magyar
Megtekintések: 0 Szerző: Jkongmotor Megjelenés ideje: 2026-09-24 Eredet: Telek
Az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek megváltoztatják a mobil robotok raktárakban, gyárakban, kórházakban, kiskereskedelmi létesítményekben, laboratóriumokban és más szűkös helyeken való tervezését. A hagyományos autonóm mobil robotokkal ellentétben, amelyekben bőven van hely a motorok, sebességváltók, külső meghajtók, vezetékek és vezérlőelektronika számára, az ultrakompakt platformoknak ugyanazokat az alapvető mozgási funkciókat kell ellátniuk egy sokkal kisebb mechanikai burkolaton belül.
Ez különösen fontossá teszi a hajtásrendszert.
Sok kompakt mobil robot esetében integrált kefe nélküli agy szervo motor egyetlen kompakt egységben egyesítheti a motort, a meghajtó elektronikát, a visszacsatoló rendszert és a kereket. Ahelyett, hogy több különálló alkatrész köré terveznénk a hajtásláncot, a mozgásrendszert egy kerékbe integrált hajtásmodul köré építhetjük.
A megfelelő agy szervomotor kiválasztása azonban nem csupán a legkisebb megfelelő motor kiválasztásáról szól.
Figyelembe kell vennünk a kerékátmérőt, a névleges nyomatékot, a csúcsnyomatékot, a jármű tömegét, a hasznos terhet, a gyorsulást, az üzemi sebességet, az akkumulátorfeszültséget, a vezérlési protokollt, a visszacsatolás pontosságát, a hőteljesítményt, a védelmi besorolást, a mechanikai beszerelést, a fékezési követelményeket és a munkaciklust..
Ez az útmutató elmagyarázza az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek fő kiválasztási tényezőit, és bemutatja, hogyan értékelhető az integrált kefe nélküli agy szervomotor a tényleges rendszertervezés szempontjából.
Az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek autonóm mobil robotok, amelyeket arra terveztek, hogy ott működjenek, ahol a hagyományos mobil platformok nehezen illeszkednek.
Tipikus alkalmazások a következők:
Kis raktári szállító robotok
Polcról személyre szedő robotok
Kórházi szállító robotok
Laboratóriumi szállító platformok
Kiskereskedelmi raktárrobotok
Kompakt ellenőrző robotok
Gyári anyagmozgató robotok
Automatizált kocsik
Rack alatti AMR-ek
Keskeny folyosós mobil robotok
Kis csomagszállító robotok
Együttműködő mobil platformok
A meghatározó jellemző nem egyszerűen a robot teljes mérete. A hajtásláncnak egy erősen szűk mechanikai térbe is be kell illeszkednie.
Előfordulhat például, hogy egy kompakt AMR-nek a hajtókerekeit az alvázba kell helyeznie, miközben elegendő belső térfogatot hagy az akkumulátornak, a vezérlőnek, az érzékelőknek, a kommunikációs elektronikának, az emelőszerkezetnek és a hasznos tehernek.
Minden milliméter számít.
A hagyományos architektúra motorral, sebességváltóval, jeladóval, külső szervohajtással, fékkel és nagy kábelköteggel jelentős helyet foglalhat el. Ez az egyik oka annak, hogy az integrált agy szervomotorok vonzóvá váltak a kompakt mobil robotika számára.
|
|
|
|
|
|
|
Integrált DC szervomotor fékkel |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Tengely |
Vezető csavar |
Modul |
Lineáris mozgás |
Fék |
Sebességváltó |
Csiga sebességváltó |
Vezetékek |
Védő szint |
Védő szint |
A kompakt AGV-k és AMR-ek hajtáslánc-követelményei nagyon eltérnek a nagyobb autonóm járművekétől. Ha a robotnak szűk folyosókon, állványok alatt, emberek körül vagy korlátozott alvázon belül kell működnie, minden alkatrésznek hasznos funkcionalitást kell biztosítania anélkül, hogy feleslegesen helyet foglalna.
Itt beépített kefe nélküli agy szervomotor . jelenthet gyakorlati előnyt a
Külön kefe nélküli motor, sebességváltó, kerék, jeladó és külső szervohajtás használata helyett az integrált agy szervomotor ezen funkciók közül több egy kompakt meghajtómodulban egyesíthető. Ez az architektúra leegyszerűsítheti a mechanikai integrációt, miközben csökkenti a vezetékezést, és értékes belső teret szabadít fel az akkumulátorok, vezérlők, érzékelők, emelőszerkezetek és hasznos teher számára.
Az integrált kefe nélküli agy szervomotor egy kerékhajtású egység, amely egy kefe nélküli egyenáramú motor köré épül, zárt hurkú vezérléssel . A kialakítástól függően a motormodul integrálhatja a kereket, a sebességváltót, a kódolót, a vezérlőt, a kommunikációs interfészt, a fékeket és a védelmi funkciókat.
A motort közvetlenül a kerékhelyzetbe szerelték be, így a hajtáslánc az alváz kompaktabb részévé válik.
Egy tipikus integrált hub szervorendszer a következőket tartalmazhatja:
Kefe nélküli DC motor
Szervo vezérlő
Kódoló visszajelzés
Kerék
Fokozatcsökkentés
CAN vagy CANopen kommunikáció
RS485 vagy más vezérlő interfész
Túláram elleni védelem
Túlmelegedés elleni védelem
Opcionális elektromágneses fék
A pontos konfiguráció a robot igényeitől függ, de az alapötlet ugyanaz marad: több hajtáslánc-funkciót helyezzen magába a kerékmodulba.
Egy hagyományos mobil robot hajtáslánc használhatja az alvázba szerelt motort, amely mechanikus erőátviteli alkatrészeken keresztül csatlakozik a sebességváltóhoz és a kerékhez.
Ez az architektúra akkor tud jól működni, ha a robotnak elegendő belső helye van.
Az ultrakompakt AMR-ek gyakran nem.
Előfordulhat, hogy az alváznak a következőkre van szüksége:
Akkumulátorcsomagok
Fő vezérlőtáblák
LiDAR
Fényképezőgépek
Biztonsági érzékelők
Vezeték nélküli kommunikációs berendezés
Emelő mechanizmusok
Rakterrekeszek
Töltő hardver
Motorvezérlők
Áramelosztó alkatrészek
Ha a hajtáslánc nagy belső helyet foglal el, a többi rendszer számára elérhető térfogat csökken.
Az integrált agy szervomotor megváltoztatja ezt az elrendezést azáltal, hogy a meghajtó funkciók nagy részét a kerék felé mozgatja.
Ez rugalmasabbá teheti a jármű általános felépítését.
A legnyilvánvalóbb előny a helytakarékosság.
A hagyományos rendszerek külön felszerelési helyeket igényelhetnek a motor, a sebességváltó, a jeladó és a meghajtó elektronika számára.
Egy integrált agymotor képes ezeket a funkciókat egyetlen szerelvénybe egyesíteni.
Kis AMR esetén ez leegyszerűsítheti a mechanikai tervezést, és csökkentheti a hajtókerék körüli helyigényt.
Ez különösen akkor hasznos, ha a robot rendelkezik:
Alacsony alvázmagasság
Keskeny test
Korlátozott belső szélesség
Kis tengelytáv
Kompakt elektronikai rekesz
Ezekben az alkalmazásokban még viszonylag kis mechanikai hely megtakarítása is jelentős változást hozhat a végső robottervezésben.
A vezetékezés gyakran alábecsült része a mobil robotok tervezésének.
Hagyományos architektúra esetén a motor, a kódoló és a külső meghajtó külön táp- és jelkábelt igényelhet. Ezeket a kábeleket mozgó gépen kell átvezetni, amely folyamatosan rezgést, gyorsulást, kormánymozgást és mechanikai interferenciát tapasztal.
Az integrált szervomotor csökkentheti a kerék körül szükséges külső csatlakozások számát.
Az architektúrától függően a külső interfész leegyszerűsíthető:
DC táp
Kommunikáció
Vezérlő vagy I/O jelek
Ez tisztábbá teheti a kábelvezetést, és csökkentheti a házba beszerelendő alkatrészek számát.
A kompakt AMR-eknél a kevesebb kábel az összeszerelést és a karbantartást is megkönnyítheti.
A mobil robotok számára a belső térnek közvetlen funkcionális értéke van.
Egy kisebb hajtáslánc-architektúra potenciálisan helyet szabadíthat fel nagyobb akkumulátor, további érzékelők vagy több hasznos terhelés számára.
Ez fontos tervezési kapcsolatot hoz létre:
Kisebb hajtáslánc-terület → több használható alváztérfogat → nagyobb csomagolási rugalmasság
Például egy AMR-gyártó felhasználhatja a további helyet az akkumulátor kapacitásának növelésére, ahelyett, hogy a robot külső méreteit növelné.
Egy másik gyártó használhatja ugyanazt a helyet a rakománytér bővítésére.
A legjobb használat a robot alkalmazásától függ.
Az integrált kefe nélküli agy szervomotor nem egyszerűen egy kerék motorral.
A szervo architektúra visszacsatolás alapú mozgásvezérlést biztosít.
Egy kódoló folyamatosan mozgási információkat szolgáltat a vezérlőnek, lehetővé téve a rendszer számára, hogy pontosabban szabályozza a sebességet és a pozíciót, mint egy nyílt hurkú motorrendszer.
Ez fontos az AMR-eknél, mert a kerék pontos mozgása befolyásolja:
Egyenes vonalú utazás
Fordítási pontosság
Dokkolás
Elhelyezés
Útkövetés
Kerék szinkronizálás
Alacsony sebességű mozgás
A differenciálműves AMR esetében különösen fontos a bal és a jobb kerék közötti kapcsolat.
Ha az egyik kerék folyamatosan gyorsabban forog, mint a másik, a robot fokozatosan eltérhet a tervezett pályától.
A zárt hurkú szabályozás segít kompenzálni a terhelés, a súrlódás és a működési feltételek változásait.
A kompakt mobil robotok gyakran viszonylag alacsony sebességgel működnek.
Egy raktári robot lassan mozoghat, miközben közeledik egy állványhoz. Előfordulhat, hogy a kórházi szállítórobot zökkenőmentes mozgást igényel az emberek körül. Egy kompakt ellenőrző robotnak szükség lehet ellenőrzött mozgásra, miközben a berendezés közelében helyezkedik el.
A megfelelően konfigurált szervomotor stabil sebességszabályozást biztosít a robot működési tartományában.
Ez különösen értékes lehet az alábbi esetekben:
Dokkolás
Pozíció korrekció
Fordulás
Keskeny folyosós mozgás
Akadálykerülés
Állomás megközelítése
Hasznos teher igazítása
A cél nem egyszerűen a magas RPM.
A cél a kerekek kiszámítható viselkedése a teljes működési tartományban.
Sok AMR két vagy több egymástól függetlenül vezérelt hajtott kereket használ.
Az integrált szervomodulokkal minden keréknek saját helyi motorvezérlése és visszacsatolása lehet.
A központi robotvezérlő ezután ipari kommunikációs hálózaton keresztül tudja koordinálni az egyes hajtásmodulokat.
A rendszertől függően ez a következőket használhatja:
TUD
CANopen
RS485
Modbus
EtherCAT
Ez az elosztott architektúra csökkentheti a hosszú egyedi motorvezérlő vezetékezés szükségességét.
A hajtásláncot modulárisabbá is teheti.
Előfordulhat, hogy egy robotgyártó ugyanazt az alapvető hajtásmodult több járműplatformon is használhatja, eltérő alvázméretekkel vagy hasznos teherbírással.
Egyes AMR-eket úgy tervezték, hogy állványok, polcok, kocsik vagy raklapok alatt működjenek.
Ezekben az alkalmazásokban a robot magassága kritikus tervezési korláttá válhat.
A hagyományos hajtáslánc jelentős függőleges helyet igényelhet a motor és a sebességváltó számára.
A kerékagy-stílusú architektúra a meghajtószerelvényt a kerék köré helyezheti, segítve a tervezőket egy alacsonyabb profilú hajtáslánc kifejlesztésében.
Ez nem garantálja automatikusan az alacsonyabb robotot, mert a kerék átmérője, a felfüggesztés, az alváz szerkezete, az akkumulátor magassága és az érzékelő elhelyezése továbbra is meghatározza a jármű végső méreteit.
azonban nagyobb szabadságot biztosít egy alacsony profilú robot tervezésekor A kerékbe integrált hajtásarchitektúra .
Egy hagyományos hajtáslánc több mechanikus interfészt tartalmazhat:
Motor → Tengelykapcsoló → Sebességváltó → Tengely → Kerék
Mindegyik interfész további összeszerelési követelményeket és lehetséges toleranciamegfontolásokat vezet be.
Egy integrált hub szervo architektúra leegyszerűsítheti ezt a láncot.
Egy tipikus fogalom közelebb kerül a következőkhöz:
Integrált szervo hajtás → kerék
A termék kialakításától függően a sebességváltó továbbra is beépíthető az agyszerelvénybe.
A külső mechanikus interfészek csökkentése leegyszerűsítheti az összeszerelést és potenciálisan csökkentheti az igazítási követelményeket.
Ez különösen hasznos az OEM gyártók számára, akik nagy mennyiségben gyártanak mobil robotokat.
Az AMR-gyártók ritkán csak egyetlen robotot fejlesztenek ki örökre.
Egy vállalat végül előállíthatja:
Kis raktári AMR-ek
Közepes terhelhetőségű AMR-ek
Polcmozgató robotok
Ellenőrző robotok
Kórházi robotok
Autonóm kocsik
Egy moduláris motorplatform támogathatja ezt a termékfejlesztési stratégiát.
A különböző verziók eltérőt használhatnak:
Motor teljesítményszintek
Kerék átmérők
Áttételi arányok
Kódoló konfigurációk
Kommunikációs protokollok
Szerelési interfészek
Ez lehetővé teszi a gyártó számára, hogy konzisztens hajtáslánc-koncepciót tartson fenn, miközben a motor specifikációit a különböző robotplatformokhoz igazítja.
A kompakt robotok légáramlása korlátozott.
Ez különösen fontossá teszi a termikus tervezést.
Az integrált motort a robot tényleges munkaciklusa szerint kell értékelni, nem csak a csúcsteljesítménye szerint.
A fontos paraméterek a következők:
Folyamatos nyomaték
Csúcsnyomaték
Folyamatos áram
Csúcsáram
A motor hatékonysága
A vezérlő hatékonysága
Környezeti hőmérséklet
Működési időtartam
Hőelvezetési út
Egy megfelelően megtervezett Az integrált hub szervorendszer hőmérséklet-felügyeletet és védelmet tartalmazhat.
Ez segíthet elkerülni a túlzott hőterhelést nehéz üzemi körülmények között.
Azonban maga a robot alváza is a hőleadási út részévé válhat, ezért a mechanikai és a termikus tervezést együtt kell mérlegelni.
A kompakt AGV-k és AMR-ek általában akkumulátorral működnek.
A hajtásláncnak ezért egyensúlyban kell lennie a teljesítmény és az energiafogyasztás között.
A kefe nélküli motor architektúra hatékony működést biztosít, míg a szervovezérlés a nyomatékot és a sebességet a tényleges mozgásigénynek megfelelően szabályozhatja.
A megfelelő motort a teljes akkumulátorrendszernek megfelelően kell kiválasztani, beleértve:
Névleges akkumulátorfeszültség
Minimális üzemi feszültség
Maximális töltési feszültség
Folyamatos áram
Csúcsáram
Az akkumulátor kapacitása
Üzemi munkaciklus
Nem szabad motort választani pusztán azért, mert a névleges feszültsége megegyezik az akkumulátor címkéjén feltüntetett feszültséggel.
A teljes feszültségtartománynak kompatibilisnek kell lennie a beépített vezérlővel.
A modern AMR-ek gyakran elosztott vezérlési architektúrákat használnak.
A fő vezérlő kezelheti a navigációt, a lokalizációt, az akadálykerülést és a feladatkezelést, míg a motormodulok a helyi mozgásvezérlést.
Az integrált szervomotor ezért elosztott mozgásvezérlő csomópontként működhet.
Például egy vezérlő parancsokat küldhet a következőkhöz:
Célsebesség
Célpozíció
Irány
Gyorsulás
Lassulás
A motormodul ezután végrehajthatja a parancsot, miközben folyamatosan figyeli saját visszacsatolási és védelmi feltételeit.
A felelősségek ilyen megosztása tisztábbá teheti az általános vezérlési architektúrát.
A mobil robotok olyan környezetben működnek, ahol váratlan körülmények léphetnek fel.
A hajtómotor a következőkkel találkozhat:
Hirtelen hasznos teherváltozások
Kerékblokkolás
Túlzott gyorsulás
Magas környezeti hőmérséklet
Alacsony akkumulátorfeszültség
Mechanikai ellenállás
Kommunikációs zavarok
Az integrált védelmi funkciók nyomon követhetik a működési feltételeket, és reagálhatnak a rendellenes állapotokra.
A motor architektúrától függően a rendelkezésre álló funkciók a következők lehetnek:
Túláram elleni védelem
Túlfeszültség elleni védelem
Feszültségcsökkenés elleni védelem
Túlmelegedés elleni védelem
Kódoló hiba észlelése
Kommunikációs hiba észlelése
Leállás elleni védelem
A pontos funkciókat mindig ellenőrizni kell a gyártó műszaki dokumentációjában.
Nem minden AMR használhat szabványos katalógusmotort.
A kompakt alvázkialakítások gyakran speciális mechanikai és elektromos interfészeket igényelnek.
Az OEM testreszabása a következőket foglalhatja magában:
Kerékméret
Szerelési furatok
Motor méretei
Áttételi arány
Kábel hossza
Csatlakozó típusa
Csatlakozó helyzete
Kódoló felbontás
Kommunikációs protokoll
Fék konfiguráció
Névleges feszültség
Nyomaték jellemzői
Ez különösen fontos, ha a motor közvetlenül a kerékszerkezetbe van integrálva.
A szerelési méretek kis változása hatással lehet az alvázra, a felfüggesztésre, a kerék helyzetére és a robot általános geometriájára.
A mechanikai és elektromos testreszabást támogató gyártókkal való együttműködés ezért leegyszerűsítheti a fejlesztési folyamatot.
Ha összehasonlítjuk kerékagy szervomotorok kompakt AGV-ekhez és AMR-ekhez , a névleges motorteljesítményen túl kell tekintenünk.
A gyakorlati értékelésnek tartalmaznia kell:
Paraméter |
Miért számít |
|---|---|
Névleges nyomaték |
Meghatározza a folyamatos hajtási képességet |
Csúcsnyomaték |
Meghatározza a gyorsulást és a tranziens teljesítményt |
Névleges sebesség |
Meghatározza a gyakorlati működési tartományt |
Kerék átmérője |
Befolyásolja a sebességet, a nyomatékot és az alváz magasságát |
Kódoló |
Támogatja a zárt hurkú mozgásvezérlést |
Akkumulátor feszültség |
Meg kell egyeznie a teljes DC busz kínálattal |
Kommunikáció |
Meghatározza az integrációt a robotvezérlővel |
IP minősítés |
Meghatározza a környezeti alkalmasságot |
Hőteljesítmény |
Meghatározza a folyamatos üzemképességet |
Fék |
Fontos bizonyos tartási követelmények szempontjából |
Méretek |
Meghatározza a mechanikai kompatibilitást |
Súly |
Befolyásolja a jármű teljes tömegét |
Kábel konfiguráció |
A telepítést és a karbantartást érinti |
Testreszabás |
Támogatja az OEM-specifikus alvázkialakításokat |
A beépített kefe nélküli agy szervomotor különösen akkor lehet megfelelő, ha a robotnak szüksége van:
Kompakt hajtáslánc:
A motor és a vezérlő funkcióknak minimális helyet kell foglalniuk.
Zárt hurkú kerékvezérlés:
A robot pontos sebességet és kerékszinkronizálást igényel.
Elosztott mozgásvezérlés:
Több meghajtómodulnak kommunikálnia kell egy központi vezérlővel.
Egyszerűsített huzalozás:
A tervezőcsapat csökkenteni szeretné a külső motorok és jeladók kábelezését.
Alacsony profilú csomagolás:
A robotnak állványok vagy más szerkezetek alatt kell működnie.
OEM rugalmasság:
A hajtáslánc testreszabott mechanikus vagy elektromos interfészeket igényel.
Akkumulátoros működés:
A motornak hatékonyan kell működnie egy meghatározott DC feszültség architektúrán belül.
A beépített kefe nélküli agy szervomotor értéke nem csupán a motor kisebb méretéből adódik.
Az igazi előny az integráció.
A motor, a kerék, a visszacsatolás, a hajtáselektronika, a kommunikáció és az opcionális funkciók egy kompakt modulba történő kombinálásával a hajtásláncot egy komplett mozgásvezérlő egységként közelíthetjük meg, nem pedig különálló alkatrészek gyűjteményét.
Az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek esetében ez leegyszerűsítheti a mechanikai csomagolást, csökkentheti a vezetékezés bonyolultságát, támogatja az elosztott vezérlést, és további tervezési szabadságot biztosít az akkumulátorok, érzékelők, rakományterek és egyéb robotfunkciók számára.
A helyes kiválasztás továbbra is a tényleges alkalmazástól függ. A jármű tömegét, hasznos teherbírását, kerékátmérőjét, nyomatékát, fordulatszámát, gyorsulását, akkumulátorfeszültségét, jeladó visszacsatolását, hőteljesítményét, kommunikációs protokollját, IP-besorolását és mechanikai méreteit ki kell értékelni a motor véglegesítése előtt.
Az OEM mobil robotok fejlesztése során a leghasznosabb szervomotor ezért nem feltétlenül a legkisebb vagy a legerősebb modell. Ez az a modell, amelynek teljes mechanikai, elektromos és vezérlési jellemzői megfelelnek a robot valós működési követelményeinek.
A kerékagy szervomotor kiválasztása előtt ki kell számítanunk a tényleges kerékterhelést.
A rendszer súlya nem csak az alváz.
Figyelembe kell vennünk:
Teljes mozgó tömeg = robot alváz + akkumulátor + elektronika + hasznos teher + mechanikai tartozékok
Egy 100 kg-os hasznos teher szállítására tervezett robot drasztikusan eltérő hajtásláncot igényelhet, mint egy 30 kg-os ellenőrző robot.
Számolnunk kell a dinamikus terheléssel is.
Indítás, megállás, fordulás, rámpák mászása, padlórések átlépése, valamint terhelt platóval történő gyorsítás átmenetileg növelheti a szükséges keréknyomatékot.
Emiatt a kizárólag a jármű folyamatos tömege alapján történő motor kiválasztása elégtelen teljesítményt eredményezhet.
A hasznosabb megközelítés mindkettő értékelése:
Folyamatos nyomaték
Csúcsnyomaték
A folyamatos nyomaték határozza meg, hogy a motor megbízhatóan tud-e működni normál menet közben.
A csúcsnyomaték határozza meg, hogy a robot képes-e kezelni a gyorsulást, az indítást, a tranziens terheléseket és más megerőltető működési körülményeket.
A keréknyomaték az egyik legfontosabb specifikáció az AGV vagy AMR hajtásláncok esetében.
Az egyszerűsített vonóerő számítás a következővel kezdődhet:
F = ma + Frolling + Fgrade + Gyorsítás
Ahol:
F a szükséges vonóerő
m a jármű teljes tömege
a a gyorsulás
A gördülés gördülési ellenállás
Az Fgrade egy lejtő által okozott erő
A kerék forgatónyomatéka a következőképpen becsülhető meg:
T = F × r
Ahol:
T a kerék nyomatéka
F a szükséges vonóerő
r az effektív keréksugár
Ezt a számítást kombinálni kell a hajtott kerekek számával és a tényleges terheléseloszlással.
Inkább mérnöki ráhagyást kell beillesztenünk ahelyett, hogy a motort pontosan az elméleti követelményeknek megfelelően méretezzük.
A folyamatosan maximális rendelkezésre álló nyomatékkal működő motor nem hagy teret a padlóviszonyok megváltoztatására, a hasznos terhelés változására, az akkumulátorfeszültség csökkentésére, a hőmérséklet-változásokra vagy a mechanikai súrlódásra.
A kerékátmérőt gyakran figyelmen kívül hagyják a hajtáslánc korai tervezése során.
Egy nagyobb kerék javíthatja a robot azon képességét, hogy áthaladjon a kis padló egyenetlenségein, de növeli az adott vonóerő nyomatékigényét is.
Egy kisebb kerék csökkentheti a szükséges keréknyomatékot, és alacsonyabb alvázmagasságot támogat, de korlátai lehetnek a küszöbök, rések, egyenetlen padló vagy rámpák átlépésekor.
Az ultrakompakt AMR-ek esetében a kerékátmérő kompromisszum a következők között:
Alváz magasság
Távolság
Szükséges nyomaték
Maximális sebesség
Akadályátlépési képesség
Mechanikus csomagolás
A kerék tartóssága
Az agymotort a kerékkel együtt kell kiválasztani, nem pedig független alkatrészként kezelni.
A robot sebességére vonatkozó követelmények alkalmazásonként jelentősen eltérnek.
Előfordulhat, hogy egy raktári szállítórobotnak viszonylag nagy haladási sebességre van szüksége, míg egy kórházi robotnak előnyben részesítheti a zökkenőmentes, alacsony sebességű működést.
Az ultrakompakt AMR is sok időt tölthet alacsony sebességgel.
Ezért inkább a teljes működési tartományt kell megvizsgálnunk, nem csak a maximális fordulatszámot.
A fontos kérdések a következők:
Mekkora a szükséges maximális járműsebesség?
Mekkora a normál működési sebesség?
Milyen simán kell mozognia a robotnak nagyon alacsony sebességgel?
Milyen gyakran gyorsít és lassít a robot?
A motornak hosszú ideig nagy sebességű működésre van szüksége?
A kerékhez sebességcsökkentés szükséges?
Egy jó integrált szervomegoldásnak stabil sebességszabályozást kell biztosítania a robot gyakorlati működési tartományában.
A kefe nélküli motor önmagában nem biztosítja a sok autonóm mobil robot által megkívánt mozgásvezérlési szintet.
A pontos sebesség- és helyzetszabályozáshoz fontos a visszacsatolás.
Az integrált agy szervomotor kódoló segítségével valós idejű forgórész- vagy kerékinformációkat szolgáltathat a vezérlőnek.
Ez olyan funkciókat tesz lehetővé, mint:
Zárt hurkú sebességszabályozás
Pozíció visszajelzés
Pontos kerékszinkronizálás
Szabályozott gyorsulás
Lassítás szabályozás
Leállás észlelése
Hibafigyelés
Differenciál-hajtás koordináció
A kétkerekű differenciálműves AMR esetében különösen fontos a pontos visszajelzés mindkét kerékről.
Ha a bal és a jobb kerék nem tartja fenn a parancsolt viszonyt, a robot irányeltérést tapasztalhat az egyenes vonalú utazás során.
Ez befolyásolhatja a navigáció pontosságát, a dokkolást, a helymeghatározást és az útvonal ismételt végrehajtását.
A többkerekű AMR (Autonomous Mobile Robot) nem egyszerűen több motoros jármű. Minden hajtókeréknek a megfelelő időben kell reagálnia a parancsokra, jelentenie kell a tényleges működési állapotát, és koordinálnia kell a többi kerékkel, hogy a robot zökkenőmentesen tudjon gyorsulni, fordulni, megállni és követni tervezett pályáját.
Ez a kommunikációs hálózatot a hajtáslánc fontos részévé teszi.
Amikor kiválasztunk egy beépített kefe nélküli agy szervomotor az AMR-hez , ezért a nyomatékon, a sebességen, a kerékátmérőn és a motor teljesítményén túl kell tekintenünk. A kommunikációs interfész meghatározza, hogy a motor hogyan fogadja a parancsokat, ad visszajelzést, jelent hibákat, és hogyan vesz részt az összehangolt mozgásban.
A robot architektúrától függően olyan protokollok a CAN, CANopen, RS485, Modbus RTU és EtherCAT . jöhetnek számításba , mint A megfelelő választás a meghajtótengelyek számától, a szinkronizálási követelményektől, a vezérlő architektúrától, a kábel hosszától, a frissítési gyakoriságtól, a diagnosztikától és a rendszer általános összetettségétől függ.
A kétkerekű differenciálműves AMR már összehangolt vezérlést igényel.
Ha a robotnak egyenesen kell mozognia, a bal és a jobb keréknek megfelelő sebességviszonyokat kell fenntartania. Egy kanyar során a vezérlőnek folyamatosan be kell állítania az egyes kerekek sebességét a kívánt pályának megfelelően.
A négykerekű vagy többkerekű AMR további vezérlési kapcsolatokat vezet be.
Például egy robot használhatja:
Két független hajtókerék
Négy egymástól függetlenül vezérelt hajtott kerék
Négykerék differenciálmű
Mecanum kerekek
Omni kerekek
Több hajtás- és kormánymodul
A motoros csomópontok számának növekedésével a kommunikációs architektúra egyre fontosabbá válik.
Előfordulhat, hogy minden meghajtómodulnak fogadnia kell:
Célsebesség
Célpozíció
Gyorsítási vagy lassítási parancsok
Parancsok engedélyezése/letiltása
Irányinformációk
Vezérlési mód parancsai
Ezzel egyidejűleg a központi vezérlőnek szüksége lehet a következőkre:
A kerék tényleges sebessége
Pozíció visszajelzés
Motor áram
Hőmérséklet
Hibaállapot
A kódoló állapota
Kommunikációs állapot
A jól megtervezett kommunikációs hálózat lehetővé teszi, hogy ezek az adatcserék strukturált és kiszámítható módon történjenek.
Csábító úgy gondolni a kommunikációra, mint egy egyszerű módszerre parancsok küldésére a motornak.
Az AMR esetében ez több annál.
A kommunikációs hálózat hatékonyan köti össze a robot magas szintű navigációs rendszerét annak alacsony szintű mozgási rendszerével.
Az architektúra így nézhet ki:
Navigációs vezérlő → Mozgásvezérlő → Motorhálózat → Integrált hub szervomotorok
A navigációs rendszer határozza meg, hová menjen a robot.
A mozgásvezérlő ezt az objektívet kerékparancsokká alakítja.
Az egyes integrált szervomotorok végrehajtják ezeket a parancsokat, miközben valós idejű működési információkat adnak vissza.
Ez az elválasztás lehetővé teszi, hogy minden réteg egy adott feladatot hajtson végre.
A kommunikációs protokoll biztosítja a kapcsolatot ezen rétegek között.
A CAN-t (Controller Area Network) széles körben használják elosztott beágyazott vezérlőrendszerekben, mivel több elektronikus csomópont közötti kommunikációra tervezték.
Az AMR egy CAN hálózat segítségével több integrált szervomotort is csatlakoztathat egy központi vezérlőhöz.
Egy egyszerűsített architektúra így nézhet ki:
Fővezérlő → CAN-busz → Bal hajtómotor → Jobb meghajtómotor → További meghajtó csomópontok
Az egyik fontos előny a csökkentett pont-pont vezetékezés.
Ahelyett, hogy a központi vezérlő és minden motor között külön kommunikációs kapcsolat futna, több csomópont osztozhat egy közös busz architektúrán.
A CANopen a CAN-ra épít, és szabványosított magasabb szintű kommunikációs keretrendszert biztosít.
Az AMR alkalmazásokhoz a CANopen strukturált mechanizmusokat tud biztosítani:
Eszköz konfiguráció
Folyamat adatcsere
Paraméterkezelés
Állapotfigyelés
Hibakezelés
Hálózatkezelés
Ez különösen hasznossá teheti a CANopen-t, ha a robot több intelligens szervo csomópontot tartalmaz.
Vegyünk egy négykerekű AMR-t négy független integrált szervomotorral.
A vezérlőnek a következőket kell kezelnie:
Motor engedélyezési állapot
Célsebesség
Tényleges sebesség
A kódoló pozíciója
Jelenlegi
Hőmérséklet
Hiba állapot
A strukturált kommunikációs architektúra használata megkönnyíti ezeknek a paramétereknek a rendszerezését több csomópont között.
Ez különösen értékes az ismételhető robotplatformot fejlesztő OEM-gyártók számára.
A motor-csomópont architektúra meghatározása után további meghajtómodulok integrálhatók ugyanazzal a kommunikációs koncepcióval.
Az RS485 egy fizikai kommunikációs interfész, nem pedig egy teljes alkalmazásprotokoll.
Általában olyan protokollokkal használják, mint például a Modbus RTU.
Egyes kompakt AGV-k és AMR-ek számára az RS485 vonzó lehet, mert egyszerű, költséghatékony, és viszonylag hosszú kommunikációs távolságokra alkalmas a roboton belül.
Egy tipikus architektúra a következő lehet:
Robotvezérlő → RS485 → Motorvezérlő → Integrált szervomotor
A Modbus RTU segítségével a vezérlő definiált regisztereket tud olvasni és írni, amelyek olyan paramétereket tartalmaznak, mint például:
Sebesség parancsok
Pozíció parancsok
Működési állapot
Jelenlegi
Hőmérséklet
Riasztási kódok
Az RS485 alapú kommunikáció olyan rendszerek számára lehet praktikus, ahol a mozgásvezérlési követelmények mérsékeltek, és a vezérlő architektúrája már támogatja a Modbus-t.
A rendszertervezőknek azonban gondosan értékelniük kell a kommunikációs időzítést és a hálózat terhelését, ha több motorcsomópont osztozik ugyanazon a buszon.
Egyes AMR-ek szorosabb szinkronizálást igényelnek több mozgástengely között.
Ezekben az esetekben az EtherCAT jöhet szóba.
Az EtherCAT egy ipari Ethernet-alapú kommunikációs technológia, amelyet nagy teljesítményű valós idejű kommunikációra terveztek.
Többtengelyes mozgásrendszerek esetén szinkronizált kommunikációt tud biztosítani a központi vezérlő és az elosztott szervo csomópontok között.
Ez akkor lehet hasznos, ha az AMR megköveteli:
Pontos többkerék szinkronizálás
Gyors parancsfrissítések
Magas frekvenciájú visszacsatolás
Összehangolt mozgás
Fejlettebb elosztott vezérlés
Például egy független hajtómotort használó négykerekű robotnak szüksége lehet arra, hogy mind a négy kerékre következetesen reagáljon a gyorsítás és a fordulás során.
A kommunikációs architektúra különösen akkor válik fontossá, ha a robot mozgásvezérlője gyakori frissítéseket és pontos szinkronizálást igényel.
Ezeket a technológiákat nem szabad felcserélhető specifikációként kezelni.
Különböző szinteken működnek és különböző képességeket biztosítanak.
Technológia |
Tipikus szerep |
Lehetséges AMR használat |
|---|---|---|
TUD |
Kommunikációs busz |
Elosztott motor csomópontok |
CANopen |
Magasabb szintű CAN protokoll |
Szervo és mozgásvezérlés |
RS485 |
Fizikai kommunikációs felület |
Többeszközös soros kommunikáció |
Modbus RTU |
Soros protokoll |
Alapvető motorparaméterek és állapotvezérlés |
EtherCAT |
Ipari Ethernet protokoll |
Nagy teljesítményű szinkronizált mozgás |
A helyes választás a teljes vezérlési architektúrától függ, nem pedig attól, hogy melyik protokoll tűnik technikailag fejlettebbnek.
Előfordulhat, hogy egy kis beltéri AMR nem igényel ugyanazt a kommunikációs architektúrát, mint egy nagy sebességű ipari mobil robot, amely több szinkronizált tengellyel rendelkezik.
Az egyik fontos szempont, hogy a vezérlőnek milyen gyakran kell adatot cserélnie az egyes motorokkal.
Tegyük fel, hogy egy robotnak négy független hajtómotorja van.
Előfordulhat, hogy a vezérlőnek folyamatosan parancsokat kell küldenie és visszajelzést kell kapnia mind a négy motortól.
A szükséges kommunikációs teljesítmény a következőktől függ:
Csomópontok száma
Adatbájtok száma
Parancsok gyakorisága
Visszacsatolás gyakorisága
Hálózati rezsi
Szükséges szinkronizálás
A vezérlő feldolgozási sebessége
Ha a hálózat nem tudja elég gyorsan továbbítani az információt, előfordulhat, hogy a motorvezérlő rendszer nem a várt módon reagál.
Ez különösen fontos a gyors gyorsítást, a nagy sebességű utazást vagy a pontos pályakövetést igénylő alkalmazásoknál.
A jó kerékszinkronizáláshoz több rendszerelem együttműködése szükséges.
Ezek a következők:
Motor hardver
A motornak elegendő nyomatékot és fordulatszámot kell biztosítania.
Kódoló
A kódolónak használható visszajelzést kell adnia.
Szervo vezérlő
A vezérlőnek pontosan szabályoznia kell a motor viselkedését.
Kommunikációs hálózat
A parancsokat és a visszajelzéseket megbízhatóan kell kicserélni.
Mozgásvezérlő algoritmus
A központi vezérlőnek ki kell számítania a megfelelő kerékparancsokat.
Mechanikai rendszer
A kerékátmérő, a súrlódás, a terheléseloszlás és a hajtáslánc tűrése szintén befolyásolja a tényleges mozgást.
Ezért a gyors kommunikációs protokoll kiválasztása önmagában nem garantálja a pontos AMR mozgást.
A teljes mozgásvezérlő láncnak együtt kell működnie.
A késleltetés egy másik fontos tényező.
Ha a robot kerékparancsot küld, és jelentős késéssel kapja meg a megfelelő visszajelzést, akkor a mozgásvezérlő hatékonyan dolgozik a régebbi információkkal.
Egyes alkalmazások esetében ennek csekély gyakorlati hatása lehet.
A nagy teljesítményű pályavezérléshez azonban a kommunikációs késleltetés fontosabbá válhat.
A lehetséges hatások a következők:
Kevésbé reagáló sebességkorrekció
Csökkentett szinkronizálási pontosság
Késleltetett hibajelentés
Kevésbé pontos pályakövetés
Ezért a kommunikációs teljesítményt a motorvezérlő hurokkal együtt kell értékelni.
A megbízható AMR hajtásláncnak tudnia kell, ha valami nincs rendben.
Egy intelligens integrált szervomotor potenciálisan olyan állapotokat jelezhet, mint például:
Túláram
Túlmelegedés
Kódoló hiba
Túlfeszültség
Feszültségcsökkenés
Motor leállás
Kommunikációs veszteség
Vezérlő hiba
A központi vezérlő ezután megteheti a megfelelő lépéseket a robot rendszertervének megfelelően.
Például, ha az egyik hajtómotor kritikus hibát jelez, előfordulhat, hogy a robotnak meg kell állnia, ahelyett, hogy kiegyensúlyozatlan keréknyomatékkal folytatná a működést.
A kommunikációs protokoll ezért a robot diagnosztikai architektúrájának részévé válik.
Többmotoros rendszerben a vezérlőnek tudnia kell, hogy az egyes motorcsomópontok továbbra is kommunikálnak-e.
A hálózatkezelési mechanizmusok segíthetnek a kommunikációs hibák észlelésében.
Például a vezérlő figyelheti, hogy a motor továbbra is reagál-e a várt időintervallumon belül.
Ha egy motor csomópont nem kommunikál, a rendszer képes azonosítani a rendellenes állapotot, és végrehajtani egy előre meghatározott választ.
Ez különösen fontos az autonóm gépeknél, mert előfordulhat, hogy nincs olyan kezelő, aki folyamatosan felügyeli a hajtásláncot.
Egy jó protokoll nem tudja kompenzálni a rossz fizikai telepítést.
Az AMR kommunikációs vezetékek a következőket tapasztalhatják:
Folyamatos vibráció
Ismételt mozgás
Elektromágneses interferencia
Mechanikus hajlítás
Szűk beépítési helyek
Csatlakozó feszültség
Ezért a kábelt, a csatlakozót, az árnyékolást, a földelést és az útválasztást a mobil környezethez kell tervezni.
Az integrált agy szervomotorok esetében a csatlakozó helyzete különösen fontos.
A műszakilag megfelelő csatlakozó továbbra is mechanikai problémát okozhat, ha zavarja a kereket, az alvázat, a felfüggesztést vagy a mozgó alkatrészeket.
Ez az egyik oka annak, hogy az OEM-kábelek és csatlakozók testreszabása értékes lehet a kompakt AMR-gyártók számára.
Vegyünk egy négykerekű AMR-t négy egymástól függetlenül vezérelt, integrált agyszervomotorral.
Egy lehetséges architektúra a következő:
Központi mozgásvezérlő
↓
CANopen / EtherCAT / Egyéb ipari hálózat
↓
Bal első szervomotor
Első-jobb szervomotor
Bal hátsó szervomotor
Jobb hátsó szervomotor
Mindegyik motor saját sebesség- vagy helyzetparancsot kaphat, miközben visszajelzést küld a vezérlőnek.
A vezérlő ezután mind a négy kereket koordinálni tudja a robot mozgásmodelljének megfelelően.
Differenciálmű-hajtású rendszer esetén a bal és a jobb oldal eltérő célsebességet kaphat.
Mindenirányú platform esetén minden kerék eltérő sebességparancsot kaphat a kívánt transzlációs és forgó mozgás alapján.
Ez az a pont, ahol a kommunikáció közvetlenül kapcsolódik a jármű viselkedéséhez.
Az AMR protokolljának kiválasztásakor számos gyakorlati kérdéssel élhetünk.
Egy kétkerekű robotnak más hálózati követelményei vannak, mint a hatkerekűeknek.
A magasabb frissítési arány általában nagyobb követelményeket támaszt a hálózat teljesítményével szemben.
Ha több keréknek nagyon összehangolt mozgásra van szüksége, a szinkronizálási képességek fontosabbá válnak.
A motorprotokollnak kompatibilisnek kell lennie a robot meglévő vezérlő architektúrájával.
Ha a robotnak részletes valós idejű motorállapot- és hibainformációra van szüksége, a kommunikációs architektúrának támogatnia kell ezt a követelményt.
A szabványosított protokoll csökkentheti a kommunikációs és diagnosztikai funkciók kiépítéséhez szükséges erőfeszítéseket.
A kábel hossza, a csatlakozó kialakítása, az árnyékolás, az elvezetés és a mechanikai mozgás egyaránt számít.
A beépített kefe nélküli agy szervomotor kiválasztása előtt javasoljuk, hogy ellenőrizze:
Mely kommunikációs protokollok támogatottak?
Az interfész CAN vagy CANopen?
Mely CANopen objektumok érhetők el?
Milyen kommunikációs adatátviteli sebességek támogatottak?
Milyen EtherCAT kommunikációs funkciók állnak rendelkezésre?
Támogatott a szinkronmozgás?
Milyen visszacsatolási paraméterek olvashatók le?
Hogyan jelentik a motorhibákat?
Mi történik a kommunikáció megszakadása után?
Konfigurálhatók a csomópontazonosítók?
Testreszabhatók a kommunikációs paraméterek?
A kábelek és csatlakozók testreszabhatók?
Kapható-e kommunikációs protokoll kézikönyv?
Rendelkezésre áll-e mintamotor a vezérlőintegráció teszteléséhez?
Ezek a kérdések fontos integrációs részleteket fedhetnek fel, mielőtt a hajtáslánc a prototípus szakaszába lép.
A kommunikációt nem szabad utólagos gondolatként kezelni.
A motor elektromos és mechanikai jellemzői kiválóak lehetnek, de az integráció továbbra is nehézkessé válhat, ha a kommunikációs architektúra nem egyezik a robotvezérlővel.
Emiatt azt javasoljuk, hogy a következőket egy csomagként értékelje:
Motor + jeladó + szervovezérlő + kommunikációs protokoll + visszacsatolási adatok + mechanikus interfész
Ez a megközelítés világosabb képet ad a tényleges integrációs erőfeszítésről.
A többkerekű AMR-ek esetében a kommunikációs protokoll a hajtáslánc architektúrájának alapvető része.
Az integrált kefe nélküli agy szervomotorok számának növekedésével a robotnak megbízható módszerre van szüksége a parancsok elosztására, visszajelzések gyűjtésére, a kerék mozgásának szinkronizálására, a motor állapotának figyelésére és a hibák észlelésére.
A CAN/CANopen praktikus elosztott architektúrát biztosít számos kompakt mobil robot számára. Az RS485 a Modbus RTU-val egyszerűbb soros vezérlésű alkalmazásokhoz is illeszkedik, míg az EtherCAT akkor jöhet számításba, ha a rendszer nagy teljesítményű szinkronizált mozgást igényel.
A helyes választás a robot tényleges igényeitől függ.
Az OEM AGV és AMR gyártók számára a legjobb megoldás a kommunikációs protokoll, valamint a motor, a kódoló, a vezérlő és a robotvezérlő architektúra kiválasztása. Ha ezeket az elemeket egyetlen integrált rendszerként tervezik, a többkerekű koordináció könnyebben kezelhető, hibaelhárítás és méretezhető lesz a különböző mobil robotplatformokon.
A kompakt mobil robotok gyakran egyenáramú akkumulátorrendszerről működnek.
Az általános rendszerarchitektúrák akkumulátorfeszültségeket használhatnak, például:
24 V
36 V
48 V
A megfelelő feszültség a robot elektromos felépítésétől és teljesítményigényétől függ.
A magasabb rendszerfeszültség egy adott teljesítményszint mellett csökkentheti az áramerősséget, ami befolyásolhatja a kábel méretét, a csatlakozó kiválasztását, a hőteljesítményt és az elosztási veszteségeket.
A motor tényleges üzemi feszültségtartományának azonban meg kell egyeznie az akkumulátor rendszerével, beleértve a töltés és kisütés közbeni feszültségváltozásokat.
Ne válasszunk motort pusztán azért, mert a névleges feszültsége megegyezik az akkumulátor címkéjével.
A teljes feszültségtartományt ellenőrizni kell.
A hőteljesítmény az egyik legnehezebb mérnöki kihívás lehet, ha a motorokat kompakt alvázba szerelik.
Korlátozott légáramlás lehet a motor körül.
Ugyanakkor az AMR több órán keresztül folyamatosan működhet.
A hő származhat:
Motor réz veszteségek
Vezérlő veszteségek
Csapágysúrlódás
Sebességváltó veszteségek
Magas gyorsulási frekvencia
Folyamatos nagy nyomaték
Magas környezeti hőmérséklet
Korlátozott hőelvezetés
Emiatt a motor hőteljesítményét a tényleges munkaciklus alatt kell értékelnünk, ahelyett, hogy csak egy rövid ideig tartó laboratóriumi tesztre hagyatkoznánk.
A jó tervezés a következőket tartalmazhatja:
Hőmérséklet figyelés
Túlmelegedés elleni védelem
Áramkorlátozás
Termikus leértékelés
Megfelelő ház kialakítás
Hővezetés az alvázon keresztül
Az integrált motor, amely mechanikusan illeszkedik, de nem tudja megfelelően elvezetni a hőt, nem sikeres hajtáslánc-megoldás.
A szükséges IP-besorolás attól függ, hogy az AMR hol fog működni.
Egy tiszta beltéri raktárnak más környezeti követelményei vannak, mint egy olyan gyártóüzemnek, ahol por, nedvesség, kenőanyagok vagy tisztítófolyadékok lehetnek jelen.
Az ipari mobil robotok esetében a por és víz elleni védelem fontos beszerzési követelménysé válhat.
A végső specifikációnál figyelembe kell venni:
Padlótisztítási módszerek
Por expozíció
Nedvesség
Víz fröccsenése
Kerék szennyeződés
Kémiai expozíció
Üzemi hőmérséklet
A kiválasztott integrált hub szervomotornak a valós környezetnek megfelelő házzal és csatlakozó-konfigurációval kell rendelkeznie, ahelyett, hogy egyszerűen magas IP-besorolást választana az alkalmazás ismerete nélkül.
Egy agy szervomotor leegyszerűsítheti a kompakt AMR mechanikai felépítését.
A hagyományos hajtásrendszerek külön szerelési szerkezeteket igényelhetnek:
Motor
Sebességváltó
Kerék
Kódoló
Fék
Szervo meghajtás
Egy integrált hub-szerelvény konszolidálhatja ezeket a funkciókat.
Ez csökkentheti:
Telepítési hely
Mechanikus interfészek
Csatolások
Külső konzolok
Kábelvezetés
Az összeszerelés lépései
Ezenkívül megkönnyítheti a hajtáslánc szabványosítását a különböző robotmodelleknél.
Az OEM gyártók számára ez különösen akkor hasznos, ha több AMR platformot fejlesztenek közös meghajtóarchitektúrán.
Nem minden AMR-nek van szüksége motorfékre.
A rámpákkal, függőleges terhelésekkel, dokkoló mechanizmusokkal vagy biztonsággal kapcsolatos tartási követelményekkel kapcsolatos alkalmazásokhoz azonban szükség lehet rá.
A fék tartónyomatékot biztosíthat, ha a motor nem generál aktívan nyomatékot.
A fékezési lehetőség értékelésekor meg kell vizsgálnunk:
Tartási nyomaték
Fékfeszültség
Fék reakcióidő
Energiafogyasztás
Üzemi ciklus
Mechanikai integráció
Hibabiztos követelmények
A féket az általános biztonsági és mechanikai tervezés részeként kell kezelni, nem pedig egyszerűen egy másik motorspecifikációként.
A jobb kiválasztása Az integrált kefe nélküli agy szervomotor fontos lépés AGV, AMR, autonóm kocsi vagy más kompakt mobil robot fejlesztésekor. A motornak többet kell tennie, mint a kereket forgatni. Megfelelő nyomatékot kell biztosítania, szabályozott sebességet kell tartania, hatékonyan kell működnie akkumulátoros egyenáramú rendszerről, kommunikálnia kell a robotvezérlővel, és megbízhatóan kell működnie egy kompakt mechanikai térben.
Az OEM robotgyártók számára a kiválasztási folyamat még fontosabbá válik, mivel a motort gyakran közvetlenül az alváz architektúrába integrálják. A műszaki adatlapon megfelelőnek tűnő motor továbbra is problémákat okozhat a kerékmérettel, a hőteljesítményekkel, a vezetékekkel, a kommunikációval vagy a mechanikai telepítéssel kapcsolatban.
Ezért a kell értékelnünk teljes agy szervomotor-rendszert , ahelyett, hogy csak névleges teljesítményen alapuló modellt válasszunk.
Az első lépés a robot tényleges üzemi tömegének meghatározása.
A motorigényt ne csak az üres alváz felhasználásával számítsuk ki.
A teljes tömegnek tartalmaznia kell:
A robot tömege = alváz + akkumulátor + elektronika + érzékelők + mechanizmusok + maximális terhelhetőség
Például egy mobil robot, amely hasznos teher nélkül 40 kg-ot nyom, 70 kg-mal működhet teljesen megrakott állapotban.
A hajtásláncot a 70 kg-os üzemi állapotra kell tervezni, ha ez megfelel a tervezett maximális terhelésnek.
A súlyeloszlás változásait is figyelembe kell vennünk.
Az akkumulátor helyzete, a hasznos teher elhelyezkedése, az emelőszerkezetek és a kerekek elhelyezése megváltoztathatja az egyes kerekek által hordozott terhelést.
Ez különösen fontos a négykerekű AMR-eknél, mert előfordulhat, hogy a terhelés nem oszlik el egyenletesen mind a négy meghajtómodul között.
A nyomaték az egyik legfontosabb jellemző az agy szervomotor kiválasztásakor.
Az alapvető vonóerő számítás a következőképpen fejezhető ki:
F = ma + Fᵣ + Fg
Ahol:
F = szükséges vonóerő
m = robot teljes tömege
a = szükséges gyorsulás
Fᵣ = gördülési ellenállás
Fg = lejtő által okozott erő
A megfelelő keréknyomaték ezután a következőképpen becsülhető meg:
T = F × r
Ahol:
T = keréknyomaték
F = szükséges vonóerő
r = kerék sugara
Ez kiindulópontot ad a motor kiválasztásához.
Valós alkalmazásoknál figyelembe kell venni a mechanikai veszteségeket, a padlóviszonyokat, a kerékcsúszást, a hasznos teher változását, a gyorsulási követelményeket és a megfelelő mérnöki tartalékot is.
Ez a megkülönböztetés kritikus.
A folyamatos nyomaték határozza meg, hogy a motor képes-e fenntartani a szükséges terhelést normál működés közben.
A csúcsnyomaték határozza meg, hogy a motor képes-e kezelni az olyan rövid távú eseményeket, mint például:
Indulás
Gyors gyorsulás
Rámpán mászni
Keresztező padló egyenetlenségei
Hirtelen további teher cipelése
Az ideiglenes ellenállásból való kilábalás
A megfelelő folyamatos nyomatékkal, de nem elegendő csúcsnyomatékkal rendelkező motor normálisan működhet, de nehézségekbe ütközik a gyorsítás során.
Az AMR-ek esetében mindkét specifikációt ellenőrizni kell.
A kerék átmérője közvetlenül befolyásolja a hajtásláncot.
Egy nagyobb kerék javíthatja:
Távolság
Akadályátlépés
Padlórés teljesítmény
Menetminőség
A nagyobb kerék azonban megváltoztatja a keréknyomaték és a jármű tapadása közötti kapcsolatot is.
Egy kisebb kerék segíthet alacsonyabb profilú alváz kialakításában, és csökkentheti a nyomatékigényeket, de lehet, hogy kevésbé alkalmas egyenetlen padlóra vagy nagyobb akadályokra.
Integrált agy szervomotor esetén a kerék átmérőjét a következőkkel együtt kell kiválasztani:
A robot súlya
Szükséges sebesség
Szükséges nyomaték
Távolság
Alváz magasság
Akadálykövetelmények
A kerék nem egyszerűen a motorhoz erősített tartozék. Ez a hajtáslánc specifikációjának része.
A motor fordulatszámát a kívánt járműsebesség és kerékátmérő közül kell kiválasztani.
Az egyszerűsített kapcsolat a következő:
A jármű sebessége = kerék kerülete × kerék fordulatszáma
Például a kerék átmérőjének növelése növeli a fordulatonként megtett távolságot.
A maximális sebesség azonban nem lehet az egyetlen szempont.
Az AMR-ek gyakran jelentős időt töltenek azzal, hogy viszonylag alacsony sebességgel működnek, amikor:
Dokkolás
Fordulás
Pozíció korrekció
Szedés
Terhelés
Navigáció akadályok körül
A motornak ezért stabil vezérlést kell biztosítania a robot tényleges működési tartományában.
A magas maximális fordulatszám nem jelent automatikusan jobb AMR-teljesítményt.
Két azonos tömegű és maximális sebességű robot nagyon eltérő motort igényelhet, ha a gyorsulási követelményeik eltérőek.
Egy raktári szállítórobot fokozatosan felgyorsulhat.
Egy kompakt ipari AMR-nek gyors gyorsításra lehet szüksége az átviteli teljesítmény maximalizálása érdekében.
A nagyobb gyorsuláshoz nagyobb kerékerőre és ezért nagyobb motornyomatékra van szükség.
Meg kell határoznunk:
Célgyorsulás
Maximális gyorsulás
Lassulás
Vészleállítási követelmények
A gyorsulási események gyakorisága
Ezután a motor csúcsnyomaték-képességét össze kell hasonlítani ezekkel a követelményekkel.
A legtöbb kompakt AGV és AMR akkumulátorral működő egyenáramú rendszerről működik.
A gyakori architektúrák a következők lehetnek:
24 V
36 V
48 V
A motornak kompatibilisnek kell lennie az akkumulátorrendszer tényleges feszültségtartományával, nem csupán a névleges feszültségével.
Például egy 48 V-os rendszerként megjelölt akkumulátor feszültségingadozást tapasztal a töltés és a kisütés során.
Ezért ellenőriznünk kell:
Névleges feszültség
Minimális üzemi feszültség
Maximális üzemi feszültség
Csúcsáram
Folyamatos áram
A vezérlő feszültség tartománya
A motornak és a beépített vezérlőnek a megadott működési tartományon belül kell maradnia az akkumulátor teljes ciklusa alatt.
Az integrált agy szervomotornak megfelelő visszacsatolásra van szüksége a zárt hurkú vezérléshez.
A kódoló információt nyújt a motor vagy a kerék mozgásáról, lehetővé téve a vezérlő számára a sebesség és a pozíció szabályozását.
A kódoló kiválasztása befolyásolhatja:
Sebességszabályozás
Pozíció pontosság
Kerék szinkronizálás
Alacsony sebességű teljesítmény
Hibafelismerés
Navigációs ismételhetőség
A kétkerekű differenciálműves AMR esetében különösen fontos a visszajelzés mindkét kerékről.
A többkerekű platformok esetében a több hajtásmodul szinkronizált visszacsatolása még jelentősebbé válik.
A megfelelő kódoló specifikáció a robot mozgásvezérlési követelményeitől függ, nem pedig egyszerűen a legmagasabb elérhető felbontás kiválasztásától.
A motornak hatékonyan kell kommunikálnia a robot vezérlőjével.
A gyakori lehetőségek a következők:
TUD
CANopen
RS485
Modbus RTU
EtherCAT
A CANopen hasznos lehet elosztott szervo csomópontokhoz sok mobil robotban.
Az RS485 Modbus-szal egyszerűbb kommunikációs architektúrákhoz megfelelő lehet.
Az EtherCAT akkor jöhet szóba, ha a robotnak nagy teljesítményű szinkronizált többtengelyes vezérlésre van szüksége.
A helyes protokollnak egyeznie kell:
Motorok száma
Visszajelzési követelmények
Parancs frissítési sebesség
Szinkronizálási követelmények
Vezérlő kompatibilitás
Szoftver architektúra
Diagnosztikai követelmények
A kommunikációt a motorválasztás során kell figyelembe venni, nem pedig a mechanikai tervezés véglegesítése után.
A termikus teljesítmény különösen fontos a kompakt agymotoroknál.
Az AMR több órán keresztül is működhet hosszú hűtési időszak nélkül.
Ugyanakkor a motor légáramlása korlátozott lehet, mivel egy kis házba van beszerelve.
A hő a következőkből származhat:
Réz veszteségek
Vezérlő veszteségek
Sebességváltó veszteségek
Magas folyamatos nyomaték
Gyakori gyorsulás
Magas környezeti hőmérséklet
Ezért inkább a folyamatos üzemre vonatkozó előírásokat kell kérnünk, ne csak a csúcsteljesítményt nézzük.
A fontos paraméterek a következők:
Folyamatos nyomaték
Folyamatos áram
Maximális hőmérséklet
Hővédelem
Hőmérséklet figyelés
Ajánlott munkaciklus
Előfordulhat, hogy az a motor, amely rövid ideig lenyűgöző csúcsnyomatékot ad le, nem megfelelő a folyamatos AMR működéshez.
A szükséges védelmi szint a robot környezetétől függ.
Egy tiszta beltéri raktárnak más követelményei vannak, mint egy gyári padlónak, ahol a robot találkozhat:
Por
Víz
Olaj
Tisztító folyadékok
Nedvesség
Hőmérsékletváltozások
A környezetvédelem értékelésekor figyelembe kell venni a motorházat, a csatlakozókat, a kábeleket és a kerékszerelvényt.
Ipari mobil robotok esetében a megfelelő IP-besorolás segíthet megvédeni a hajtásrendszert a környezeti hatásoktól.
A tényleges szükséges minősítést a robot működési körülményei alapján kell meghatározni, nem pedig kizárólag marketing célokra.
Nem minden mobil robotnak van szüksége fékre.
A fék azonban fontos lehet, ha a robotnak bizonyos körülmények között meg kell tartania a pozícióját.
A lehetséges alkalmazások a következők:
Lejtős padlók
Emelő mechanizmusok
Függőleges terhelések
Dokkoló állomások
Biztonsággal kapcsolatos tartási funkciók
A fék értékelésekor ellenőriznünk kell:
Tartási nyomaték
Fékfeszültség
Válaszidő
Energiafogyasztás
Mechanikai integráció
Hibabiztos viselkedés
Üzemi ciklus
A féket integrálni kell a robot általános biztonsági és mechanikai kialakításába.
A kompakt AMR fejlesztés gyakran nagyon szigorú méretkorlátozásokkal jár.
A motor kiválasztása előtt ellenőriznünk kell:
Motor átmérő
Motor hossza
Kerék átmérője
Kerékszélesség
Szerelési lyukak
Beépítési mélység
Tengely konfiguráció
Csatlakozó helyzete
A kábel kimeneti iránya
Összeszerelés teljes tömege
Egy motor kiváló elektromos jellemzőkkel rendelkezhet, és akkor is alkalmatlan lehet, ha a rögzítési felület nem illeszkedik az alvázhoz.
Az ultrakompakt robotok esetében a mechanikai burkolatot a tervezési folyamat elején meg kell erősíteni.
Maga a motor is hozzájárul a jármű össztömegéhez.
Ez azért fontos, mert a hajtáslánc további tömege csökkentheti:
Teherbírás
Akkumulátor állóképesség
Gyorsulás
Energiahatékonyság
A mobil robotok esetében nem egyszerűen a maximális motorteljesítmény a cél.
Megfelelő egyensúlyt kell keresnünk a következők között:
Nyomaték + fordulatszám + súly + hatékonyság + fizikai méret
Ez egyre fontosabbá válik az akkumulátoros AMR-ek esetében, ahol minden kilogramm hatással van a rendszerszintű teljesítményre.
A motor hatékonysága befolyásolja az akkumulátor üzemidejét.
A valós energiaigény nem csak a motor névleges hatásfokától függ.
Meg kell fontolnunk:
A motor hatékonysága
A vezérlő hatékonysága
A sebességváltó hatékonysága
Működési sebesség
Profil betöltése
Gyorsulási frekvencia
Regeneratív viselkedés
Készenléti fogyasztás
A teljes műszakon keresztül folyamatosan működő AMR-nek jelentős haszna lehet a hatékony hajtásláncnak.
Az energiahatékonyságot ezért a robot tényleges munkaciklusa során kell értékelni, nem pedig egyetlen működési ponton.
Egy motor eltérően működhet a robot különböző munkaterhelései mellett.
Például:
Könnyű terhelés → nagy sebesség → rövid gyorsítás → hosszú utazási időszak
nagyon különbözik a következőktől:
Nagy terhelés → gyakori indítás → ismételt gyorsítás → gyakori leállás
A második alkalmazás sokkal nagyobb hő- és csúcsáram-igényt tud teremteni.
A jó kiválasztási folyamatnak ezért reprezentatív működési ciklust kell meghatároznia.
Ez a következőket foglalhatja magában:
Működési idő
Utazási távolság
Átlagsebesség
Maximális sebesség
Gyorsulási frekvencia
Terhelhetőség százalékos
Rámpa működés
Fordulási frekvencia
Stop/start frekvencia
Ez az információ lehetővé teszi a motorgyártó számára az alkalmazás pontosabb értékelését.
A nagyobb motornyomaték nem mindig jobb.
Ha a rendelkezésre álló keréknyomaték meghaladja a kerék és a padló vonóképességét, a kerék megcsúszhat.
A kerékcsúszás csökkentheti:
Pozíció pontosság
Navigációs pontosság
Gumiabroncs élettartama
Energiahatékonyság
A hajtásláncot ezért a tényleges tapadási viszonyokhoz kell igazítani.
A kerék anyaga, a padlófelület, a terheléseloszlás és a nyomatékszabályozás mind számít.
A precíz nyomaték- és fordulatszám-szabályozással rendelkező szervomotor segíthet a mozgásvezérlő rendszernek a kerék viselkedésének hatékonyabb kezelésében.
Egy integrált agy szervomotor tartalmazhatja a vezérlőt a motoregységen belül.
Meg kell értenünk, hogy valójában mit nyújt az integrált vezérlő.
A kérdések a következők lehetnek:
Támogatja a sebességszabályozást?
Támogatja a helyzetszabályozást?
Nyomatékszabályozás elérhető?
Beállíthatók a gyorsítási és lassítási paraméterek?
Az áramkorlátok módosíthatók?
Hibakódok elérhetőek?
Hőmérséklet-figyelést tartalmaz?
Testreszabhatók a vezérlési paraméterek?
Ezek a részletek jelentősen befolyásolhatják az AMR fő vezérlőjével való integrációt.
A szabványos termékek felgyorsíthatják a fejlesztést, de az OEM robotgyártóknak gyakran testreszabott konfigurációkra van szükségük.
A lehetséges testreszabási követelmények a következők:
Kerék átmérője
Motor teljesítmény
Áttételi arány
Szerelési méretek
Csatlakozó helyzete
Kábel hossza
Kódoló
Kommunikációs protokoll
Fék
Feszültség
Firmware paraméterek
Ház
A kompakt AMR-ek esetében a testreszabás különösen értékes lehet, mivel a mechanikai hely gyakran korlátozott.
A testreszabott csatlakozópozíció vagy szerelési minta néha szükségtelenné teheti a teljes ház újratervezését.
A laboratóriumi specifikációk fontosak, de a prototípus tesztelése továbbra is elengedhetetlen.
Ideális esetben a teljes hajtásláncot a következőkkel kell tesztelni:
A robot tényleges tömege
Maximális hasznos teher
Igazi akkumulátor
Valós kerék
Igazi kontroller
Tervezett kommunikációs hálózat
Várható padlófelület
A tesztelésnek értékelnie kell:
Kezdő teljesítmény
Gyorsulás
Fékezés
Folyamatos működés
Motor hőmérséklet
Jelenlegi fogyasztás
Kerék szinkronizálás
Kommunikációs stabilitás
Hiba helyreállítás
Akkumulátor állóképesség
Ez sokkal hasznosabb képet ad arról, hogy az integrált agy szervomotor hogyan fog viselkedni a végső AMR-ben.
Paraméter |
Amit ellenőriznünk kell |
|---|---|
A jármű teljes tömege |
Üres és teljesen megrakott |
Hasznos teher |
Maximális üzemi hasznos teher |
Kerék átmérője |
Mechanikai és teljesítménykövetelmények |
Folyamatos nyomaték |
Normál üzemi terhelés |
Csúcsnyomaték |
Gyorsulás és átmeneti terhelések |
Sebesség |
Normál és maximális menetsebesség |
Gyorsulás |
Szükséges járműreakció |
Feszültség |
Teljes akkumulátor működési tartomány |
Kódoló |
Visszajelzési követelmények |
Kommunikáció |
CAN, CANopen, RS485, Modbus, EtherCAT |
Hőteljesítmény |
Folyamatos üzemű képesség |
IP minősítés |
Környezeti követelmények |
Fék |
Tartási és biztonsági követelmények |
Méretek |
Komplett mechanikus boríték |
Súly |
Hatás a hasznos terhelésre és az akkumulátorra |
Hatékonyság |
Az akkumulátor üzemidejével kapcsolatos megfontolások |
Testreszabás |
OEM mechanikai és elektromos követelmények |
Tesztelés |
A prototípus érvényesítési követelményei |
A megfelelő integrált kefe nélküli agy szervomotor kiválasztása rendszerszintű megközelítést igényel.
Kezdjük a robot teljes tömegével, hasznos terhelésével, kerékátmérőjével, sebességével, gyorsulásával és működési környezetével. Innen tudjuk meghatározni a szükséges folyamatos és csúcsnyomatékot, az akkumulátorfeszültséget, a kódoló visszacsatolását, a kommunikációs protokollt, a hőteljesítményt, az IP minősítést és a mechanikai méreteket.
A kompakt AGV-k és AMR-ek esetében az integráció fontos előnyt jelent, mivel a motor, a vezérlő, a visszacsatolás és a kerék egyetlen kompakt hajtáslánc-modulként tervezhető.
A legjobb motor tehát nem feltétlenül a legerősebb vagy a legkisebb elérhető modell. Ez az, amelynek nyomatéka, sebessége, visszacsatolása, kommunikációja, termikus jellemzői, méretei és testreszabási lehetőségei megfelelnek a tényleges robot architektúrának.
Az OEM-gyártók számára az integrált motorszállítóval való korai együttműködés leegyszerűsítheti a prototípus-fejlesztést, a mechanikai integrációt, a kommunikáció tesztelését és az esetleges tömeggyártást is.
esetében Az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek nem mindig elegendő a szabványos motor kiválasztása a katalógusból. Ezek az autonóm mobil robotok szigorú korlátok között működnek az alváz mérete, a kerekek helyzete, az akkumulátor kapacitása, a hasznos teher, a szabad magasság, a vezetékek helye és a jármű teljes magassága tekintetében. A hagyományos AGV-ben jól működő hajtómotor továbbra is jelentős mechanikai vagy elektromos módosítást igényelhet, mielőtt egy kompakt mobil robothoz illeszkedne.
Itt válik fontossá az OEM testreszabása .
nál A JKONGMOTOR- az integrált motorfejlesztést a teljes mozgásrendszer szemszögéből közelítjük meg. Ahelyett, hogy a motort elszigetelt alkatrészként kezelnénk, megkerüljük az AGV vagy AMR tényleges követelményeit, beleértve a kerékméretet, a nyomatékot, a sebességet, a feszültséget, a jeladó visszacsatolását, a kommunikációt, a mechanikai méreteket, a kábelezést, a fékezést és a telepítési korlátokat..
A kompakt mobilrobot-gyártók számára ez a megközelítés különbséget tehet aközött, hogy egyszerűen találnak egy működő motort, és egy valóban a robothoz optimalizált hajtásláncot fejlesztenek ki.
Az űr az egyik legnagyobb kihívás egy ultrakompakt mobil robotban.
Előfordulhat, hogy az alváznak a következőkre van szüksége:
Akkumulátorcsomagok
Fő vezérlő
LiDAR
Fényképezőgépek
Biztonsági érzékelők
Vezeték nélküli kommunikációs modulok
Hasznos teher
Töltő alkatrészek
Emelő mechanizmusok
Motorvezérlők
Áramelosztás
Meghajtó motorok és kerekek
Ugyanakkor előfordulhat, hogy a robotnak elég alacsonyan kell maradnia ahhoz, hogy az állványok, polcok, kocsik vagy egyéb berendezések alatt mozogjon.
A hagyományos hajtáslánc értékes belső helyet foglalhat el, mivel a motor, a sebességváltó, a kódoló, a vezérlő és a vezetékek külön-külön is telepíthetők.
An az integrált kefe nélküli agy szervomotor csökkentheti ezt a bonyolultságot, de még egy integrált motor esetében is szükség lehet a testreszabásra, hogy illeszkedjen a pontos jármű architektúrához.
Ez az oka annak, hogy az OEM együttműködés értékessé válik a tervezési szakaszban.
Az ultrakompakt AMR projektek egyik első követelménye általában a mechanikus tér.
A rendelkezésre álló motorburok korlátozható a következők miatt:
Alváz szélessége
Alváz magasság
Tengelytávolság
Távolság
Az akkumulátor helye
Felfüggesztés elemei
Rakodótér
Érzékelő telepítés
Egy szabványos motornak lehet megfelelő nyomatéka, de rossz az átmérője vagy hossza.
Ahelyett, hogy a teljes robotot egy alkalmatlan motor köré terveznék, az OEM motorgyártó együttműködhet a robot gyártójával, hogy meghatározza a megfelelő mechanikai konfigurációt.
nál A JKONGMOTOR- a testreszabás a mobil robot tényleges mechanikai követelményeihez mérhető, segítve az OEM-ügyfeleket a motor természetesebb beépítésében az alvázba.
Agy szervomotor esetén a kerék szorosan kapcsolódik a hajtáslánc kialakításához.
A kerék átmérője befolyásolja:
A jármű sebessége
Kerék fordulatszám
Szükséges nyomaték
Távolság
Akadályátlépési képesség
Robot magasság
A kompakt AMR adott kerékátmérőt igényelhet, mivel az alvázat egy adott magasságra vagy tengelytávra optimalizálták.
Az OEM testreszabása segíthet a motor, a kerékagy-szerkezet, a kerékméretek és a szerelési felület összehangolásában , ahelyett, hogy a robotgyártót arra kényszerítené, hogy a teljes alvázat egy általános motorhoz igazítsa.
Ez különösen fontos a mobil robotoknál, ahol a kerék helyzete közvetlenül befolyásolja a navigációt és a mechanikai stabilitást.
Nem minden AGV-nek van szüksége azonos nyomatékra.
Egy kis kórházi szállítású AMR-nek nagyon eltérő követelményei vannak, mint egy nagy raktári robotnak.
A nyomatékkövetelmények a következőktől függenek:
A jármű össztömege
Hasznos teher
Meghajtott kerekek száma
Kerék átmérője
Gyorsulás
Lejtő
Gördülési ellenállás
Padlóviszonyok
Egyedi motormegoldást lehet kidolgozni a tényleges működési feltételek alapján.
A JKONGMOTOR-nál ez az alkalmazás-orientált megközelítés segíthet az OEM-ügyfeleknek abban, hogy elkerüljék a motor kiválasztását pusztán azért, mert a névleges teljesítménye megfelelőnek tűnik.
A cél az, hogy megfelelő kapcsolatot teremtsünk a folyamatos nyomaték, a csúcsnyomaték, a sebesség, a kerékátmérő és a munkaciklus között..
Az ultrakompakt AMR-ek gyakran gyors és ellenőrzött gyorsítást igényelnek.
A hajtáslánc a legnagyobb nyomatékigényét a következő esetekben tapasztalhatja:
Pihenésből kiindulva
Gyors gyorsulás
Hegymászó rámpák
Fordulás terhelés alatt
A gördülési ellenállás leküzdése
Maximális teherbírás
Ez azt jelenti, hogy a motor névleges teljesítménye önmagában nem ad elegendő információt.
A motort a folyamatos és a csúcsüzemi követelmények szerint is értékelni kell.
Egy OEM motorgyártó segíthet a megfelelő nyomaték- és áramjellemzők meghatározásában az aktuális alkalmazásnak megfelelően, ahelyett, hogy egyszerűen kiválasztaná a legközelebbi szabványos specifikációt.
Az akkumulátor architektúrája egy másik fontos szempont.
A kompakt AGV-k és AMR-ek általában egyenáramú akkumulátorrendszereket használnak, különböző platformokkal, amelyeket különböző feszültségszintekre terveztek.
A motornak és a beépített vezérlőnek a tényleges üzemi feszültségtartományt kell támogatnia, nem csak a névleges akkumulátorértéket.
Az OEM testreszabása a következőket foglalhatja magában:
Névleges feszültség
Üzemi feszültség tartomány
Jelenlegi határok
Gyorsulási áram
Regeneratív viselkedés
Kisfeszültségű védelem
A JKONGMOTOR-nál az elektromos specifikációkat a teljes mobil robot teljesítményarchitektúrával együtt lehet figyelembe venni.
Ez segít abban, hogy az integrált motor kompatibilis legyen az akkumulátorral és a vezérlővel, ahelyett, hogy a projekt későbbi szakaszában elektromos korlátozást jelentene.
A modern AMR-ek nagymértékben támaszkodnak a központi vezérlő és az egyes meghajtómodulok közötti kommunikációra.
A robot architektúrától függően a hajtáslánc a következőket használhatja:
TUD
CANopen
RS485
Modbus RTU
EtherCAT
Pulzus és irány
A kétkerekű differenciálműves AMR-nek viszonylag egyszerű kommunikációs követelményei lehetnek.
Egy négykerekű vagy többkerekű autonóm platform lényegesen nagyobb koordinációt igényelhet.
Előfordulhat, hogy minden egyes meghajtómodulnak célsebesség- vagy pozícióparancsokat kell kapnia a jelentéskészítés során:
Valós sebesség
A kódoló pozíciója
Jelenlegi
Hőmérséklet
Riasztás állapota
Kommunikációs állapot
Az OEM testreszabása segíthet az integrált szervomotor kommunikációs interfészének összehangolásában a robot meglévő vezérlési architektúrájával.
Ez különösen akkor hasznos, ha az ügyfél már rendelkezik meghatározott vezérlővel, szoftverplatformmal vagy kommunikációs protokollal.
A pontos visszacsatolás elengedhetetlen a zárt hurkú AMR mozgáshoz.
A kódoló lehetővé teszi a beépített szervovezérlőnek a motor mozgásának figyelését és a kerék fordulatszámának szabályozását.
Kompakt mobil robotok esetében a kódoló visszajelzése befolyásolhatja:
Egyenes vonalú pontosság
Fordító következetesség
Kerék szinkronizálás
Dokkolás
Pozíció korrekció
Alacsony sebességű vezérlés
A különböző robotplatformok eltérő visszacsatolási jellemzőket igényelhetnek.
Az OEM projektek ezért magukban foglalhatják a kódoló kiválasztását vagy konfigurálását a szükséges vezérlési felbontás és rendszerarchitektúra szerint.
Ez egy apró részlet, amely nagy hatással lehet a kompakt robotok integrációjára.
A szabványos motorkábel lehet:
Túl hosszú
Túl rövid
Nehezen irányítható
Rossz oldalra helyezve
Túl közel egy mozgó alkatrészhez
Az ultrakompakt ház nagyon kevés helyet hagy a kábelkezelésnek.
A JKONGMOTOR-nál az OEM testreszabása olyan gyakorlati telepítési részleteket is tartalmazhat, mint például:
Kábel hossza
Csatlakozó típusa
Csatlakozó tájolása
A kábel kimeneti iránya
Bekötési konfiguráció
Ez csökkentheti a szükségtelen kábelhurkok számát, és tisztábbá teheti a végső szerelvényt.
Nem minden mobil robotnak van szüksége fékre.
Egyes alkalmazásokhoz azonban szükség lehet mechanikus tartásra, amikor az áramellátás megszűnik, vagy ha a jármű lejtőn működik.
Az integrált fék a következők szerint jöhet szóba:
Tartási nyomaték
Fékfeszültség
Fékreakció
Energiafogyasztás
Üzemi ciklus
Biztonsági követelmények
Az OEM vásárlók számára, ha a fék a motorszerelvénybe van integrálva, leegyszerűsítheti a hajtásláncot, összehasonlítva egy külön fékező mechanizmus hozzáadásával.
A tényleges fékezési architektúrát mindig ellenőrizni kell a robot teljes biztonsági tervéhez képest.
Az ultrakompakt csomagolás újabb kihívást jelent: a hőelvezetést.
Egy mobil robot több órán keresztül is működhet, miközben ismételten gyorsít, lassít, fordul és szállít hasznos terhet.
A motor felmelegedését a következők okozhatják:
Réz veszteségek
Vezérlő veszteségek
Sebességváltó veszteségek
Nagy áramerősség
Ismételt gyorsítás
Folyamatos nyomaték
Előfordulhat, hogy a rövid bemutató alatt jól működő motor nem biztosít elegendő hőteljesítményt folyamatos működés közben.
Az OEM-fejlesztés ezért figyelembe veheti a tényleges munkaciklust, ahelyett, hogy a motort csak ideális körülmények között értékelné.
A JKONGMOTOR-nál a hővédelem és az alkalmazási követelmények az integrált motormegoldás részének tekinthetők.
A motor megfelelő nyomatékkal és fordulatszámmal rendelkezhet, de akkor is alkalmatlan lehet, ha nem telepíthető hatékonyan.
A fontos mechanikai interfészek a következők:
Szerelési lyukak
Csavar minta
Tengelyméretek
Kerékrögzítés
A ház méretei
Csatlakozó helyzete
Kábel kijárat
Mechanikus hézag
A testreszabott interfészek csökkenthetik a további konzolok, adapterek vagy mechanikai módosítások szükségességét.
Egy terméket tömeggyártásra előkészítő OEM-gyártó számára ez leegyszerűsítheti az összeszerelést és javíthatja a gyártás konzisztenciáját.
A motorgyártókkal való közvetlen együttműködés egyik fő előnye, hogy a robottervezés véglegesítése előtt meg lehet beszélni a mechanikai és elektromos követelményeket.
Egy tipikus OEM-fejlesztési folyamat a következő:
Alkalmazási követelmények → Motor kiválasztása → Mechanikai tervezés → Prototípus → Tesztelés → Optimalizálás → Tömeggyártás
A prototípus szakaszában a gyártó és a motor beszállítója értékelheti:
Nyomaték
Sebesség
Gyorsulás
Hőteljesítmény
Kommunikáció
Zaj
Rezgés
Kerék tapadás
Telepítés
Folyamatos üzemű működés
Ez a visszacsatolási hurok azonosítani tudja a problémákat, mielőtt a tervezés elérné a tömeggyártást.
A JKONGMOTOR az OEM-alkalmazások integrált mozgásvezérlő megoldásaira összpontosít, beleértve az ipari automatizáláshoz és mobil robotikához tervezett integrált szervo- és BLDC motorplatformokat.
Az AGV és AMR projektek esetében a megoldást az ügyfél tényleges hajtáslánc-igénye alapján lehet értékelni, nem pedig egyszerűen egy katalógusból kiválasztani egy szabványos motort.
A projekttől függően a testreszabás olyan területekre terjedhet ki, mint például:
Motor teljesítmény
Névleges feszültség
Nyomaték
Sebesség
Kerék integráció
Kódoló
Kommunikációs interfész
Sebességváltó
Fék
Szerelési szerkezet
Kábel és csatlakozó konfiguráció
Szabályozási paraméterek
Ez a megközelítés különösen fontos az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek esetében , ahol a mechanikai tér és az elektromos integráció gyakran szorosan összefügg.
Az OEM vásárlók számára a motorválasztás csak a kezdet.
A teljes fejlesztési folyamat magában foglalhatja:
Először meghatározzuk a robot teljes tömegét, hasznos terhelését, sebességét, gyorsulását, a kerék átmérőjét, az akkumulátor feszültségét, a munkaciklust és a környezeti feltételeket.
A motor, a kódoló, a sebességváltó, a kerék, a kommunikációs interfész és egyéb funkciók az alkalmazáshoz igazodnak.
A testreszabott motor a tényleges robot alvázba van integrálva.
A teljes hajtásláncot valósághű hasznos terhelés és üzemi körülmények között tesztelik.
A mechanikai, elektromos, termikus és szabályozási paraméterek a vizsgálati eredmények alapján állíthatók.
A terv jóváhagyása után a motorkonfiguráció szabványosítható a gyártáshoz.
Ez a folyamat segít áthidalni a szakadékot a laboratóriumi prototípus és a gyártásra kész AMR hajtáslánc között.
Minél kisebb lesz a robot, annál kisebb a tolerancia az összetevők közötti eltérésekkel szemben.
Egy nagy AGV-nek elegendő belső helye lehet egy külső vezérlő, további konzolok és extra vezetékek elhelyezéséhez.
Egy ultrakompakt AMR lehet, hogy nem.
Ez azt jelenti, hogy a testreszabás egyszerre több területen is értéket jelenthet:
Mechanikai integráció: A motor illeszkedik az alvázhoz, ahelyett, hogy az alvázat a motorhoz kényszerítené.
Elektromos integráció: A feszültség, áram, kódoló és kommunikációs jellemzők megfelelnek a robot architektúrájának.
Vezérlés integráció: A szervomotor kommunikál a meglévő mozgásvezérlővel.
Termikus integráció: A motor kiértékelése a tényleges munkaciklus szerint történik.
Gyártási integráció: A végső konfiguráció szabványosítható az ismételhető összeállításhoz.
Az integrált agy szervomotor projekt elindítása előtt javasoljuk, hogy készítse el a következő információkat:
Követelmény |
Megadandó információk |
|---|---|
Robot típus |
AGV, AMR, autonóm kocsi stb. |
Teljes tömeg |
Üres és teljesen megrakott |
Hasznos teher |
Maximális hasznos teher |
Kerékszám |
Meghajtott kerekek száma |
Kerék átmérője |
Szükséges vagy elérhető átmérő |
A jármű sebessége |
Normál és maximális sebesség |
Gyorsulás |
Szükséges gyorsítás |
Lejtő |
Maximális működési lejtő |
Akkumulátor |
Névleges és üzemi feszültség |
Kommunikáció |
CAN, CANopen, RS485, EtherCAT stb. |
Visszacsatolás |
A kódolókra vonatkozó követelmények |
Üzemi ciklus |
Folyamatos vagy szakaszos |
Környezet |
Beltéri, raktári, ipari stb. |
IP követelmény |
Szükséges védelmi szint |
Fék |
Kötelező vagy nem kötelező |
Méretek |
Maximális motorburok |
Kábel |
Hossz és csatlakozó követelmények |
Mennyiség |
Prototípus és becsült gyártási mennyiség |
Ezen információk korai megadása lehetővé teszi a motorszállító számára, hogy pontosabban értékelje az alkalmazást.
Az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek esetében az OEM-testreszabás nem csupán arról szól, hogy egy motort eltérjenek a szabványos termékektől . Arról van szó, hogy a hajtásláncot a tényleges robothoz kell igazítani.
A megfelelő integrált kefe nélküli agy szervomotornak illeszkednie kell a rendelkezésre álló helyhez, biztosítania kell a szükséges nyomatékot és sebességet, kommunikálnia kell a robotvezérlővel, megfelelő visszajelzést kell adnia, az akkumulátor feszültségtartományán belül kell működnie, kezelnie kell a hőt a folyamatos működés során, és tisztán kell integrálnia a kerékkel és az alvázzal.
segítségével A JKONGMOTOR az OEM-ügyfelek teljes integrált mozgásprojektként közelíthetik meg ezeket a követelményeket, a kezdeti alkalmazáselemzéstől és a motorkonfigurációtól a prototípus teszteléséig, az optimalizálásig és a gyártásig.
Az egyre kompaktabb AGV-ket és AMR-eket fejlesztő mobilrobot-gyártók számára ez az alkalmazásvezérelt megközelítés nagyobb rugalmasságot biztosít, mintha kizárólag a szabványos katalógusmotorokra hagyatkozna. Minél közelebb van a motor a robothoz, annál könnyebben optimalizálható a teljes jármű méret, hasznos teher, hatékonyság, megbízhatóság és gyártás szempontjából.
Vásárlás előtt kérjünk egyértelmű műszaki információkat, ne csak marketingleírás alapján értékeljük a terméket.
A fontos kérdések a következők:
Melyek a névleges és a legnagyobb nyomatékértékek?
Mekkora a folyamatos működési sebesség?
Milyen kerékátmérők állnak rendelkezésre?
Milyen akkumulátorfeszültség-tartományok támogatottak?
Milyen kódoló opciók állnak rendelkezésre?
Mely kommunikációs protokollok támogatottak?
Fék kapható?
Mi a motor IP besorolása?
Mi a folyamatos hőérték?
Milyen túlterhelési lehetőség áll rendelkezésre?
Mik a szerelési méretek?
Testreszabható a csatlakozó és a kábel konfigurációja?
Testreszabhatók a firmware paraméterek?
Milyen vizsgálatokat végeznek a szállítás előtt?
Tud-e a gyártó műszaki támogatást nyújtani a prototípus fejlesztése során?
Ezek a kérdések segítenek abban, hogy a motort a teljes AMR hajtáslánc részeként értékeljük, nem pedig elszigetelt motorként.
Az integrált és a hagyományos architektúra közötti választás a robottól függ.
A hagyományos rendszer rugalmasságot kínálhat, ha elegendő hely áll rendelkezésre a szekrényben, és ha a tervező a motort és a hajtáselektronikát fizikailag külön akarja tartani.
Az integrált hub szervo architektúra különösen vonzóvá válik, ha a robot prioritásokat állít fel:
Kompakt méretek
Csökkentett vezetékezés
Alacsonyabb telepítési bonyolultság
Moduláris hajtáslánc kialakítás
Elosztott motorvezérlés
Egyszerűsített összeszerelés
Helytakarékos csomagolás
A helyes választás a teljes rendszer architektúrától függ.
Az ultrakompakt robotok esetében azonban különösen értékes lehet az integrációban rejlő helytakarékosság.
A motor megerősítése előtt a következőket kell ellenőriznünk:
Kiválasztási tényező |
Mit kell ellenőrizni |
|---|---|
A jármű tömege |
Üres és teljesen megrakott súly |
Hasznos teher |
Maximális hasznos teher normál működés mellett |
Kerék átmérője |
Rendelkezésre álló hely és szükséges vonóerő |
Sebesség |
Normál és maximális menetsebesség |
Nyomaték |
Folyamatos és csúcsnyomaték |
Gyorsulás |
Szükséges indítási és átmeneti teljesítmény |
Feszültség |
Az akkumulátor teljes működési tartománya |
Visszacsatolás |
A kódoló típusa és felbontása |
Kommunikáció |
CANopen, CAN, RS485, EtherCAT stb. |
Termikus |
Folyamatos üzem és hőleadás |
Védelem |
IP minősítés és működési környezet |
Fék |
Tartási követelmények és biztonsági architektúra |
Méretek |
Motor, kerék, rögzítési és csatlakozóhely |
Vezeték |
Kábelhossz és csatlakozó konfiguráció |
Testreszabás |
OEM mechanikus és elektromos lehetőségek |
Tesztelés |
Prototípus és gyártás validálása |
Az integrált kefe nélküli agy szervomotor kiválasztása egy ultrakompakt AGV-hez vagy AMR-hez többre van szükség, mint a motor névleges teljesítményének a robothoz való illesztése.
Értékelnünk kell a teljes mozgásrendszert.
A nyomaték, a sebesség, a kerékátmérő, a hasznos teher, a gyorsulás, az akkumulátorfeszültség, az enkóder visszacsatolása, a kommunikációs protokoll, a hőteljesítmény, a védelmi szint, a mechanikai méretek és a fékezési követelmények mind befolyásolják, hogy a hajtáslánc megbízhatóan működik-e a terepen.
A kompakt, autonóm mobil robotok esetében az integráció praktikus módot jelenthet a hajtáslánc mennyiségének csökkentésére, a vezetékek egyszerűsítésére és egy tisztább mechanikai architektúra létrehozására. Ha a zárt hurkú visszacsatolást, a megfelelő kommunikációt, a hővédelmet és az OEM testreszabását kombinálják, az integrált kefe nélküli agy szervomotor rendkívül jól alkalmazkodó hajtásmodullá válhat a szűkös helyű mobil robotika számára.
A legmegbízhatóbb kiválasztási folyamat a robot tényleges működési követelményeivel kezdődik, és visszafelé halad a motor specifikációihoz. A nyomaték- és fordulatszám-követelmények kiszámításával, a teljes elektromos és termikus burok ellenőrzésével, a mechanikai integráció érvényesítésével és a hajtáslánc valós hasznos terhelési feltételek melletti tesztelésével csökkenthetjük az újratervezés kockázatát, és megbízhatóbb AMR platformot építhetünk fel.
Az OEM AGV és AMR gyártók számára a motort végül nem egyszerűen alkatrészként kell értékelni, hanem teljes mozgásvezérlő megoldásként, amelyet a robot mechanikai, elektromos és működési követelményei alapján terveztek..
Az OEM testreszabása lehetővé teszi, hogy a motor és a hajtásrendszer illeszkedjen a robot rendelkezésre álló helyéhez, hasznos terheléséhez, kerékméretéhez, feszültségéhez, nyomatékához, kommunikációs protokolljához és mechanikai interfészéhez. Az ultrakompakt AGV-k és AMR-ek esetében ezek a tényezők gyakran szigorúan korlátozottak, így előfordulhat, hogy egy szabványos motor nem illeszkedik a jármű felépítéséhez mechanikai vagy elektromos kompromisszumok nélkül.
Az alkalmazástól függően a testreszabás magában foglalhatja a motor méreteit, a kerék átmérőjét, a névleges és csúcsnyomatékot, az üzemi feszültséget, a fordulatszám-tartományt, a kódoló konfigurációt, a kommunikációs interfészt, a féket, a kábel hosszát, a csatlakozó típusát, a rögzítési szerkezetet, a védelmi szintet és a hővédelmet. Ezek az opciók lehetővé teszik a motor igazítását a tényleges AGV vagy AMR hajtáslánchoz.
Az integrált kefe nélküli agy szervomotor a motort, a visszacsatoló alkatrészeket és a hajtáselektronikát egy kompakt hajtásláncban egyesíti. Az OEM testreszabása tovább optimalizálhatja a motorházat, a kerékfelületet, a csatlakozó helyzetét és a szerelési méreteket. Ezzel csökkenthető a külső alkatrészek, a vezetékek, a konzolok és a szekrény helye egy kompakt mobil roboton belül.
Igen. Az integrált agy szervomotor különböző kerékátmérők és mechanikus interfészek köré tervezhető vagy konfigurálható. A kerék mérete befolyásolja a szükséges nyomatékot, a jármű sebességét, a gyorsulást, a hasmagasságot és a csomagolást, ezért a motor és a kerék kombinációját a teljes hajtáslánc követelményeinek megfelelően kell kiválasztani.
Igen. A motorplatformtól és a vezérlési architektúrától függően az integrált szervomotorok konfigurálhatók olyan kommunikációs interfészekkel, mint a CANopen, EtherCAT, RS485 vagy más ipari kommunikációs megoldások. A megfelelő interfész az AGV vagy AMR vezérlőtől, a szükséges szinkronizálástól, diagnosztikától és a rendszer architektúrától függ.
Az ultrakompakt motoroknak korlátozott fizikai helyük van a hőelvezetéshez. A folyamatos gyorsítás, emelkedés, nagy hasznos teherbírású működés, valamint az ismételt indítások és leállítások növelhetik a motor hőmérsékletét. A termikus testreszabás magában foglalhatja a motor tervezését, a védelmi beállításokat, a ház optimalizálását és a működési paramétereket, hogy segítsen fenntartani a megbízható teljesítményt a megadott munkaciklus alatt.
Igen. A kódoló kiválasztása a robot pozicionálási, sebességszabályozási, szinkronizálási és visszacsatolási követelményeihez illeszthető. Az alkalmazástól függően az ügyfelek megadhatják a kódoló típusát, a felbontást, a visszacsatolási interfészt és a mozgásvezérlő rendszer által igényelt egyéb visszacsatolási jellemzőket.
A testreszabás kiterjedhet a szerelési méretekre, a tengely- vagy agyszerkezetekre, a karima interfészekre, a csavarmintázatokra, a kerék rögzítésére, a kábelkimenetekre, a csatlakozók helyzetére és a motor teljes méretére. A mechanikai testreszabás különösen akkor hasznos, ha a motornak egy meglévő AGV alvázhoz vagy egy újonnan tervezett kompakt hajtáslánchoz kell illeszkednie.
Az OEM-lekérdezésnek általában tartalmaznia kell a jármű tömegét, a maximális hasznos terhet, a kerékátmérőt, a célsebességet, a gyorsulást, a lejtőképességet, az akkumulátorfeszültséget, a munkaciklust, a szükséges nyomatékot, a rendelkezésre álló telepítési helyet, a kommunikációs protokollt, a jeladóra vonatkozó követelményeket, a fékkövetelményeket és a környezeti feltételeket. Ezen paraméterek megadása segíti a motorgyártót a megfelelő hajtáslánc hatékonyabb kiválasztásában vagy fejlesztésében.
Igen. A JKONGMOTOR integrált mozgásvezérlő megoldásokat kínál, amelyek testreszabhatók AGV és AMR alkalmazásokhoz. A projekttől függően a testreszabás kiterjedhet a motor teljesítményére, a mechanikai méretekre, a kerékintegrációra, a kódolóra, a kommunikációra, a kábelekre és a csatlakozókra, a fékre, a hővédelemre és a hajtáslánc egyéb követelményeire. A tipikus OEM-folyamat magában foglalhatja a műszaki értékelést, a motortervezést, a prototípus-fejlesztést, a tesztelést és a kötegelt gyártást.
