platforme teško mogu postaviti.
Tipične primjene uključuju:
Mali roboti za transport skladišta
Roboti za komisioniranje od police do osobe
Roboti za bolničku dostavu
Laboratorijske transportne platforme
Roboti za inventar maloprodaje
Kompaktni roboti za inspekciju
Tvornički roboti za rukovanje materijalom
Automatizirana kolica
AMR-ovi ispod police
Mobilni roboti za uske prolaze
Roboti za prijevoz malih paketa
Mobilne platforme za suradnju
Definirajuća karakteristika nije samo ukupna veličina robota. Pogon također mora stati unutar vrlo ograničenog mehaničkog prostora.
Na primjer, kompaktni AMR možda će morati smjestiti svoje pogonske kotače unutar šasije dok ostavlja dovoljno unutarnjeg volumena za bateriju, kontroler, senzore, komunikacijsku elektroniku, mehanizam za podizanje i teret.
Svaki milimetar je bitan.
Tradicionalna arhitektura s motorom, mjenjačem, enkoderom, vanjskim servo pogonom, kočnicom i velikim kabelskim snopom može zauzeti znatan prostor. Ovo je jedan od razloga zašto su servo motori s integriranim čvorištem postali privlačni za kompaktnu mobilnu robotiku.
|
|
|
|
|
|
|
Integrirani istosmjerni servo motor s kočnicom |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Vratilo |
vodeći vijak |
Modul |
Pravocrtno kretanje |
Kočnica |
Mjenjač |
Pužni mjenjač |
Žice |
Razina zaštite |
Razina zaštite |
Kompaktni AGV i AMR imaju vrlo različite zahtjeve za pogonom od većih autonomnih vozila. Kada robot treba raditi u uskim prolazima, ispod polica, oko ljudi ili unutar ograničenog okvira šasije, svaka komponenta mora pružiti korisnu funkcionalnost bez nepotrebnog zauzimanja prostora.
Ovdje integrirani servo motor glavčine bez četkica može pružiti praktičnu prednost.
Umjesto korištenja zasebnog motora bez četkica, mjenjača, kotača, enkodera i vanjskog servo pogona, integrirani servo motor glavčine može kombinirati nekoliko ovih funkcija u jedan kompaktni pogonski modul. Ova arhitektura može pojednostaviti mehaničku integraciju uz smanjenje ožičenja i oslobađanje dragocjenog unutarnjeg prostora za baterije, kontrolere, senzore, mehanizme za podizanje i teret.
Integrirani servo motor glavčine bez četkica sklop je pogona kotača izgrađen oko istosmjernog motora bez četkica s kontrolom zatvorene petlje . Ovisno o dizajnu, modul motora može integrirati kotač, mjenjač, koder, kontroler, komunikacijsko sučelje, kočnicu i zaštitne funkcije.
Motor je instaliran izravno na položaju kotača, omogućujući pogonskom sklopu da postane kompaktniji dio šasije.
Tipični integrirani servo sustav glavčine može uključivati:
DC motor bez četkica
Servo upravljač
Povratna informacija kodera
Kotač
Smanjenje brzine
CAN ili CANopen komunikacija
RS485 ili druga kontrolna sučelja
Zaštita od prekomjerne struje
Zaštita od previsoke temperature
Opcijska elektromagnetska kočnica
Točna konfiguracija ovisi o zahtjevima robota, ali osnovna ideja ostaje ista: prebacite više funkcionalnosti pogonskog sklopa u sam modul kotača.
Konvencionalni pogonski sklop mobilnog robota može koristiti motor montiran unutar šasije i povezan s mjenjačem i kotačem preko komponenti mehaničkog prijenosa.
Ova arhitektura može dobro funkcionirati kada robot ima dovoljno unutarnjeg prostora.
Ultrakompaktni AMR-ovi često nemaju.
Šasija će možda morati primiti:
Paketi baterija
Glavne upravljačke ploče
LiDAR
Fotoaparati
Sigurnosni senzori
Bežična komunikacijska oprema
Mehanizmi za podizanje
Odjeljci za korisni teret
Hardver za punjenje
Kontroleri motora
Komponente distribucije električne energije
Ako pogonski sklop zauzima veliku količinu unutarnjeg prostora, raspoloživi volumen za druge sustave se smanjuje.
Integrirani servo motor glavčine mijenja ovaj raspored pomicanjem većine pogonskih funkcija prema kotaču.
To može cjelokupnu arhitekturu vozila učiniti fleksibilnijom.
Najočitija prednost je iskoristivost prostora.
Tradicionalni sustavi mogu zahtijevati odvojena mjesta za ugradnju motora, mjenjača, kodera i elektronike pogona.
Integrirani motor glavčine može kombinirati ove funkcije u jedan sklop.
Za mali AMR, ovo može pojednostaviti mehanički dizajn i smanjiti količinu potrebnog prostora oko pogonskog kotača.
Ovo je posebno korisno kada robot ima:
Mala visina šasije
Usko tijelo
Ograničena unutarnja širina
Mali međuosovinski razmak
Kompaktan pretinac za elektroniku
U ovim primjenama, ušteda čak i relativno male količine mehaničkog prostora može napraviti značajnu razliku u konačnom dizajnu robota.
Ožičenje je često podcijenjen dio dizajna mobilnih robota.
S konvencionalnom arhitekturom, motor, enkoder i vanjski pogon mogu zahtijevati zasebne kabele za napajanje i signale. Ovi se kabeli moraju provući kroz pokretni stroj koji stalno trpi vibracije, ubrzanje, kretanje upravljača i mehaničke smetnje.
Integrirani servo motor može smanjiti broj vanjskih veza potrebnih oko kotača.
Ovisno o arhitekturi, vanjsko sučelje može se pojednostaviti na:
DC napajanje
Komunikacija
Kontrolni ili I/O signali
To može usmjeravanje kabela učiniti čistijim i smanjiti broj komponenti koje je potrebno ugraditi unutar kućišta.
Za kompaktne AMR-ove, manje kabela također može olakšati sastavljanje i održavanje.
Za mobilne robote unutarnji prostor ima izravnu funkcionalnu vrijednost.
Manja arhitektura pogonskog sklopa potencijalno može osloboditi prostor za veću bateriju, dodatne senzore ili više korisnog tereta.
Ovo stvara važan odnos dizajna:
Manji otisak pogonskog sklopa → veći iskoristivi volumen šasije → veća fleksibilnost pakiranja
Na primjer, proizvođač AMR-a može iskoristiti dodatni prostor za povećanje kapaciteta baterije umjesto povećanja vanjskih dimenzija robota.
Drugi proizvođač može koristiti isti prostor za povećanje pretinca za teret.
Najbolja upotreba ovisi o primjeni robota.
Integrirani servo motor glavčine bez četkica nije samo kotač s motorom.
Servo arhitektura omogućuje kontrolu kretanja temeljenu na povratnim informacijama.
Enkoder kontinuirano daje informacije o kretanju kontroleru, omogućujući sustavu da regulira brzinu i položaj točnije od sustava motora s otvorenom petljom.
Ovo je važno za AMR-ove jer točno kretanje kotača utječe na:
Pravocrtno putovanje
Točnost okretanja
Pristajanje
Pozicioniranje
Praćenje staze
Sinkronizacija kotača
Kretanje male brzine
Za AMR s diferencijalnim pogonom posebno je važan odnos između lijevog i desnog kotača.
Ako se jedan kotač stalno okreće brže od drugog, robot može postupno skrenuti sa svoje planirane putanje.
Upravljanje zatvorenom petljom pomaže kompenzirati varijacije u opterećenju, trenju i radnim uvjetima.
Kompaktni mobilni roboti često rade pri relativno malim brzinama.
Skladišni robot može se sporo kretati dok se približava regalu. Robot za bolničku dostavu možda će trebati glatko kretanje oko ljudi. Kompaktni inspekcijski robot može zahtijevati kontrolirano kretanje dok se postavlja blizu opreme.
Pravilno konfiguriran servo motor može osigurati stabilnu regulaciju brzine u radnom rasponu robota.
Ovo može biti posebno vrijedno tijekom:
Pristajanje
Korekcija položaja
Okretanje
Kretanje uskim prolazom
Izbjegavanje prepreka
Prilaz stanici
Usklađivanje nosivosti
Cilj nije samo visok broj okretaja.
Cilj je predvidljivo ponašanje kotača u cijelom radnom rasponu.
Mnogi AMR-ovi koriste dva ili više neovisno kontroliranih pogonskih kotača.
S integriranim servo modulima, svaki kotač može imati vlastitu lokalnu kontrolu motora i povratnu informaciju.
Središnji kontroler robota tada može koordinirati pojedinačne pogonske module putem industrijske komunikacijske mreže.
Ovisno o sustavu, ovo može koristiti:
MOŽE
CANopen
RS485
Modbus
EtherCAT
Ova distribuirana arhitektura može smanjiti potrebu za dugim pojedinačnim ožičenjima za kontrolu motora.
Također može učiniti pogonski sklop modularnijim.
Proizvođač robota može koristiti isti osnovni pogonski modul na više platformi vozila s različitim dimenzijama šasije ili nosivosti.
Neki AMR-ovi su dizajnirani za rad ispod regala, polica, kolica ili paleta.
U ovim primjenama visina robota može postati kritično ograničenje dizajna.
Konvencionalni pogonski sklop može zahtijevati značajan okomiti prostor za motor i prijenos.
Arhitektura u stilu glavčine može postaviti pogonski sklop oko kotača, pomažući dizajnerima da razviju pogonski sklop nižeg profila.
To ne jamči automatski nižeg robota jer promjer kotača, ovjes, struktura šasije, visina baterije i smještaj senzora i dalje određuju konačne dimenzije vozila.
Međutim, arhitektura pogona s integriranim kotačem pruža više slobode pri projektiranju robota niskog profila.
Konvencionalni pogonski sklop može sadržavati nekoliko mehaničkih sučelja:
Motor → Spojka → Mjenjač → Osovina → Kotač
Svako sučelje uvodi dodatne zahtjeve za sklapanje i potencijalna razmatranja tolerancije.
Integrirana servo arhitektura čvorišta može pojednostaviti ovaj lanac.
Tipičan koncept postaje bliži:
Integrirani servo pogon → Kotač
Ovisno o dizajnu proizvoda, mjenjač može biti uključen unutar sklopa glavčine.
Smanjenje vanjskih mehaničkih sučelja može pojednostaviti montažu i potencijalno smanjiti zahtjeve za poravnanjem.
Ovo je posebno korisno za OEM proizvođače koji masovno proizvode mobilne robote.
AMR proizvođači rijetko razvijaju samo jednog robota zauvijek.
Tvrtka može na kraju proizvesti:
AMR za mala skladišta
AMR-ovi srednje nosivosti
Roboti za pomicanje polica
Inspekcijski roboti
Bolnički roboti
Autonomna kolica
Modularna motorna platforma može podržati ovu strategiju razvoja proizvoda.
Različite verzije mogu koristiti različite:
Razine snage motora
Promjeri kotača
Prijenosni omjeri
Konfiguracije kodera
Komunikacijski protokoli
Montažna sučelja
To proizvođaču omogućuje održavanje dosljednog koncepta pogonskog sklopa dok prilagođava specifikaciju motora različitim platformama robota.
Kompaktni roboti imaju ograničen protok zraka.
Zbog toga je toplinski dizajn posebno važan.
Integrirani motor treba procijeniti prema stvarnom radnom ciklusu robota, a ne samo prema njegovoj vršnoj snazi.
Važni parametri uključuju:
Kontinuirani okretni moment
Najveći okretni moment
Kontinuirana struja
Vršna struja
Učinkovitost motora
Učinkovitost regulatora
Temperatura okoline
Trajanje rada
Put odvođenja topline
Pravilno dizajniran integrirani servo sustav čvorišta može uključivati nadzor temperature i zaštitu.
To može pomoći u sprječavanju prekomjernog toplinskog stresa tijekom zahtjevnih radnih uvjeta.
Međutim, sama šasija robota također može postati dio puta rasipanja topline, tako da mehanički i toplinski dizajn treba razmatrati zajedno.
Kompaktni AGV i AMR obično se napajaju baterijama.
Pogonski sklop stoga mora uravnotežiti performanse i potrošnju energije.
Arhitektura motora bez četkica može osigurati učinkovit rad, dok servo kontrola može regulirati moment i brzinu prema stvarnim zahtjevima kretanja.
Ispravan motor treba odabrati prema cjelokupnom sustavu baterija, uključujući:
Nazivni napon baterije
Minimalni radni napon
Maksimalni napon punjenja
Kontinuirana struja
Vršna struja
Kapacitet baterije
Radni ciklus
Motor se ne bi trebao odabrati samo zato što njegov nazivni napon odgovara naljepnici baterije.
Cijeli raspon napona mora biti kompatibilan s integriranim regulatorom.
Moderni AMR-ovi često koriste distribuirane upravljačke arhitekture.
Glavni upravljač može upravljati navigacijom, lokalizacijom, izbjegavanjem prepreka i upravljanjem zadacima, dok moduli motora upravljaju lokalnom kontrolom kretanja.
Integrirani servo motor stoga može djelovati kao distribuirani čvor za kontrolu kretanja.
Na primjer, kontroler može slati naredbe za:
Ciljana brzina
Ciljna pozicija
Smjer
Ubrzanje
Usporenje
Modul motora tada može izvršiti naredbu dok kontinuirano prati vlastite povratne informacije i uvjete zaštite.
Ova podjela odgovornosti može cjelokupnu arhitekturu upravljanja učiniti čišćom.
Mobilni roboti rade u okruženjima u kojima se mogu pojaviti neočekivani uvjeti.
Pogonski motor može naići na:
Nagle promjene nosivosti
Blokada kotača
Pretjerano ubrzanje
Visoka temperatura okoline
Nizak napon baterije
Mehanička otpornost
Prekidi u komunikaciji
Integrirane zaštitne funkcije mogu nadzirati radne uvjete i reagirati na nenormalna stanja.
Ovisno o arhitekturi motora, dostupne funkcije mogu uključivati:
Zaštita od prekomjerne struje
Zaštita od prenapona
Podnaponska zaštita
Zaštita od previsoke temperature
Detekcija greške kodera
Otkrivanje grešaka u komunikaciji
Zaštita od staja
Točne funkcije uvijek treba provjeriti prema tehničkoj dokumentaciji proizvođača.
Ne može svaki AMR koristiti standardni motor iz kataloga.
Kompaktni dizajni šasija često zahtijevaju posebna mehanička i električna sučelja.
OEM prilagodba može uključivati:
Veličina kotača
Montažne rupe
Dimenzije motora
Prijenosni omjer
Duljina kabela
Vrsta priključka
Položaj konektora
Razlučivost kodera
Komunikacijski protokol
Konfiguracija kočnice
Nazivni napon
Karakteristike momenta
Ovo je osobito važno kada je motor integriran izravno u strukturu kotača.
Mala promjena u montažnim dimenzijama može utjecati na šasiju, ovjes, položaj kotača i cjelokupnu geometriju robota.
Suradnja s proizvođačem koji može podržati mehaničku i električnu prilagodbu stoga može pojednostaviti proces razvoja.
Pri usporedbi servo motore s glavčinom za kompaktne AGV i AMR , trebali bismo gledati dalje od nominalne snage motora.
Praktična evaluacija trebala bi uključivati:
Parametar |
Zašto je važno |
|---|---|
Nazivni zakretni moment |
Određuje sposobnost kontinuiranog pogona |
Najveći okretni moment |
Određuje ubrzanje i prijelazne performanse |
Nazivna brzina |
Definira praktični radni raspon |
Promjer kotača |
Utječe na brzinu, okretni moment i visinu šasije |
Koder |
Podržava kontrolu kretanja zatvorene petlje |
Napon baterije |
Mora odgovarati cjelokupnom rasponu DC sabirnice |
Komunikacija |
Određuje integraciju s kontrolerom robota |
IP ocjena |
Određuje ekološku prikladnost |
Toplinska izvedba |
Određuje sposobnost kontinuiranog rada |
Kočnica |
Važno za određene zahtjeve držanja |
Dimenzije |
Određuje mehaničku kompatibilnost |
Težina |
Utječe na ukupnu masu vozila |
Konfiguracija kabela |
Utječe na instalaciju i održavanje |
Prilagodba |
Podržava OEM dizajn šasije |
Integrirani servo motor glavčine bez četkica može biti posebno prikladan kada robot zahtijeva:
Kompaktni pogonski sklop:
Funkcije motora i upravljanja trebaju zauzimati minimalan prostor.
Kontrola kotača zatvorene petlje:
Robot zahtijeva točnu brzinu i sinkronizaciju kotača.
Distribuirana kontrola pokreta:
Više pogonskih modula mora komunicirati sa središnjim upravljačem.
Pojednostavljeno ožičenje:
Dizajnerski tim želi smanjiti kabliranje vanjskog motora i kodera.
Pakiranje niskog profila:
Robot mora raditi ispod polica ili drugih struktura.
OEM fleksibilnost:
Pogonski sklop zahtijeva prilagođena mehanička ili električna sučelja.
Rad na baterije:
Motor mora raditi učinkovito unutar definirane arhitekture istosmjernog napona.
Vrijednost integriranog servo motora s glavčinom bez četkica proizlazi iz više od jednostavnog smanjivanja motora.
Prava prednost je integracija.
Kombinacijom motora, kotača, povratne veze, pogonske elektronike, komunikacije i opcijskih funkcija u kompaktni modul, možemo pristupiti pogonskom sklopu kao cjelovitoj jedinici za upravljanje kretanjem, a ne skupu zasebnih komponenti.
Za ultra-kompaktne AGV i AMR, to može pojednostaviti mehaničko pakiranje, smanjiti složenost ožičenja, podržati distribuiranu kontrolu i stvoriti dodatnu slobodu dizajna za baterije, senzore, odjeljke za korisni teret i druge funkcije robota.
Točan odabir i dalje ovisi o stvarnoj primjeni. Težina vozila, nosivost, promjer kotača, okretni moment, brzina, ubrzanje, napon akumulatora, povratna informacija enkodera, toplinska izvedba, komunikacijski protokol, IP ocjena i mehaničke dimenzije trebaju se procijeniti prije finalizacije motora.
Za OEM razvoj mobilnih robota, najkorisniji servo motor glavčine stoga nije nužno najmanji ili najsnažniji model. To je model čije kompletne mehaničke, električne i upravljačke karakteristike odgovaraju stvarnim radnim zahtjevima robota.
Prije odabira servo motora glavčine, trebali bismo izračunati stvarno opterećenje kotača.
Težina sustava nije samo šasija.
Moramo uzeti u obzir:
Ukupna pokretna masa = šasija robota + baterija + elektronika + nosivost + mehanički dodaci
Robot dizajniran za nošenje tereta od 100 kg može zahtijevati dramatično drugačiji pogon od robota za inspekciju od 30 kg.
Treba uzeti u obzir i dinamičko opterećenje.
Pokretanje, zaustavljanje, skretanje, penjanje po rampama, prelazak međuprostora i ubrzavanje s opterećenom platformom mogu privremeno povećati potrebni okretni moment kotača.
Iz tog razloga, odabir motora samo na temelju kontinuirane težine vozila može rezultirati nedovoljnom izvedbom.
Korisniji pristup je procijeniti oboje:
Kontinuirani okretni moment
Najveći okretni moment
Kontinuirani okretni moment određuje može li motor raditi pouzdano tijekom normalne vožnje.
Najveći zakretni moment određuje može li robot podnijeti ubrzanje, pokretanje, prijelazna opterećenja i druge zahtjevne radne uvjete.
Okretni moment kotača jedna je od najvažnijih specifikacija za AGV ili AMR pogon.
Pojednostavljeni izračun vuče može započeti s:
F = ma + Frolling + Fgrade + Faceleration
Gdje:
F je potrebna vučna sila
m je ukupna masa vozila
a je ubrzanje
Valjanje je otpor kotrljanja
Fgrade je sila uzrokovana nagibom
Moment kotača tada se može procijeniti iz:
T = F × r
Gdje:
T je moment kotača
F je potrebna vučna sila
r je efektivni radijus kotača
Ovaj izračun zatim treba kombinirati s brojem pogonskih kotača i stvarnom raspodjelom opterećenja.
Trebali bismo također uključiti inženjersku marginu umjesto dimenzioniranja motora točno prema teoretskim zahtjevima.
Motor koji kontinuirano radi na svom najvećem raspoloživom okretnom momentu ostavlja malo prostora za promjenu uvjeta poda, varijaciju nosivosti, smanjenje napona baterije, promjene temperature ili mehaničko trenje.
Promjer kotača često se zanemaruje tijekom ranog dizajna pogona.
Veći kotač može poboljšati sposobnost robota da prijeđe preko malih neravnina na podu, ali također povećava zahtjev za okretnim momentom za određenu vučnu silu.
Manji kotač može smanjiti potrebni okretni moment kotača i podržati nižu visinu šasije, ali može imati ograničenja pri prelasku pragova, praznina, neravnog poda ili rampi.
Za ultrakompaktne AMR-ove, promjer kotača je stoga kompromis između:
Visina šasije
Razmak od tla
Potreban zakretni moment
Maksimalna brzina
Sposobnost prelaska prepreka
Mehaničko pakiranje
Izdržljivost kotača
Motor glavčine treba odabrati zajedno s kotačem, a ne tretirati kotač kao neovisnu komponentu.
Zahtjevi za brzinu robota značajno se razlikuju ovisno o primjeni.
Skladišni transportni robot može trebati relativno veliku brzinu putovanja, dok bolnički robot može dati prioritet glatkom radu male brzine.
Ultrakompaktni AMR također može provesti dosta vremena radeći pri maloj brzini.
Stoga bismo trebali ispitati cijeli radni raspon, a ne samo maksimalni broj okretaja u minuti.
Važna pitanja uključuju:
Kolika je potrebna najveća brzina vozila?
Koja je normalna radna brzina?
Koliko se glatko mora kretati robot vrlo malom brzinom?
Koliko često robot ubrzava i usporava?
Treba li motor dugo raditi velikom brzinom?
Zahtijeva li kotač smanjenje brzine?
Dobro integrirano servo rješenje trebalo bi osigurati stabilnu regulaciju brzine u cijelom praktičnom radnom rasponu robota.
Motor bez četkica sam po sebi ne osigurava razinu kontrole kretanja koju zahtijevaju mnogi autonomni mobilni roboti.
Za točnu kontrolu brzine i položaja važna je povratna informacija.
Integrirani servo motor glavčine može koristiti koder za pružanje informacija o rotoru ili kotaču u stvarnom vremenu kontroleru.
To omogućuje funkcije kao što su:
Kontrola brzine u zatvorenoj petlji
Povratna informacija o poziciji
Precizna sinkronizacija kotača
Kontrolirano ubrzanje
Kontrola usporavanja
Detekcija zastoja
Praćenje grešaka
Koordinacija diferencijalnog pogona
Za AMR s diferencijalnim pogonom na dva kotača posebno je važna točna povratna informacija s oba kotača.
Ako lijevi i desni kotači ne održavaju zadani odnos, robot može doživjeti odstupanje od smjera tijekom pravocrtne vožnje.
To može utjecati na točnost navigacije, pristajanje, pozicioniranje i ponovljeno izvršavanje putanje.
s više kotača AMR (Autonomous Mobile Robot) nije samo vozilo s nekoliko motora. Svaki pogonski kotač mora odgovoriti na naredbe u pravo vrijeme, prijaviti svoje stvarno radno stanje i koordinirati s ostalim kotačima kako bi robot mogao ubrzati, okretati se, zaustaviti i glatko slijediti planiranu putanju.
To čini komunikacijsku mrežu važnim dijelom pogonskog sklopa.
Kada odaberemo integrirani servo motor s glavčinom bez četkica za AMR , stoga bismo trebali gledati dalje od momenta, brzine, promjera kotača i snage motora. Komunikacijsko sučelje određuje kako motor prima naredbe, vraća povratne informacije, prijavljuje greške i sudjeluje u koordiniranom kretanju.
Ovisno o arhitekturi robota, CAN, CANopen, RS485, Modbus RTU i EtherCAT . mogu se uzeti u obzir protokoli kao što su Pravi izbor ovisi o broju pogonskih osi, zahtjevima za sinkronizaciju, arhitekturi kontrolera, duljini kabela, stopi ažuriranja, dijagnostici i cjelokupnoj složenosti sustava.
AMR s diferencijalnim pogonom na dva kotača već zahtijeva koordinirano upravljanje.
Ako se robot treba kretati ravno, lijevi i desni kotači moraju održavati odgovarajući odnos brzine. Tijekom skretanja, kontroler mora kontinuirano prilagođavati brzinu svakog kotača prema željenoj putanji.
AMR s četiri ili više kotača uvodi dodatne upravljačke odnose.
Na primjer, robot može koristiti:
Dva neovisna pogonska kotača
Četiri neovisno kontrolirana pogonska kotača
Diferencijalni pogon na sva četiri kotača
Mecanum kotači
Omni kotači
Više pogonskih i upravljačkih modula
Kako se broj motornih čvorova povećava, komunikacijska arhitektura postaje sve važnija.
Svaki pogonski modul možda će morati primiti:
Ciljna brzina
Ciljna pozicija
Naredbe za ubrzanje ili usporavanje
Omogući/onemogući naredbe
Informacije o smjeru
Naredbe načina upravljanja
U isto vrijeme, središnji kontroler će možda morati primiti:
Stvarna brzina kotača
Povratna informacija o poziciji
Struja motora
Temperatura
Status kvara
Status kodera
Status komunikacije
Dobro osmišljena komunikacijska mreža omogućuje da se te razmjene podataka odvijaju na strukturiran i predvidljiv način.
Primamljivo je razmišljati o komunikaciji kao jednostavnoj metodi za slanje naredbi motoru.
Za AMR, to je više od toga.
Komunikacijska mreža učinkovito povezuje robotov navigacijski sustav visoke razine s njegovim sustavom kretanja niske razine.
Arhitektura može izgledati ovako:
Kontroler navigacije → Kontroler kretanja → Mreža motora → Integrirani Hub Servo Motori
Navigacijski sustav određuje kamo robot treba ići.
Kontroler pokreta pretvara taj cilj u naredbe kotača.
Pojedinačni integrirani servo motori zatim izvršavaju te naredbe vraćajući podatke o radu u stvarnom vremenu.
Ovo odvajanje omogućuje svakom sloju obavljanje određenog zadatka.
Komunikacijski protokol osigurava vezu između tih slojeva.
CAN (Controller Area Network) naširoko se koristi u distribuiranim ugrađenim kontrolnim sustavima jer je dizajniran za komunikaciju između više elektroničkih čvorova.
AMR može koristiti CAN mrežu za povezivanje nekoliko integriranih servo motora na središnji upravljač.
Pojednostavljena arhitektura može izgledati ovako:
Glavni upravljač → CAN sabirnica → Lijevi pogonski motor → Desni pogonski motor → Dodatni pogonski čvorovi
Jedna važna prednost je smanjeno ožičenje od točke do točke.
Umjesto pokretanja zasebne komunikacijske veze od središnjeg kontrolera do svakog motora, više čvorova može dijeliti zajedničku arhitekturu sabirnice.
CANopen se temelji na CAN-u i pruža standardizirani komunikacijski okvir više razine.
Za AMR aplikacije, CANopen može pružiti strukturirane mehanizme za:
Konfiguracija uređaja
Razmjena podataka procesa
Upravljanje parametrima
Praćenje stanja
Rješavanje grešaka
Upravljanje mrežom
To može učiniti CANopen osobito korisnim kada robot sadrži više inteligentnih servo čvorova.
Razmotrite AMR na četiri kotača s četiri neovisna integrirana servo motora.
Upravljač će možda trebati upravljati:
Status uključenosti motora
Ciljna brzina
Stvarna brzina
Položaj kodera
Trenutni
Temperatura
Stanje greške
Korištenje strukturirane komunikacijske arhitekture olakšava organiziranje ovih parametara na više čvorova.
Ovo je osobito vrijedno za OEM proizvođače koji razvijaju ponovljivu robotsku platformu.
Nakon što je definirana arhitektura motornog čvora, dodatni pogonski moduli mogu se potencijalno integrirati koristeći isti komunikacijski koncept.
RS485 je fizičko komunikacijsko sučelje, a ne kompletan aplikacijski protokol.
Obično se koristi s protokolima kao što je Modbus RTU.
Za neke kompaktne AGV i AMR, RS485 može biti privlačan jer je jednostavan, isplativ i prikladan za relativno velike udaljenosti komunikacije unutar robota.
Tipična arhitektura može biti:
Kontroler robota → RS485 → Kontroler motora → Integrirani servo motor
S Modbus RTU, kontroler može čitati i pisati definirane registre koji sadrže parametre kao što su:
Naredbe za brzinu
Naredbe položaja
Radni status
Trenutni
Temperatura
Kodovi alarma
Komunikacija temeljena na RS485 može biti praktična za sustave u kojima su zahtjevi za kontrolom pokreta umjereni, a arhitektura kontrolera već podržava Modbus.
Međutim, dizajneri sustava trebali bi pažljivo procijeniti vrijeme komunikacije i opterećenje mreže kada više motornih čvorova dijeli istu sabirnicu.
Neki AMR-ovi zahtijevaju čvršću sinkronizaciju između višestrukih osi gibanja.
U tim slučajevima EtherCAT . može se razmotriti
EtherCAT je industrijska komunikacijska tehnologija temeljena na Ethernetu dizajnirana za komunikaciju visokih performansi u stvarnom vremenu.
Za sustave gibanja s više osi, može osigurati sinkroniziranu komunikaciju između središnjeg kontrolera i distribuiranih servo čvorova.
Ovo može biti korisno kada AMR zahtijeva:
Precizna sinkronizacija više kotača
Brza ažuriranja naredbi
Visokofrekventna povratna veza
Koordinirano kretanje
Naprednije raspodijeljeno upravljanje
Na primjer, robot na četiri kotača koji koristi nezavisne pogonske motore možda će trebati sva četiri kotača kako bi dosljedno reagirao tijekom ubrzavanja i skretanja.
Komunikacijska arhitektura postaje posebno važna kada kontroler kretanja robota zahtijeva česta ažuriranja i točnu sinkronizaciju.
Ove tehnologije ne bi se trebale tretirati kao međusobno zamjenjive specifikacije.
Djeluju na različitim razinama i pružaju različite mogućnosti.
Tehnologija |
Tipična uloga |
Potencijalna uporaba AMR-a |
|---|---|---|
MOŽE |
Komunikacijska sabirnica |
Distribuirani motorni čvorovi |
CANopen |
CAN protokol više razine |
Servo i kontrola pokreta |
RS485 |
Fizičko komunikacijsko sučelje |
Serijska komunikacija s više uređaja |
Modbus RTU |
Serijski protokol |
Osnovna kontrola parametara i statusa motora |
EtherCAT |
Industrijski Ethernet protokol |
Sinkronizirano kretanje visokih performansi |
Točan izbor ovisi o kompletnoj upravljačkoj arhitekturi, a ne o tome koji se protokol čini tehnički naprednijim.
Mali unutarnji AMR možda neće zahtijevati istu komunikacijsku arhitekturu kao industrijski mobilni robot velike brzine s višestrukim sinkroniziranim osima.
Jedno važno razmatranje je koliko često kontroler treba razmjenjivati podatke sa svakim motorom.
Pretpostavimo da robot ima četiri neovisna pogonska motora.
Kontroler će možda morati neprestano slati naredbe i primati povratne informacije od sva četiri motora.
Potrebna komunikacijska izvedba ovisi o:
Broj čvorova
Broj bajtova podataka
Učestalost zapovijedi
Učestalost povratnih informacija
Mrežni troškovi
Potrebna sinkronizacija
Brzina obrade kontrolera
Ako mreža ne može dostaviti informacije dovoljno brzo, sustav upravljanja motorom možda neće reagirati prema očekivanjima.
Ovo je osobito važno za aplikacije koje uključuju brzo ubrzanje, putovanje velikom brzinom ili precizno praćenje putanje.
Dobra sinkronizacija kotača zahtijeva suradnju između nekoliko komponenti sustava.
To uključuje:
Motorni hardver
Motor mora osigurati dovoljan moment i brzinu.
Koder
Koder mora pružiti upotrebljivu povratnu informaciju.
Servo upravljač
Regulator mora točno regulirati ponašanje motora.
Komunikacijska mreža
Naredbe i povratne informacije moraju se pouzdano razmjenjivati.
Algoritam upravljanja pokretima
Središnji upravljač mora izračunati odgovarajuće naredbe kotača.
Mehanički sustav
Promjer kotača, trenje, raspodjela opterećenja i tolerancije pogonskog sklopa također utječu na stvarno kretanje.
Stoga, sam odabir brzog komunikacijskog protokola ne jamči točan AMR pokret.
Cijeli lanac kontrole pokreta mora raditi zajedno.
Latencija je još jedan važan faktor.
Ako robot pošalje naredbu kotačića i primi odgovarajuću povratnu informaciju nakon značajnog kašnjenja, kontroler kretanja učinkovito radi sa starijim informacijama.
Za neke primjene ovo može imati mali praktični učinak.
Za kontrolu putanje visokih performansi, međutim, kašnjenje komunikacije može postati važnije.
Potencijalni učinci uključuju:
Korekcija brzine sa slabijim odzivom
Smanjena točnost sinkronizacije
Odgođeno prijavljivanje kvara
Manje precizno praćenje putanje
Zbog toga komunikacijske performanse treba procijeniti zajedno s petljom upravljanja motorom.
Pouzdan AMR pogon mora znati kada nešto nije u redu.
Inteligentni integrirani servo motor potencijalno može prijaviti uvjete kao što su:
Prekomjerna struja
Prekomjerna temperatura
Kvar kodera
Prenapon
Podnapon
Zastoj motora
Gubitak komunikacije
Kvar regulatora
Središnji upravljač tada može poduzeti odgovarajuće radnje u skladu s dizajnom sustava robota.
Na primjer, ako jedan pogonski motor prijavi kritičnu pogrešku, robot će možda morati stati radije nego nastaviti raditi s neuravnoteženim momentom kotača.
Komunikacijski protokol stoga postaje dio dijagnostičke arhitekture robota.
U sustavu s više motora, kontroler bi trebao znati komunicira li svaki čvor motora još uvijek.
Mehanizmi za upravljanje mrežom mogu pomoći u otkrivanju grešaka u komunikaciji.
Na primjer, kontroler može nadzirati nastavlja li motor reagirati unutar očekivanog vremenskog intervala.
Ako motorni čvor prestane komunicirati, sustav može identificirati abnormalno stanje i izvršiti unaprijed definirani odgovor.
Ovo je posebno važno za autonomne strojeve jer možda neće postojati operater koji kontinuirano nadzire pogonski sklop.
Dobar protokol ne može nadoknaditi lošu fizičku instalaciju.
AMR komunikacijsko ožičenje može imati sljedeće probleme:
Kontinuirana vibracija
Ponovljeno kretanje
Elektromagnetske smetnje
Mehaničko savijanje
Uski prostori za ugradnju
Naprezanje konektora
Kabel, konektor, oklop, uzemljenje i usmjeravanje stoga trebaju biti dizajnirani za mobilno okruženje.
Za integrirane servo motore glavčine položaj konektora je posebno važan.
Tehnički odgovarajući konektor još uvijek može postati mehanički problem ako ometa kotač, šasiju, ovjes ili pokretne komponente.
Ovo je jedan od razloga zašto prilagodba OEM kabela i konektora može biti vrijedna za proizvođače kompaktnih AMR uređaja.
Razmotrite AMR na četiri kotača s četiri neovisno kontrolirana integrirana servo motora glavčine.
Moguća arhitektura je:
Centralni kontroler kretanja
↓
CANopen / EtherCAT / Ostale industrijske mreže
↓
Prednji lijevi servo motor
Prednji desni servo motor
Stražnji lijevi servo motor
Stražnji desni servo motor
Svaki motor može primiti vlastitu naredbu za brzinu ili položaj dok vraća povratnu informaciju upravljaču.
Upravljač tada može koordinirati sva četiri kotača prema modelu gibanja robota.
Za sustav diferencijalnog pogona, lijeva i desna strana mogu dobiti različite ciljane brzine.
Za višesmjernu platformu, svaki kotač može primiti različitu naredbu brzine na temelju željenog translacijskog i rotacijskog gibanja.
Ovdje komunikacija postaje izravno povezana s ponašanjem vozila.
Možemo koristiti nekoliko praktičnih pitanja pri odabiru protokola za AMR.
Robot na dva kotača ima drugačije mrežne zahtjeve od platforme sa šest kotača.
Veće stope ažuriranja općenito postavljaju veće zahtjeve za performanse mreže.
Ako više kotača treba visoko koordinirano kretanje, mogućnosti sinkronizacije postaju važnije.
Protokol motora trebao bi biti kompatibilan s postojećom arhitekturom kontrolera robota.
Ako robot treba detaljan status motora u stvarnom vremenu i informacije o pogrešci, komunikacijska bi arhitektura trebala podržavati taj zahtjev.
Standardizirani protokol može smanjiti napor potreban za izgradnju komunikacijskih i dijagnostičkih funkcija.
Duljina kabela, dizajn konektora, zaštita, usmjeravanje i mehanički pokreti su važni.
Prije odabira integriranog servo motora glavčine bez četkica, preporučujemo da potvrdite:
Koji su komunikacijski protokoli podržani?
Je li sučelje CAN ili CANopen?
Koji CANopen objekti su dostupni?
Koje su brzine prijenosa podataka podržane?
Koje su EtherCAT komunikacijske značajke dostupne?
Je li podržano sinkronizirano kretanje?
Koji se parametri povratne informacije mogu očitati?
Kako se prijavljuju kvarovi motora?
Što se događa nakon gubitka komunikacije?
Mogu li se konfigurirati ID-ovi čvorova?
Mogu li se parametri komunikacije prilagoditi?
Jesu li kabeli i priključci prilagodljivi?
Je li dostupan priručnik za komunikacijski protokol?
Je li dostupan uzorak motora za testiranje integracije regulatora?
Ova pitanja mogu otkriti važne detalje integracije prije nego pogonski sklop uđe u fazu prototipa.
Komunikaciju ne treba tretirati kao naknadnu misao.
Električne i mehaničke specifikacije motora mogu biti izvrsne, ali integracija može postati teška ako komunikacijska arhitektura ne odgovara kontroleru robota.
Iz tog razloga preporučujemo procjenu sljedećeg kao jednog paketa:
Motor + Enkoder + Servo kontroler + Komunikacijski protokol + Podaci povratne informacije + Mehaničko sučelje
Ovaj pristup daje jasniju sliku stvarnih integracijskih napora.
Za AMR-ove s više kotača, komunikacijski protokol temeljni je dio arhitekture pogonskog sklopa.
Kako se broj integriranih servo motora u glavčini bez četkica povećava, robot treba pouzdanu metodu za distribuciju naredbi, prikupljanje povratnih informacija, sinkronizaciju kretanja kotača, nadzor statusa motora i otkrivanje grešaka.
CAN/CANopen može pružiti praktičnu distribuiranu arhitekturu za mnoge kompaktne mobilne robote. RS485 s Modbus RTU može odgovarati jednostavnijim aplikacijama serijskog upravljanja, dok se EtherCAT može uzeti u obzir kada sustav zahtijeva sinkronizirano kretanje visokih performansi.
Ispravan izbor ovisi o stvarnim zahtjevima robota.
Za proizvođače OEM AGV i AMR, najbolji pristup je odabir komunikacijskog protokola zajedno s motorom, koderom, kontrolerom i arhitekturom upravljanja robotom. Kada su ovi elementi dizajnirani kao jedan integrirani sustav, koordinacija više kotača postaje lakša za upravljanje, rješavanje problema i skaliranje na različitim platformama mobilnih robota.
Kompaktni mobilni roboti često rade od DC baterijskih sustava.
Uobičajene arhitekture sustava mogu koristiti napone baterije kao što su:
24 V
36 V
48 V
Točan napon ovisi o električnoj arhitekturi robota i zahtjevima za napajanje.
Viši napon sustava može pomoći u smanjenju struje za određenu razinu snage, što može utjecati na dimenzioniranje kabela, odabir konektora, toplinske performanse i gubitke u distribuciji.
Međutim, stvarni raspon radnog napona motora mora odgovarati sustavu baterije, uključujući varijacije napona tijekom punjenja i pražnjenja.
Ne bismo trebali odabrati motor samo zato što njegov nazivni napon odgovara oznaci baterije.
Potrebno je provjeriti cijeli raspon napona.
Toplinska izvedba može postati jedan od najtežih inženjerskih izazova kada su motori instalirani unutar kompaktne šasije.
Oko motora može biti ograničen protok zraka.
U isto vrijeme, AMR može neprekidno raditi mnogo sati.
Toplina može doći iz:
Gubici bakra u motoru
Gubici regulatora
Trenje ležaja
Gubici u mjenjaču
Visoka frekvencija ubrzanja
Kontinuirani visoki okretni moment
Visoka temperatura okoline
Ograničena disipacija topline
Iz tog razloga, trebali bismo procijeniti toplinsku izvedbu motora pod stvarnim radnim ciklusom, a ne oslanjati se samo na kratkotrajno laboratorijsko ispitivanje.
Dobar dizajn može uključivati:
Praćenje temperature
Zaštita od previsoke temperature
Ograničenje struje
Termičko smanjenje
Odgovarajući dizajn kućišta
Provođenje topline kroz šasiju
Integrirani motor koji se mehanički uklapa, ali ne može adekvatno raspršiti toplinu nije uspješno rješenje za pogon.
Potrebna IP ocjena ovisi o tome gdje će AMR raditi.
Čisto zatvoreno skladište ima različite ekološke zahtjeve od proizvodnog pogona u kojem mogu biti prisutni prašina, vlaga, maziva ili tekućine za čišćenje.
Za industrijske mobilne robote zaštita od prašine i vode može postati važan zahtjev pri kupnji.
Konačna specifikacija treba uzeti u obzir:
Metode čišćenja podova
Izlaganje prašini
Vlažnost
Prskanje vode
Kontaminacija kotača
Kemijska izloženost
Radna temperatura
Odabrani integrirani hub servo motor trebao bi imati kućište i konfiguraciju konektora prikladnu za stvarno okruženje, umjesto jednostavnog odabira visoke IP ocjene bez razumijevanja primjene.
Servo motor glavčine može pojednostaviti mehaničku arhitekturu kompaktnog AMR-a.
Tradicionalni pogonski sustavi mogu zahtijevati zasebne strukture za ugradnju za:
Motor
Mjenjač
Kotač
Koder
Kočnica
Servo pogon
Integrirani sklop glavčine može objediniti ove funkcije.
Ovo može smanjiti:
Prostor za ugradnju
Mehanička sučelja
Spojnice
Vanjski nosači
Usmjeravanje kabela
Montažni koraci
Također može olakšati standardizaciju pogonskog sklopa za različite modele robota.
Za OEM proizvođače ovo je posebno korisno kada razvijaju nekoliko AMR platformi temeljenih na zajedničkoj arhitekturi pogona.
Nije svakom AMR-u potrebna motorna kočnica.
Međutim, aplikacije koje uključuju rampe, okomita opterećenja, mehanizme za spajanje ili sigurnosne zahtjeve za držanje mogu zahtijevati jedan.
Kočnica može osigurati moment zadržavanja kada motor aktivno ne stvara moment.
Kada procjenjujemo opciju kočnice, trebali bismo ispitati:
Moment zadržavanja
Napon kočenja
Vrijeme reakcije kočnice
Potrošnja energije
Radni ciklus
Mehanička integracija
Zahtjevi za sigurnost od kvarova
Kočnicu treba tretirati kao dio sveukupnog sigurnosnog i mehaničkog dizajna, a ne kao drugu specifikaciju motora.
Odabir pravog integrirani hub servo motor bez četkica važan je korak u razvoju AGV, AMR, autonomnih kolica ili drugog kompaktnog mobilnog robota. Motor mora činiti više od okretanja kotača. Treba osigurati dovoljan okretni moment, održavati kontroliranu brzinu, raditi učinkovito iz istosmjernog sustava napajanog baterijom, komunicirati s robotskim kontrolerom i raditi pouzdano unutar kompaktnog mehaničkog prostora.
Za OEM proizvođače robota proces odabira postaje još važniji jer je motor često integriran izravno u arhitekturu šasije. Motor koji izgleda prikladno na listu sa specifikacijama može i dalje stvarati probleme s veličinom kotača, toplinskom izvedbom, ožičenjem, komunikacijom ili mehaničkom instalacijom.
Stoga bismo trebali procijeniti kompletan sustav servo motora glavčine , umjesto odabira modela samo na temelju nazivne snage.
Prvi korak je određivanje stvarne radne mase robota.
Ne bismo trebali izračunati zahtjeve motora koristeći samo praznu šasiju.
Ukupna masa treba uključivati:
Masa robota = šasija + baterija + elektronika + senzori + mehanizmi + maksimalna nosivost
Na primjer, mobilni robot koji teži 40 kg bez tereta može raditi sa 70 kg kada je potpuno napunjen.
Pogonski sklop mora biti projektiran za radne uvjete od 70 kg ako to predstavlja predviđeno maksimalno opterećenje.
Također bismo trebali razmotriti promjene u raspodjeli težine.
Položaj baterije, položaj korisnog tereta, mehanizmi za podizanje i položaj kotača mogu promijeniti teret koji nosi svaki kotač.
Ovo je osobito važno za AMR-ove na sva četiri kotača jer opterećenje možda neće biti ravnomjerno raspoređeno na sva četiri pogonska modula.
Okretni moment jedna je od najvažnijih specifikacija pri odabiru servo motora glavčine.
Osnovni proračun vuče može se izraziti kao:
F = ma + Fᵣ + Fg
Gdje:
F = potrebna vučna sila
m = ukupna masa robota
a = potrebno ubrzanje
Fᵣ = otpor kotrljanja
Fg = sila uzrokovana nagibom
Odgovarajući moment kotača tada se može procijeniti kao:
T = F × r
Gdje:
T = moment kotača
F = potrebna vučna sila
r = radijus kotača
Ovo daje početnu točku za odabir motora.
U stvarnim primjenama također bismo trebali uzeti u obzir mehaničke gubitke, uvjete poda, proklizavanje kotača, varijaciju korisnog opterećenja, zahtjeve za ubrzanjem i odgovarajuću inženjersku maržu.
Ova je razlika kritična.
Kontinuirani okretni moment određuje može li motor održati potrebno opterećenje tijekom normalnog rada.
Vršni moment određuje može li motor podnijeti kratkotrajne događaje kao što su:
Počinje
Rapid ubrzanje
Penjanje uz rampu
Križanje neravnina poda
Nošenje iznenadnog dodatnog tereta
Oporavak od privremenog otpora
Motor s odgovarajućim kontinuiranim okretnim momentom, ali nedovoljnim vršnim okretnim momentom, može raditi normalno, ali se muči tijekom ubrzavanja.
Za AMR-ove treba provjeriti obje specifikacije.
Promjer kotača izravno utječe na pogonski sklop.
Veći kotač može poboljšati:
Razmak od tla
Prijelaz prepreka
Performanse razmaka u podu
Kvaliteta vožnje
Međutim, veći kotač također mijenja odnos između momenta kotača i trakcije vozila.
Manji kotač može pomoći u stvaranju šasije nižeg profila i smanjiti neke zahtjeve za okretnim momentom, ali može biti manje prikladan za neravne podove ili veće prepreke.
Za integrirani servo motor glavčine, promjer kotača stoga treba odabrati zajedno s:
Težina robota
Potrebna brzina
Potreban zakretni moment
Razmak od tla
Visina šasije
Zahtjevi za prepreke
Kotač nije samo dodatak pričvršćen na motor. To je dio specifikacije pogonskog sklopa.
Broj okretaja u minuti motora treba odabrati prema željenoj brzini vozila i promjeru kotača.
Pojednostavljeni odnos je:
Brzina vozila = opseg kotača × RPM kotača
Na primjer, povećanje promjera kotača povećava prijeđeni put po okretaju.
Međutim, maksimalna brzina ne bi trebala biti jedino razmatranje.
AMR-ovi često provode dosta vremena radeći pri relativno malim brzinama tijekom:
Pristajanje
Okretanje
Korekcija položaja
Branje
Učitavanje
Navigacija oko prepreka
Motor bi stoga trebao osigurati stabilnu kontrolu u stvarnom radnom rasponu robota.
Visok maksimalni broj okretaja u minuti ne znači automatski bolje AMR performanse.
Dva robota s istom težinom i maksimalnom brzinom mogu zahtijevati vrlo različite motore ako se njihovi zahtjevi za ubrzanjem razlikuju.
Robot za transport skladišta može postupno ubrzavati.
Kompaktni industrijski AMR možda će trebati brzo ubrzanje kako bi povećao propusnost.
Veće ubrzanje zahtijeva veću silu kotača i stoga veći okretni moment motora.
Trebali bismo definirati:
Ciljno ubrzanje
Maksimalno ubrzanje
Usporenje
Zahtjevi za zaustavljanje u nuždi
Učestalost događaja ubrzanja
Sposobnost vršnog zakretnog momenta motora tada treba usporediti s ovim zahtjevima.
Većina kompaktnih AGV-ova i AMR-ova radi iz DC sustava napajanih baterijama.
Uobičajene arhitekture mogu uključivati:
24 V
36 V
48 V
Motor bi trebao biti kompatibilan sa stvarnim rasponom napona baterijskog sustava, a ne samo s nominalnim naponom.
Na primjer, baterija označena kao sustav od 48 V doživjet će varijacije napona tijekom punjenja i pražnjenja.
Stoga bismo trebali provjeriti:
Nazivni napon
Minimalni radni napon
Maksimalni radni napon
Vršna struja
Kontinuirana struja
Raspon napona regulatora
Motor i integrirani regulator moraju ostati unutar svog specificiranog radnog raspona tijekom ciklusa baterije.
Integrirani servo motor glavčine treba odgovarajuću povratnu informaciju za upravljanje zatvorenom petljom.
Enkoder daje informacije o kretanju motora ili kotača, omogućujući upravljaču da regulira brzinu i položaj.
Odabir kodera može utjecati na:
Regulacija brzine
Točnost položaja
Sinkronizacija kotača
Izvedba male brzine
Detekcija grešaka
Ponovljivost navigacije
Za AMR s diferencijalnim pogonom na dva kotača, povratna informacija s oba kotača posebno je važna.
Za platforme s više kotača, sinkronizirana povratna informacija s više pogonskih modula postaje još značajnija.
Odgovarajuća specifikacija kodera ovisi o zahtjevima kontrole pokreta robota, a ne jednostavnom odabiru najveće dostupne rezolucije.
Motor mora učinkovito komunicirati s kontrolerom robota.
Uobičajene opcije uključuju:
MOŽE
CANopen
RS485
Modbus RTU
EtherCAT
CANopen može biti koristan za distribuirane servo čvorove u mnogim mobilnim robotima.
RS485 s Modbusom može biti prikladan za jednostavnije komunikacijske arhitekture.
EtherCAT se može uzeti u obzir kada je robotu potrebna sinkronizirana višeosna kontrola visokih performansi.
Točan protokol treba odgovarati:
Broj motora
Zahtjevi za povratne informacije
Stopa ažuriranja naredbe
Zahtjevi za sinkronizaciju
Kompatibilnost kontrolera
Arhitektura softvera
Dijagnostički zahtjevi
Komunikaciju treba razmotriti tijekom odabira motora, a ne nakon što je mehanički dizajn već dovršen.
Toplinska izvedba posebno je važna za kompaktne motore s glavčinama.
AMR može raditi nekoliko sati bez dugog razdoblja hlađenja.
U isto vrijeme, motor može imati ograničen protok zraka jer je ugrađen unutar malog kućišta.
Toplina može biti posljedica:
Gubici bakra
Gubici regulatora
Gubici u mjenjaču
Visoki kontinuirani okretni moment
Učestalo ubrzanje
Visoka temperatura okoline
Stoga bismo trebali tražiti specifikacije za kontinuirani rad, a ne gledati samo vršni učinak.
Važni parametri uključuju:
Kontinuirani okretni moment
Kontinuirana struja
Maksimalna temperatura
Toplinska zaštita
Praćenje temperature
Preporučeni radni ciklus
Motor koji isporučuje impresivan vršni moment za kratko vrijeme možda nije prikladan za kontinuirani AMR rad.
Potrebna razina zaštite ovisi o okruženju robota.
Čisto zatvoreno skladište ima drugačije zahtjeve od tvornice gdje se robot može susresti sa:
Prah
Voda
Ulje
Tekućine za čišćenje
Vlažnost
Promjene temperature
Kućište motora, konektore, kabele i sklop kotača treba uzeti u obzir pri procjeni zaštite okoliša.
Za industrijske mobilne robote, odgovarajuća IP ocjena može pomoći u zaštiti pogonskog sustava od izloženosti okolišu.
Stvarna potrebna ocjena trebala bi se odrediti na temelju uvjeta rada robota, a ne odabrati isključivo u marketinške svrhe.
Nije svakom mobilnom robotu potrebna kočnica.
Međutim, kočnica može biti važna kada robot mora zadržati svoj položaj pod određenim uvjetima.
Potencijalne primjene uključuju:
Kosi podovi
Mehanizmi za podizanje
Vertikalna opterećenja
Docking stanice
Funkcije držanja povezane sa sigurnošću
Prilikom ocjenjivanja kočnice, trebali bismo provjeriti:
Moment zadržavanja
Napon kočenja
Vrijeme odziva
Potrošnja energije
Mehanička integracija
Sigurno ponašanje
Radni ciklus
Kočnica bi trebala biti integrirana u cjelokupni sigurnosni i mehanički dizajn robota.
Kompaktni AMR razvoj često uključuje vrlo uska dimenzionalna ograničenja.
Prije odabira motora moramo provjeriti:
Promjer motora
Duljina motora
Promjer kotača
Širina kotača
Montažne rupe
Dubina ugradnje
Konfiguracija vratila
Položaj konektora
Smjer izlaza kabela
Ukupna težina sklopa
Motor može imati izvrsne električne specifikacije i još uvijek biti neprikladan ako njegovo sučelje za montažu ne odgovara šasiji.
Za ultrakompaktne robote, mehaničku ovojnicu treba potvrditi na početku procesa projektiranja.
Sam motor doprinosi ukupnoj težini vozila.
Ovo je važno jer dodatna težina pogonskog sklopa može smanjiti:
Nosivost
Izdržljivost baterije
Ubrzanje
Energetska učinkovitost
Za mobilne robote cilj nije samo maksimalna snaga motora.
Trebamo tražiti odgovarajuću ravnotežu između:
Moment + Brzina + Težina + Učinkovitost + Fizička veličina
Ovo postaje sve važnije za AMR-ove na baterije gdje svaki kilogram utječe na performanse na razini sustava.
Učinkovitost motora utječe na trajanje baterije.
Stvarna potreba za energijom ovisi o više od nazivne učinkovitosti motora.
Trebali bismo razmotriti:
Učinkovitost motora
Učinkovitost regulatora
Učinkovitost mjenjača
Brzina rada
Profil opterećenja
Frekvencija ubrzanja
Regenerativno ponašanje
Potrošnja u stanju mirovanja
AMR koji kontinuirano radi tijekom cijele smjene može imati značajne koristi od učinkovitog pogonskog sklopa.
Energetska učinkovitost se stoga treba procijeniti kroz stvarni radni ciklus robota, a ne samo u jednoj radnoj točki.
Motor može raditi drugačije pod različitim opterećenjima robota.
Na primjer:
Malo opterećenje → velika brzina → kratko ubrzanje → dugo razdoblje krstarenja
jako se razlikuje od:
Veliko opterećenje → česti startovi → ponovljena ubrzanja → česta zaustavljanja
Druga primjena može stvoriti mnogo veće zahtjeve za toplinom i vršnom strujom.
Dobar proces odabira bi stoga trebao definirati reprezentativan radni ciklus.
To može uključivati:
Vrijeme rada
Udaljenost putovanja
Prosječna brzina
Maksimalna brzina
Frekvencija ubrzanja
Postotak nosivosti
Rad rampe
Frekvencija okretanja
Stop/start frekvencija
Ove informacije proizvođaču motora omogućuju točniju procjenu primjene.
Veći moment motora nije uvijek bolji.
Ako raspoloživi zakretni moment kotača premašuje vučnu sposobnost kotača i poda, kotač može proklizati.
Proklizavanje kotača može smanjiti:
Točnost položaja
Navigacijska točnost
Životni vijek gume
Energetska učinkovitost
Pogonski sklop stoga treba uskladiti sa stvarnim uvjetima vuče.
Bitni su materijal kotača, površina poda, raspodjela opterećenja i kontrola momenta.
Servo motor s preciznom kontrolom zakretnog momenta i brzine može pomoći sustavu za kontrolu kretanja da učinkovitije upravlja ponašanjem kotača.
Integrirani servo motor glavčine može sadržavati kontroler unutar sklopa motora.
Trebali bismo razumjeti što integrirani kontroler zapravo pruža.
Pitanja mogu uključivati:
Podržava li kontrolu brzine?
Podržava li kontrolu položaja?
Je li dostupna kontrola momenta?
Mogu li se konfigurirati parametri ubrzanja i usporavanja?
Mogu li se ograničenja struje prilagoditi?
Jesu li dostupni kodovi grešaka?
Je li uključen nadzor temperature?
Mogu li se kontrolni parametri prilagoditi?
Ovi detalji mogu značajno utjecati na integraciju s glavnim kontrolerom AMR-a.
Standardni proizvodi mogu ubrzati razvoj, ali OEM proizvođači robota često trebaju prilagođene konfiguracije.
Mogući zahtjevi za prilagodbu uključuju:
Promjer kotača
Snaga motora
Prijenosni omjer
Montažne dimenzije
Položaj konektora
Duljina kabela
Koder
Komunikacijski protokol
Kočnica
Napon
Parametri firmvera
Kućište
Za kompaktne AMR-ove, prilagodba može biti osobito vrijedna jer je mehanički prostor često ograničen.
Prilagođeni položaj konektora ili uzorak montaže ponekad mogu eliminirati potrebu za redizajniranjem cijele šasije.
Laboratorijske specifikacije su važne, ali testiranje prototipa ostaje bitno.
Idealno bi bilo da se cijeli pogonski sklop ispita sa:
Stvarna masa robota
Maksimalna nosivost
Prava baterija
Stvarni kotač
Pravi kontrolor
Predviđena komunikacijska mreža
Očekivana površina poda
Testiranje treba procijeniti:
Početak izvedbe
Ubrzanje
Kočenje
Kontinuirani rad
Temperatura motora
Trenutna potrošnja
Sinkronizacija kotača
Stabilnost komunikacije
Oporavak greške
Izdržljivost baterije
To daje mnogo korisniju sliku o tome kako će se integrirani servo motor glavčine ponašati u konačnom AMR-u.
Parametar |
Što bismo trebali provjeriti |
|---|---|
Ukupna masa vozila |
Prazan i natovaren |
nosivost |
Maksimalna radna nosivost |
Promjer kotača |
Mehanički i radni zahtjevi |
Kontinuirani okretni moment |
Normalno radno opterećenje |
Najveći okretni moment |
Ubrzanje i prijelazna opterećenja |
Ubrzati |
Normalna i maksimalna brzina putovanja |
Ubrzanje |
Potreban odgovor vozila |
Napon |
Puni radni raspon baterije |
Koder |
Zahtjevi za povratne informacije |
Komunikacija |
CAN, CANopen, RS485, Modbus, EtherCAT |
Toplinska izvedba |
Sposobnost kontinuiranog rada |
IP ocjena |
Ekološki zahtjevi |
Kočnica |
Zahtjevi držanja i sigurnosti |
Dimenzije |
Kompletna mehanička ovojnica |
Težina |
Utjecaj na nosivost i bateriju |
Učinkovitost |
Razmatranja vremena rada baterije |
Prilagodba |
OEM mehanički i električni zahtjevi |
Testiranje |
Zahtjevi za provjeru valjanosti prototipa |
Odabir pravog integriranog servo motora glavčine bez četkica zahtijeva pristup na razini sustava.
Trebali bismo početi s ukupnom masom robota, nosivošću, promjerom kotača, brzinom, ubrzanjem i radnim okruženjem. Odatle možemo odrediti potrebni kontinuirani i vršni moment, napon baterije, povratnu informaciju enkodera, komunikacijski protokol, toplinsku izvedbu, IP ocjenu i mehaničke dimenzije.
Za kompaktne AGV i AMR, integracija pruža važnu prednost jer se motor, kontroler, povratna veza i kotač mogu dizajnirati kao jedan kompaktni pogonski modul.
Najbolji motor stoga nije nužno najsnažniji ili najmanji dostupni model. To je onaj čiji okretni moment, brzina, povratna informacija, komunikacija, toplinske karakteristike, dimenzije i mogućnosti prilagodbe odgovaraju stvarnoj arhitekturi robota.
Za OEM proizvođače, rana suradnja s integriranim dobavljačem motora također može pojednostaviti razvoj prototipa, mehaničku integraciju, komunikacijsko testiranje i eventualnu masovnu proizvodnju.
Za ultra-kompaktne AGV-ove i AMR-ove , odabir standardnog motora iz kataloga nije uvijek dovoljan. Ovi autonomni mobilni roboti rade unutar strogih ograničenja veličine šasije, položaja kotača, kapaciteta baterije, nosivosti, udaljenosti od tla, prostora za ožičenje i ukupne visine vozila. Pogonski motor koji dobro radi u konvencionalnom AGV-u još uvijek može zahtijevati značajne mehaničke ili električne izmjene prije nego što može stati u kompaktni mobilni robot.
Ovdje OEM prilagodba postaje važna.
U JKONGMOTOR -u pristupamo integriranom motoričkom razvoju iz perspektive cjelovitog sustava kretanja. Umjesto da motor tretiramo kao izoliranu komponentu, radimo oko stvarnih zahtjeva AGV-a ili AMR-a, uključujući veličinu kotača, okretni moment, brzinu, napon, povratnu informaciju kodera, komunikaciju, mehaničke dimenzije, kablove, kočenje i ograničenja instalacije.
Za proizvođače kompaktnih mobilnih robota, ovaj pristup može napraviti razliku između jednostavnog pronalaženja motora koji radi i razvoja pogonskog sklopa koji je istinski optimiziran za robota.
Prostor je jedan od najvećih izazova u ultrakompaktnom mobilnom robotu.
Šasija će možda morati primiti:
Paketi baterija
Glavni upravljač
LiDAR
Fotoaparati
Sigurnosni senzori
Moduli bežične komunikacije
nosivost
Komponente za punjenje
Mehanizmi za podizanje
Kontroleri motora
Distribucija snage
Pogonski motori i kotači
U isto vrijeme, robot će možda morati ostati dovoljno nizak da putuje ispod polica, polica, kolica ili druge opreme.
Konvencionalni pogonski sklop može zauzeti dragocjeni unutarnji prostor jer se motor, mjenjač, enkoder, kontroler i ožičenje mogu instalirati odvojeno.
An integrirani servo motor s glavčinom bez četkica može smanjiti ovu složenost, ali čak i integrirani motor može zahtijevati prilagodbu kako bi odgovarao točnoj arhitekturi vozila.
Zbog toga OEM suradnja postaje vrijedna u fazi projektiranja.
Jedan od prvih zahtjeva u ultrakompaktnom AMR projektu obično je mehanički prostor.
Dostupna omotnica motora može biti ograničena:
Širina šasije
Visina šasije
Međuosovinski razmak
Razmak od tla
Položaj baterije
Komponente ovjesa
Pretinac za korisni teret
Ugradnja senzora
Standardni motor može imati točan zakretni moment, ali pogrešan promjer ili duljinu.
Umjesto redizajniranja cijelog robota oko neprikladnog motora, OEM proizvođač motora može surađivati s proizvođačem robota na definiranju odgovarajuće mehaničke konfiguracije.
U JKONGMOTOR-u se može razmotriti prilagodba oko stvarnih mehaničkih zahtjeva mobilnog robota, pomažući OEM kupcima da prirodnije integriraju motor u šasiju.
Za servo motor glavčine, kotač je usko povezan s dizajnom pogonskog sklopa.
Promjer kotača utječe na:
Brzina vozila
RPM kotača
Potreban zakretni moment
Razmak od tla
Sposobnost prelaska prepreka
Visina robota
Kompaktni AMR može zahtijevati određeni promjer kotača jer je šasija optimizirana oko određene visine ili međuosovinskog razmaka.
Prilagodba OEM-a može pomoći u koordinaciji motora, strukture glavčine, dimenzija kotača i sučelja za montažu, umjesto da tjera proizvođača robota da prilagodi cijelu šasiju generičkom motoru.
Ovo je posebno važno za mobilne robote kod kojih položaj kotača izravno utječe na navigaciju i mehaničku stabilnost.
Ne treba svaki AGV isti okretni moment.
Mali bolnički AMR za dostavu ima vrlo različite zahtjeve od skladišnog robota koji nosi težak teret.
Zahtjevi zakretnog momenta ovise o:
Ukupna težina vozila
nosivost
Broj pogonskih kotača
Promjer kotača
Ubrzanje
Nagib
Otpor kotrljanja
Podni uvjeti
Prilagođeno motorno rješenje može se razviti oko stvarnih radnih uvjeta.
U JKONGMOTOR-u ovaj pristup orijentiran na primjenu može pomoći kupcima OEM-a da izbjegnu odabir motora samo zato što se njegova nominalna snaga čini prikladnom.
Cilj je uspostaviti odgovarajući odnos između kontinuiranog zakretnog momenta, vršnog zakretnog momenta, brzine, promjera kotača i radnog ciklusa.
Ultrakompaktni AMR-ovi često trebaju brzo i kontrolirano ubrzanje.
Pogonski sklop može doživjeti najveći zahtjev za okretnim momentom tijekom:
Počevši od odmora
Rapid ubrzanje
Rampe za penjanje
Okretanje pod opterećenjem
Svladavanje otpora kotrljanja
Nosi maksimalnu nosivost
To znači da nazivna snaga motora sama po sebi ne daje dovoljno informacija.
Motor treba ocijeniti prema zahtjevima kontinuiranog i vršnog rada.
Proizvođač OEM motora može pomoći u definiranju odgovarajućih karakteristika zakretnog momenta i struje u skladu sa stvarnom primjenom, a ne jednostavnim odabirom najbliže standardne specifikacije.
Arhitektura baterije još je jedno važno razmatranje.
Kompaktni AGV i AMR obično koriste sustave istosmjernih baterija, s različitim platformama dizajniranim oko različitih razina napona.
Motor i integrirani regulator moraju podržavati stvarni raspon radnog napona, a ne samo nominalnu vrijednost baterije.
OEM prilagodba može uključivati:
Nazivni napon
Raspon radnog napona
Trenutni limiti
Struja ubrzanja
Regenerativno ponašanje
Niskonaponska zaštita
U JKONGMOTOR-u se električne specifikacije mogu razmatrati zajedno s kompletnom arhitekturom snage mobilnog robota.
To pomaže osigurati da je integrirani motor kompatibilan s baterijom i kontrolerom umjesto da postane električno ograničenje kasnije u projektu.
Moderni AMR-ovi uvelike se oslanjaju na komunikaciju između središnjeg upravljača i pojedinačnih pogonskih modula.
Ovisno o arhitekturi robota, pogonski sklop može koristiti:
MOŽE
CANopen
RS485
Modbus RTU
EtherCAT
Puls i smjer
AMR s diferencijalnim pogonom na dva kotača može imati relativno jednostavne komunikacijske zahtjeve.
Autonomna platforma s četiri ili više kotača može zahtijevati znatno više koordinacije.
Svaki pogonski modul će možda trebati primiti ciljnu brzinu ili naredbe položaja tijekom izvješćivanja:
Stvarna brzina
Položaj kodera
Trenutni
Temperatura
Status alarma
Status komunikacije
OEM prilagodba može pomoći u usklađivanju komunikacijskog sučelja integriranog servo motora s postojećom arhitekturom kontrole robota.
Ovo je osobito korisno kada kupac već ima definiran kontroler, softversku platformu ili komunikacijski protokol.
Točna povratna informacija ključna je za AMR kretanje zatvorene petlje.
Enkoder omogućuje integriranom servo kontroleru da prati kretanje motora i regulira brzinu kotača.
Za kompaktne mobilne robote povratne informacije kodera mogu utjecati na:
Pravocrtna točnost
Konzistencija okretanja
Sinkronizacija kotača
Pristajanje
Korekcija položaja
Kontrola male brzine
Različite robotske platforme mogu zahtijevati različite povratne karakteristike.
OEM projekti stoga mogu uključivati odabir ili konfiguraciju kodera prema potrebnoj rezoluciji kontrole i arhitekturi sustava.
Ovo je mali detalj koji može imati veliki utjecaj na integraciju kompaktnog robota.
Standardni kabel motora može biti:
Predugo
Prekratak
Teško za rutu
Postavljen na pogrešnu stranu
Preblizu pokretnoj komponenti
Ultrakompaktno kućište ostavlja vrlo malo prostora za upravljanje kabelima.
U JKONGMOTOR-u, OEM prilagodba može riješiti praktične detalje instalacije kao što su:
Duljina kabela
Vrsta priključka
Orijentacija konektora
Smjer izlaza kabela
Konfiguracija ožičenja
To može smanjiti nepotrebne petlje kabela i učiniti konačni sklop čišćim.
Nije svakom mobilnom robotu potrebna kočnica.
Međutim, neke primjene mogu zahtijevati mehaničko držanje kada je isključeno napajanje ili kada vozilo radi na nagibu.
Integrirana kočnica može se smatrati prema:
Moment zadržavanja
Napon kočenja
Odziv kočnice
Potrošnja energije
Radni ciklus
Sigurnosni zahtjevi
Za kupca OEM-a, integriranje kočnice u sklop motora može pojednostaviti pogon u usporedbi s dodavanjem zasebnog kočionog mehanizma.
Stvarnu arhitekturu kočenja treba uvijek provjeriti u odnosu na kompletan sigurnosni dizajn robota.
Ultrakompaktno pakiranje stvara još jedan izazov: odvođenje topline.
Mobilni robot može raditi mnogo sati dok stalno ubrzava, usporava, okreće se i nosi teret.
Zagrijavanje motora može biti posljedica:
Gubici bakra
Gubici regulatora
Gubici u mjenjaču
Visoka struja
Ponovljeno ubrzanje
Kontinuirani okretni moment
Motor koji radi dobro tijekom kratke demonstracije možda neće pružiti dovoljnu toplinsku učinkovitost tijekom neprekidnog rada.
Razvoj OEM-a stoga može uzeti u obzir stvarni radni ciklus, a ne ocjenjivati motor samo pod idealnim uvjetima.
U JKONGMOTOR-u, zahtjevi za toplinsku zaštitu i primjenu mogu se smatrati dijelom integriranog rješenja motora.
Motor može imati točan zakretni moment i brzinu, ali i dalje biti neprikladan ako se ne može učinkovito instalirati.
Važna mehanička sučelja uključuju:
Montažne rupe
Uzorak vijaka
Dimenzije osovine
Montaža kotača
Dimenzije kućišta
Položaj konektora
Kabelski izlaz
Mehanički zazor
Prilagođena sučelja mogu smanjiti potrebu za dodatnim nosačima, adapterima ili mehaničkim izmjenama.
Za OEM proizvođača koji priprema proizvod za masovnu proizvodnju, ovo može pojednostaviti sastavljanje i poboljšati dosljednost proizvodnje.
Velika prednost izravnog rada s proizvođačem motora je mogućnost razgovora o mehaničkim i električnim zahtjevima prije finalizacije dizajna robota.
Tipični proces razvoja OEM-a može slijediti:
Zahtjevi za primjenu → Odabir motora → Mehanički dizajn → Prototip → Testiranje → Optimizacija → Masovna proizvodnja
Tijekom faze prototipa, proizvođač i dobavljač motora mogu procijeniti:
Zakretni moment
Ubrzati
Ubrzanje
Toplinska izvedba
Komunikacija
Buka
Vibracija
Vuča kotača
Montaža
Kontinuirani rad
Ova povratna sprega može identificirati probleme prije nego što dizajn dospije u masovnu proizvodnju.
JKONGMOTOR se fokusira na integrirana rješenja za kontrolu kretanja za OEM aplikacije, uključujući integrirane servo i BLDC motorne platforme dizajnirane za industrijsku automatizaciju i mobilnu robotiku.
Za AGV i AMR projekte, rješenje se može procijeniti u skladu s kupčevim stvarnim zahtjevima pogonskog sklopa, a ne jednostavnim odabirom standardnog motora iz kataloga.
Ovisno o projektu, prilagodba može pokriti područja kao što su:
Snaga motora
Nazivni napon
Zakretni moment
Ubrzati
Integracija kotača
Koder
Komunikacijsko sučelje
Mjenjač
Kočnica
Montažna struktura
Konfiguracija kabela i konektora
Kontrolni parametri
Ovaj je pristup posebno relevantan za ultrakompaktne AGV i AMR , gdje su mehanički prostor i električna integracija često blisko povezani.
Za OEM kupce odabir motora je samo početak.
Kompletan proces razvoja može uključivati:
Najprije definiramo ukupnu masu robota, nosivost, brzinu, ubrzanje, promjer kotača, napon baterije, radni ciklus i uvjete okoline.
Motor, koder, mjenjač, kotač, komunikacijsko sučelje i druge funkcije usklađene su s aplikacijom.
Prilagođeni motor integriran je u stvarnu šasiju robota.
Kompletan pogonski sklop testiran je pod realnim nosivosti i radnim uvjetima.
Mehanički, električni, toplinski i kontrolni parametri mogu se prilagoditi na temelju rezultata ispitivanja.
Nakon što je dizajn potvrđen, konfiguracija motora može se standardizirati za proizvodnju.
Ovaj proces pomaže premostiti jaz između laboratorijskog prototipa i AMR pogonskog sklopa spremnog za proizvodnju.
Što robot postaje manji, manja je tolerancija za neusklađenost komponenti.
Veliki AGV može imati dovoljno unutarnjeg prostora za smještaj vanjskog kontrolera, dodatnih nosača i dodatnog ožičenja.
Ultrakompaktni AMR možda neće.
To znači da prilagodba može pružiti vrijednost u nekoliko područja istovremeno:
Mehanička integracija: Motor odgovara šasiji umjesto da prisiljava šasiju da prihvati motor.
Električna integracija: karakteristike napona, struje, kodera i komunikacije odgovaraju arhitekturi robota.
Integracija upravljanja: servo motor komunicira s postojećim kontrolerom kretanja.
Toplinska integracija: Motor se procjenjuje prema stvarnom radnom ciklusu.
Integracija proizvodnje: konačna konfiguracija može se standardizirati za ponovljivu montažu.
Prije pokretanja projekta integriranog servo motora glavčine, preporučujemo da pripremite sljedeće informacije:
Zahtjev |
Informacije za pružanje |
|---|---|
Tip robota |
AGV, AMR, autonomna kolica itd. |
Ukupna masa |
Prazan i natovaren |
nosivost |
Maksimalna nosivost |
Broj kotača |
Broj pogonskih kotača |
Promjer kotača |
Potreban ili dostupan promjer |
Brzina vozila |
Normalna i maksimalna brzina |
Ubrzanje |
Potrebno ubrzanje |
Nagib |
Maksimalni radni nagib |
Baterija |
Nazivni i radni napon |
Komunikacija |
CAN, CANopen, RS485, EtherCAT itd. |
Povratne informacije |
Zahtjevi kodera |
Radni ciklus |
Kontinuirano ili povremeno |
okoliš |
Zatvoreni, skladišni, industrijski itd. |
IP zahtjev |
Potrebna razina zaštite |
Kočnica |
Obavezno ili neobavezno |
Dimenzije |
Maksimalna omotnica motora |
Kabel |
Zahtjevi za duljinu i konektor |
Količina |
Prototip i procijenjeni obujam proizvodnje |
Rano pružanje ovih informacija omogućuje dobavljaču motora točniju procjenu primjene.
Za ultrakompaktne AGV i AMR, OEM prilagodba nije samo stvaranje motora drugačijim od standardnog proizvoda . Radi se o usklađivanju pogonskog sklopa sa stvarnim robotom.
Pravi integrirani servo motor s glavčinom bez četkica mora odgovarati raspoloživom prostoru, isporučivati potrebni okretni moment i brzinu, komunicirati s kontrolerom robota, pružati odgovarajuće povratne informacije, raditi unutar raspona napona baterije, upravljati toplinom tijekom kontinuiranog rada i čisto se integrirati s kotačem i šasijom.
Uz JKONGMOTOR , kupci OEM-a mogu pristupiti ovim zahtjevima kao cjelovitom integriranom projektu kretanja, od početne analize primjene i konfiguracije motora preko testiranja prototipa, optimizacije i proizvodnje.
Za proizvođače mobilnih robota koji razvijaju sve kompaktnije AGV-ove i AMR-ove, ovaj pristup vođen aplikacijama može pružiti veću fleksibilnost od oslanjanja isključivo na standardne kataloške motore. Što je motor bliže robotu, to postaje lakše optimizirati cijelo vozilo za veličinu, nosivost, učinkovitost, pouzdanost i proizvodnju.
Prije kupnje trebali bismo zatražiti jasne tehničke informacije, a ne ocjenjivati proizvod samo na temelju marketinškog opisa.
Važna pitanja uključuju:
Koje su nazivne i vršne vrijednosti zakretnog momenta?
Kolika je kontinuirana radna brzina?
Koji su promjeri kotača dostupni?
Koji su rasponi napona baterije podržani?
Koje opcije kodera su dostupne?
Koji su komunikacijski protokoli podržani?
Je li dostupna kočnica?
Koja je IP ocjena motora?
Što je kontinuirana toplinska ocjena?
Koja je mogućnost preopterećenja dostupna?
Koje su montažne dimenzije?
Mogu li se konfiguracija konektora i kabela prilagoditi?
Mogu li se prilagoditi parametri firmvera?
Koja se ispitivanja provode prije otpreme?
Može li proizvođač pružiti inženjersku podršku tijekom razvoja prototipa?
Ova nam pitanja pomažu procijeniti motor kao dio kompletnog AMR pogonskog sklopa, a ne kao izolirani motor.
Izbor između integrirane i konvencionalne arhitekture ovisi o robotu.
Konvencionalni sustav može ponuditi fleksibilnost kada postoji dovoljno prostora u ormaru i kada dizajner želi držati motor i pogonsku elektroniku fizički odvojenima.
Integrirana servo arhitektura čvorišta postaje posebno atraktivna kada robot odredi prioritete:
Kompaktne dimenzije
Smanjeno ožičenje
Manja složenost instalacije
Modularni dizajn pogona
Distribuirano upravljanje motorom
Pojednostavljena montaža
Prostorno učinkovito pakiranje
Ispravan izbor ovisi o kompletnoj arhitekturi sustava.
Za ultrakompaktne robote, međutim, potencijal uštede prostora integracije može biti posebno vrijedan.
Prije potvrde motora, trebali bismo provjeriti sljedeće:
Faktor odabira |
Što provjeriti |
|---|---|
Masa vozila |
Težina praznog i potpuno natovarenog |
nosivost |
Maksimalna nosivost pri normalnom radu |
Promjer kotača |
Raspoloživi prostor i potrebna vučna sila |
Ubrzati |
Normalna i maksimalna brzina putovanja |
Zakretni moment |
Kontinuirani i vršni moment |
Ubrzanje |
Potrebna startna i prijelazna izvedba |
Napon |
Kompletan radni raspon baterije |
Povratne informacije |
Vrsta i razlučivost kodera |
Komunikacija |
CANopen, CAN, RS485, EtherCAT itd. |
Toplinski |
Kontinuirani rad i rasipanje topline |
Zaštita |
IP ocjena i radno okruženje |
Kočnica |
Zahtjevi držanja i sigurnosna arhitektura |
Dimenzije |
Prostor za motor, kotač, nosač i konektor |
Ožičenje |
Duljina kabela i konfiguracija konektora |
Prilagodba |
OEM mehaničke i električne opcije |
Testiranje |
Validacija prototipa i proizvodnje |
Odabir integriranog servo motora glavčine bez četkica za ultra-kompaktne AGV ili AMR zahtijeva više od usklađivanja snage motora s robotom.
Moramo procijeniti cijeli sustav kretanja.
Okretni moment, brzina, promjer kotača, nosivost, ubrzanje, napon baterije, povratna informacija enkodera, komunikacijski protokol, toplinska izvedba, razina zaštite, mehaničke dimenzije i zahtjevi za kočenjem utječu na to hoće li pogonski sklop raditi pouzdano na terenu.
Za kompaktne autonomne mobilne robote integracija može pružiti praktičan način za smanjenje volumena pogonskog sklopa, pojednostaviti ožičenje i stvoriti čišću mehaničku arhitekturu. U kombinaciji s povratnom spregom zatvorene petlje, odgovarajućom komunikacijom, toplinskom zaštitom i prilagodbom OEM-a, integrirani servo motor bez četkica može postati vrlo prilagodljiv pogonski modul za mobilnu robotiku ograničenu prostorom.
Najpouzdaniji proces odabira počinje sa stvarnim radnim zahtjevima robota i radi unatrag prema specifikaciji motora. Izračunom zahtjeva za okretnim momentom i brzinom, provjerom kompletne električne i toplinske ovojnice, potvrđivanjem mehaničke integracije i testiranjem pogonskog sklopa pod stvarnim uvjetima nosivosti, možemo smanjiti rizik redizajna i izgraditi pouzdaniju AMR platformu.
Za proizvođače OEM AGV i AMR, motor bi se u konačnici trebao ocijeniti ne samo kao komponenta, već kao potpuno rješenje za kontrolu kretanja dizajnirano prema mehaničkim, električnim i radnim zahtjevima robota.
OEM prilagodba omogućuje motoru i pogonskom sustavu da odgovaraju robotovom dostupnom prostoru, nosivosti, veličini kotača, naponu, momentu, komunikacijskom protokolu i mehaničkom sučelju. Za ultrakompaktne AGV i AMR, ti su čimbenici često čvrsto ograničeni, tako da standardni motor možda neće odgovarati arhitekturi vozila bez mehaničkih ili električnih kompromisa.
Ovisno o primjeni, prilagodba može uključivati dimenzije motora, promjer kotača, nazivni i vršni zakretni moment, radni napon, raspon brzine, konfiguraciju kodera, komunikacijsko sučelje, kočnicu, duljinu kabela, vrstu konektora, strukturu za ugradnju, razinu zaštite i toplinsku zaštitu. Ove opcije omogućuju prilagodbu motora stvarnom pogonu AGV ili AMR.
Integrirani servo motor glavčine bez četkica kombinira motor, povratne komponente i pogonsku elektroniku u kompaktni pogonski sklop. OEM prilagodba može dodatno optimizirati kućište motora, sučelje kotača, položaj konektora i dimenzije za ugradnju. To može smanjiti vanjske komponente, ožičenje, držače i prostor u ormaru unutar kompaktnog mobilnog robota.
Da. Integrirani servo motor glavčine može se dizajnirati ili konfigurirati oko različitih promjera kotača i mehaničkih sučelja. Veličina kotača utječe na potrebni okretni moment, brzinu vozila, ubrzanje, udaljenost od tla i pakiranje, tako da kombinaciju motora i kotača treba odabrati u skladu s potpunim zahtjevima za pogon.
Da. Ovisno o platformi motora i upravljačkoj arhitekturi, integrirani servo motori mogu se konfigurirati s komunikacijskim sučeljima kao što su CANopen, EtherCAT, RS485 ili drugim industrijskim komunikacijskim rješenjima. Odgovarajuće sučelje ovisi o AGV ili AMR kontroleru, potrebnoj sinkronizaciji, dijagnostici i arhitekturi sustava.
Ultrakompaktni motori imaju ograničen fizički prostor za odvođenje topline. Kontinuirano ubrzanje, penjanje, rad s velikim korisnim opterećenjem i opetovana pokretanja i zaustavljanja mogu povećati temperaturu motora. Toplinska prilagodba može uključivati dizajn motora, postavke zaštite, optimizaciju kućišta i radne parametre kako bi se održala pouzdana izvedba pod određenim ciklusom rada.
Da. Odabir enkodera može se uskladiti s robotovim zahtjevima za pozicioniranje, kontrolu brzine, sinkronizaciju i povratne informacije. Ovisno o primjeni, kupci mogu specificirati tip kodera, razlučivost, sučelje povratne informacije i druge karakteristike povratne informacije koje zahtijeva sustav za kontrolu pokreta.
Prilagodba može pokriti dimenzije ugradnje, strukture osovine ili glavčine, sučelja prirubnica, uzorke vijaka, montažu kotača, izlaze kabela, položaje konektora i ukupne dimenzije motora. Mehanička prilagodba osobito je korisna kada motor mora odgovarati postojećoj AGV šasiji ili novodizajniranom kompaktnom pogonu.
Upit OEM-a obično bi trebao uključivati težinu vozila, maksimalnu nosivost, promjer kotača, ciljnu brzinu, ubrzanje, sposobnost nagiba, napon baterije, radni ciklus, potrebni okretni moment, raspoloživ prostor za ugradnju, komunikacijski protokol, zahtjeve kodera, zahtjeve kočnica i uvjete okoline. Pružanje ovih parametara pomaže proizvođaču motora da učinkovitije odabere ili razvije odgovarajući pogonski sklop.
Da. JKONGMOTOR pruža integrirana rješenja za kontrolu kretanja koja se mogu prilagoditi za AGV i AMR aplikacije. Ovisno o projektu, prilagodba može pokriti performanse motora, mehaničke dimenzije, integraciju kotača, koder, komunikaciju, kabele i konektore, kočenje, toplinsku zaštitu i druge zahtjeve pogonskog sklopa. Tipični OEM proces može uključivati tehničku procjenu, dizajn motora, razvoj prototipa, testiranje i serijsku proizvodnju.
