超小型 AGV および AMR に最適な一体型ブラシレス ハブ サーボ モーターを選択するにはどうすればよいですか?

超小型 AGV と AMR は 、倉庫、工場、病院、小売施設、研究室、その他のスペースに制約のある環境向けのモバイル ロボットの設計方法を変えています。モーター、ギアボックス、外部ドライブ、配線、制御電子機器用の十分なスペースがある従来の自律移動ロボットとは異なり、超小型プラットフォームは、はるかに小さな機械的エンベロープ内で同じ重要な動作機能を提供する必要があります。

そのため、駆動システムが特に重要になります。

多くのコンパクトなモバイル ロボットでは、 一体型ブラシレスハブサーボモーター モーター、駆動電子機器、フィードバック システム、ホイールを 1 つのコンパクトなアセンブリに組み合わせることができます。いくつかの個別のコンポーネントを中心にドライブトレインを設計する代わりに、ホイールに統合された駆動モジュールを中心にモーション システムを構築できます。

しかし、適切なハブ サーボ モーターの選択は、単に適合する最小のモーターを選択するだけの問題ではありません。

車輪の直径、定格トルク、ピークトルク、車両重量、積載量、加速度、動作速度、バッテリー電圧、制御プロトコル、フィードバック精度、熱性能、保護定格、機械的設置、ブレーキ要件、デューティサイクルを考慮する必要があり ます。.

このガイドでは、超小型 AGV および AMR の主な選択要素を説明し、実際のシステム設計の観点から統合ブラシレス ハブ サーボ モーターを評価する方法を示します。

超小型AGV、AMRとは何ですか?

超小型 AGV および AMR は、従来の移動プラットフォームでは設置が困難な場所で動作するように設計された自律移動ロボットです。

典型的なアプリケーションには次のようなものがあります。

• 小型倉庫搬送ロボット

• 棚から人へのピッキングロボット

• 病院搬送ロボット

• 研究室用輸送プラットフォーム

• 小売在庫ロボット

• 小型検査ロボット

• 工場用資材運搬ロボット

• 自動カート

• アンダーラック AMR

• 狭通路移動ロボット

• 小型荷物搬送ロボット

• コラボレーション可能なモバイルプラットフォーム

決定的な特徴は、単にロボット全体のサイズではありません。ドライブトレインは、非常に制限された機械スペース内に収まる必要もあります。

たとえば、コンパクトな AMR では、バッテリー、コントローラー、センサー、通信電子機器、昇降機構、ペイロードに十分な内部容積を残しつつ、駆動輪をシャーシ内に配置する必要がある場合があります。

1ミリも重要です。

モーター、ギアボックス、エンコーダー、外部サーボドライブ、ブレーキ、大型ワイヤーハーネスを備えた従来のアーキテクチャでは、かなりのスペースを消費する可能性があります。これが、 一体型ハブ サーボ モーターが 小型モバイル ロボットにとって魅力的な理由の 1 つです。

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一体型ブラシレスハブサーボモーターが小型モバイルロボットに適合する理由

コンパクトな AGV および AMR に は、大型の自動運転車とは大きく異なるドライブトレイン要件があります。ロボットが狭い通路、ラックの下、人の周り、または限られたシャーシの範囲内で動作する必要がある場合、すべてのコンポーネントが不必要なスペースを消費することなく有用な機能を提供する必要があります。

ここで、 統合されたブラシレスハブサーボモーターが 実用的な利点を提供できます。

個別のブラシレス モーター、ギアボックス、ホイール、エンコーダー、外部サーボ ドライブを使用する代わりに、統合されたハブ サーボ モーターにより、これらの機能のいくつかを 1 つのコンパクトなドライブ モジュールに組み合わせることができます。このアーキテクチャは、配線を削減し、バッテリー、コントローラー、センサー、昇降機構、ペイロード用の貴重な内部スペースを解放しながら、機械的統合を簡素化できます。

一体型ブラシレスハブサーボモーターとは何ですか?

統合されたブラシレス ハブ サーボ モーターは、中心に構築されたホイールドライブ アセンブリです 閉ループ制御を備えたブラシレス DC モーターを。設計によっては、モーター モジュールにホイール、ギアボックス、エンコーダー、コントローラー、通信インターフェイス、ブレーキ、保護機能が統合される場合があります。

モーターはホイール位置に直接取り付けられているため、ドライブトレインがシャーシのよりコンパクトな部分になります。

一般的な統合ハブ サーボ システムには次のものが含まれます。

• ブラシレスDCモーター

• サーボコントローラー

• エンコーダフィードバック

• 車輪

• 減速機

• CANまたはCANopen通信

• RS485 またはその他の制御インターフェイス

• 過電流保護

• 過熱保護

• オプションの電磁ブレーキ

正確な構成はロボットの要件によって異なりますが、基本的な考え方は同じです。つまり、 より多くのドライブトレイン機能をホイール モジュール自体に移動します。.

小型モバイルロボットに異なるドライブアーキテクチャが必要な理由

従来の移動ロボットのドライブトレインでは、シャーシ内に取り付けられ、機械的な伝達コンポーネントを介してギアボックスと車輪に接続されたモーターを使用する場合があります。

このアーキテクチャは、ロボットに十分な内部スペースがある場合にうまく機能します。

超小型 AMR にはそうでない場合がよくあります。

シャーシは以下に対応する必要がある場合があります。

• バッテリーパック

• メイン制御基板

• ライダー

• カメラ

• 安全センサー

• 無線通信機器

• リフト機構

• ペイロードコンパートメント

• 充電ハードウェア

• モーターコントローラー

• 配電コンポーネント

ドライブトレインが大量の内部スペースを占有すると、他のシステムで使用できる容積が減少します。

統合されたハブ サーボ モーターは、駆動機能の多くをホイール側に移動することで、この配置を変更します。

これにより、車両全体のアーキテクチャがより柔軟になる可能性があります。

1. コンパクトな機構設計

最も明白な利点は スペース効率です.

従来のシステムでは、モーター、ギアボックス、エンコーダー、および駆動電子機器を個別に取り付ける場所が必要になる場合があります。

統合されたハブ モーターは、これらの機能を 1 つのアセンブリに組み合わせることができます。

小型 AMR の場合、これにより機械設計が簡素化され、駆動輪の周囲に必要なスペースの量が削減されます。

これは、ロボットに次の機能がある場合に特に役立ちます。

• 低いシャーシ高さ

• 狭いボディ

• 限られた内部幅

• 小さなホイールベース

• コンパクトな電子機器コンパートメント

これらのアプリケーションでは、比較的少量の機械スペースを節約するだけでも、最終的なロボット設計に大きな違いをもたらす可能性があります。

2. 外部配線の削減

配線は、移動ロボットの設計において過小評価されることがよくあります。

従来のアーキテクチャでは、モーター、エンコーダー、外部ドライブに個別の電源ケーブルと信号ケーブルが必要になる場合があります。これらのケーブルは、常に振動、加速度、ステアリングの動き、機械的干渉を受ける可動機械の中を通って配線する必要があります。

統合されたサーボモーターにより、ホイールの周りに必要な外部接続の数を減らすことができます。

アーキテクチャに応じて、外部インターフェイスは次のように簡略化される場合があります。

• 直流電源

• コミュニケーション

• 制御信号または I/O 信号

これにより、ケーブルの配線がすっきりし、シャーシ内に取り付ける必要があるコンポーネントの数が減ります。

コンパクトな AMR の場合、ケーブルの数が減ることで、組み立てやメンテナンスも容易になります。

3. バッテリーと積載物のためのより多くの内部スペース

移動ロボットにとって、内部空間は直接的な機能的価値を持ちます。

ドライブトレイン アーキテクチャが小型であれば、より大きなバッテリー、追加のセンサー、またはより多くのペイロードを搭載できる余地が生まれる可能性があります。

これにより、重要な設計上の関係が生まれます。

ドライブトレインの設置面積が小さい → 使用可能なシャーシ容積が大きい → パッケージングの柔軟性が高い

たとえば、AMR メーカーは、ロボットの外形寸法を大きくするのではなく、追加のスペースを使用してバッテリ容量を増やすことができます。

別のメーカーが同じスペースを使用してペイロードコンパートメントを拡大する可能性があります。

最適な使い方はロボットの用途によって異なります。

4. 閉ループモーション制御

一体型ブラシレスハブサーボモーターは、単なるモーター付きホイールではありません。

サーボ アーキテクチャは、フィードバック ベースのモーション コントロールを提供します。

エンコーダはモーション情報をコントローラに継続的に提供するため、システムは開ループ モータ システムよりも正確に速度と位置を調整できます。

正確なホイールの動きが以下に影響するため、これは AMR にとって重要です。

• 直線移動

• 回転精度

• ドッキング

• 位置決め

• パスフォローイング

• ホイール同期

• 低速移動

ディファレンシャル駆動 AMR の場合、左右の車輪の関係が特に重要です。

一方の車輪が他方の車輪よりも常に速く回転すると、ロボットは意図した軌道から徐々に逸脱する可能性があります。

閉ループ制御は、負荷、摩擦、動作条件の変動を補償するのに役立ちます。

5. 低速制御の向上

小型の移動ロボットは比較的低速で動作することが多いです。

倉庫ロボットはラックに近づくときにゆっくりと移動することがあります。病院搬送ロボットには、人の周囲でのスムーズな動きが必要な場合があります。コンパクトな検査ロボットは、機器の近くに配置する際に制御された動作を必要とする場合があります。

適切に構成されたサーボ モーターは、ロボットの動作範囲全体にわたって安定した速度調整を提供できます。

これは、次のような場合に特に役立ちます。

• ドッキング

• 位置補正

• 旋回

• 狭い通路での移動

• 障害物回避

• 駅アプローチ

• ペイロードの調整

目的は単に高回転数を達成することではありません。

目的は、 動作範囲全体にわたってホイールの動作を予測可能にすることです。.

6. 簡素化されたマルチホイールコーディネーション

多くの AMR は、独立して制御される 2 つ以上の駆動輪を使用します。

統合されたサーボ モジュールを使用すると、各ホイールに独自のローカル モーター制御とフィードバックを持たせることができます。

中央ロボット コントローラーは、産業用通信ネットワークを通じて個々の駆動モジュールを調整できます。

システムによっては、次のものを使用する場合があります。

• できる

• CANopen

• RS485

• Modbus

• EtherCAT

この分散型アーキテクチャにより、個別のモーター制御の長い配線の必要性が軽減されます。

また、ドライブトレインをよりモジュール化することもできます。

ロボットの製造元は、シャーシの寸法や積載量が異なる複数の車両プラットフォームで同じ基本駆動モジュールを使用できる場合があります。

7. 薄型 AMR のより優れたパッケージング

一部の AMR は、ラック、棚、カート、パレットの下で動作するように設計されています。

これらの用途では、ロボットの高さが設計上の重要な制約となる可能性があります。

従来のドライブトレインでは、モーターとトランスミッションのためにかなりの垂直スペースが必要となる場合があります。

ハブ スタイルのアーキテクチャにより、駆動アセンブリをホイールの周囲に配置できるため、設計者は薄型のドライブトレインを開発できます。

これは、車輪の直径、サスペンション、シャーシ構造、バッテリーの高さ、センサーの配置によって最終的な車両の寸法が決定されるため、ロボットがより低い位置にあることを自動的に保証するものではありません。

ただし、 車輪一体型の駆動アーキテクチャにより、薄型ロボットの設計の自由度が高まります。.

8. 機械伝達コンポーネントの削減

従来のドライブトレインには、次のようないくつかの機械的インターフェイスが含まれる場合があります。

モーター → カップリング → ギアボックス → シャフト → ホイール

各インターフェイスには、追加のアセンブリ要件と潜在的な公差に関する考慮事項が導入されます。

統合されたハブ サーボ アーキテクチャにより、このチェーンを簡素化できます。

典型的な概念は次のようになります。

統合サーボドライブ → ホイール

製品の設計によっては、ハブ アセンブリ内にギアボックスを組み込むこともできます。

外部の機械的インターフェイスを減らすと、組み立てが簡素化され、位置合わせの要件が軽減される可能性があります。

これは、モバイル ロボットを大量に生産している OEM メーカーにとって特に役立ちます。

9. モジュール式ドライブトレイン開発の容易化

AMR メーカーが 1 台のロボットだけを永久に開発することはほとんどありません。

企業は最終的に次のものを生産する可能性があります。

• 小型倉庫 AMR

• 中ペイロード AMR

• 棚移動ロボット

• 検査ロボット

• 病院用ロボット

• 自律型カート

モジュラーモータープラットフォームは、この製品開発戦略をサポートできます。

バージョンが異なると、使用するものが異なる場合があります。

• モーター出力レベル

• 車輪径

• ギア比

• エンコーダ構成

• 通信プロトコル

• 取り付けインターフェース

これにより、メーカーはモーターの仕様をさまざまなロボット プラットフォームに適応させながら、一貫したドライブトレインのコンセプトを維持することができます。

10. 熱管理はモジュールの一部として設計可能

コンパクトなロボットには空気の流れが限られています。

そのため、熱設計が特に重要になります。

統合モーターは、ピーク電力だけではなく、ロボットの実際のデューティ サイクルに従って評価する必要があります。

重要なパラメータには次のものがあります。

• 連続トルク

• ピークトルク

• 連続電流

• ピーク電流

• モーター効率

• コントローラーの効率

• 周囲温度

• 動作時間

• 放熱経路

適切に設計された 統合されたハブ サーボ システムには、 温度監視と保護を組み込むことができます。

これは、厳しい動作条件下での過度の熱ストレスを防ぐのに役立ちます。

ただし、ロボットのシャーシ自体も放熱経路の一部になる可能性があるため、機械設計と熱設計を合わせて考慮する必要があります。

11. バッテリー駆動の移動ロボットに最適

コンパクト AGV および AMR は通常、バッテリー駆動です。

したがって、ドライブトレインはパフォーマンスとエネルギー消費のバランスをとる必要があります。

ブラシレス モーター アーキテクチャは効率的な動作を提供し、サーボ制御は実際の動作要件に応じてトルクと速度を調整できます。

以下を含む完全なバッテリー システムに従って、正しいモーターを選択する必要があります。

• 公称バッテリー電圧

• 最低動作電圧

• 最大充電電圧

• 連続電流

• ピーク電流

• バッテリー容量

• 動作デューティサイクル

公称電圧がバッテリーのラベルと一致するという理由だけでモーターを選択しないでください。

電圧範囲全体が統合コントローラと互換性がある必要があります。

12. 最新の AMR コントローラーの柔軟な通信

最新の AMR は分散制御アーキテクチャを使用することがよくあります。

メイン コントローラーはナビゲーション、位置特定、障害物回避、およびタスク管理を処理し、モーター モジュールはローカル モーション コントロールを処理します。

したがって、統合されたサーボ モーターは、分散モーション制御ノードとして機能できます。

たとえば、コントローラーは次のコマンドを送信できます。

• 目標速度

• 目標位置

• 方向

• 加速度

• 減速

モーターモジュールは、自身のフィードバックと保護状態を継続的に監視しながらコマンドを実行できます。

この責任の分割により、制御アーキテクチャ全体をよりクリーンにすることができます。

13. 保護機能によりシステムの信頼性が向上

移動ロボットは、予期せぬ状況が発生する可能性のある環境で動作します。

駆動モーターには次のような問題が発生する可能性があります。

• 突然の積載量の変化

• 車輪の詰まり

• 過度の加速

• 周囲温度が高い

• バッテリー電圧が低い

• 機械抵抗

• 通信の中断

統合された保護機能により、動作状態を監視し、異常な状態に対応できます。

モーターのアーキテクチャに応じて、利用可能な機能には次のようなものがあります。

• 過電流保護

• 過電圧保護

• 不足電圧保護

• 過熱保護

• エンコーダの故障検出

• 通信障害検出

• 失速保護

正確な機能は、常にメーカーの技術文書と照合して確認する必要があります。

14. コンパクトなロボット設計には OEM カスタマイズが重要

すべての AMR が標準カタログモーターを使用できるわけではありません。

コンパクトなシャーシ設計には、多くの場合、特定の機械的および電気的インターフェイスが必要です。

OEM のカスタマイズには以下が含まれる場合があります。

• ホイールサイズ

• 取付穴

• モーター寸法

• ギア比

• ケーブル長

• コネクタの種類

• コネクタの位置

• エンコーダの解像度

• 通信プロトコル

• ブレーキ構成

• 定格電圧

• トルク特性

これは、モーターがホイール構造に直接組み込まれている場合に特に重要です。

取り付け寸法のわずかな変更が、シャーシ、サスペンション、車輪の位置、およびロボット全体の形状に影響を与える可能性があります。

したがって、機械的および電気的なカスタマイズをサポートできるメーカーと協力することで、開発プロセスを簡素化できます。

一体型ブラシレスハブサーボモーターの評価方法

比較する場合 コンパクト AGV および AMR 用のハブ サーボ モーターでは、公称モーター出力を超えたものに目を向ける必要があります。

実際の評価には以下を含める必要があります。

一体型ハブ サーボ モーターが現実的な選択となるのはどのような場合ですか?

統合されたブラシレスハブサーボモーターは、ロボットが以下を必要とする場合に特に適しています。

コンパクトなドライブトレイン:

モーターと制御機能は最小限のスペースを占める必要があります。

閉ループホイール制御:

ロボットには正確な速度と車輪の同期が必要です。

分散モーションコントロール:

複数のドライブ モジュールが中央コントローラーと通信する必要があります。

簡素化された配線:

設計チームは、外部モーターとエンコーダーのケーブル配線を削減したいと考えています。

薄型パッケージング:

ロボットはラックやその他の構造物の下で動作する必要があります。

OEM の柔軟性:

ドライブトレインには、カスタマイズされた機械的または電気的インターフェースが必要です。

電池駆動:

モーターは、定義された DC 電圧アーキテクチャ内で効率的に動作する必要があります。

コンパクト AGV および AMR 設計者向けの最終考慮事項

一体型ブラシレスハブサーボモーターの価値は、単にモーターを小型化するだけではありません。

本当の利点は 統合です.

モーター、ホイール、フィードバック、ドライブエレクトロニクス、通信、オプション機能をコンパクトなモジュールに組み合わせることで、ドライブトレインを個別のコンポーネントの集合ではなく、完全なモーションコントロールユニットとしてアプローチできます。

超小型 AGV および AMR の場合、これにより機械的なパッケージングが簡素化され、配線の複雑さが軽減され、分散制御がサポートされ、バッテリー、センサー、ペイロード コンパートメント、およびその他のロボット機能の設計の自由度が高まります。

正しい選択は実際のアプリケーションによって異なります。 車両重量、積載量、ホイール直径、トルク、速度、加速度、バッテリー電圧、エンコーダーフィードバック、熱性能、通信プロトコル、IP定格、機械的寸法をすべて評価する必要があります。 モーターを完成させる前に、

したがって、OEM モバイル ロボット開発の場合、最も有用なハブ サーボ モーターは、必ずしも最小または最も強力なモデルであるとは限りません。これは、完全な機械的、電気的、および制御特性がロボットの実際の動作要件に適合するモデルです。

最初の選択要素: ロボットの重量と積載量

ハブサーボモーターを選択する前に、実際の輪重を計算する必要があります。

システムの重量はシャーシだけではありません。

次のことを考慮する必要があります。

総移動質量 = ロボットシャーシ + バッテリー + 電子機器 + ペイロード + 機械付属品

100 kg のペイロードを運ぶように設計されたロボットには、30 kg の検査ロボットとは大幅に異なるドライブトレインが必要になる場合があります。

動的荷重も考慮する必要があります。

発進、停止、方向転換、スロープを登る、床の隙間を越える、荷を積んだプラットフォームで加速する場合、必要な車輪トルクが一時的に増加することがあります。

このため、連続車両重量のみでモータを選定すると、十分な性能が得られない場合があります。

より有用なアプローチは、次の両方を評価することです。

• 連続トルク

• ピークトルク

連続トルクによって、通常の走行中にモーターが確実に動作できるかどうかが決まります。

ピークトルクは、ロボットが加速、始動、過渡負荷、その他の厳しい動作条件に対処できるかどうかを決定します。

モーターを選択する前にホイールトルクを計算してください

ホイールトルクは、AGV または AMR ドライブトレインにとって最も重要な仕様の 1 つです。

簡略化されたトラクション計算は次のことから始めることができます。

F = ma + フロリング + フグレード + 加速

どこ：

• F は必要な牽引力です

• m は車両の総質量です

• a は加速度です

• フロリングと は転がり抵抗のことです

• Fgrade は 傾斜によって生じる力です

ホイールトルクは以下から推定できます。

T = F × r

どこ：

• T はホイールトルクです

• F は必要な牽引力です

• r は有効車輪半径です

この計算は、駆動輪の数と実際の荷重分布と組み合わせる必要があります。

また、理論上の要件に正確に合わせてモーターのサイズを決めるのではなく、技術的なマージンを考慮する必要もあります。

モーターが利用可能な最大トルクで継続的に動作している場合、床の状態の変化、積載量の変動、バッテリー電圧の低下、温度変化、または機械的摩擦の影響を受ける余地はほとんどありません。

車輪径はモーターの選択に大きく影響します

ホイール直径は、初期のドライブトレイン設計時に見落とされることがよくあります。

車輪を大きくすると、床の小さな凹凸を乗り越えるロボットの能力が向上しますが、一定の牽引力に必要なトルクも増加します。

ホイールを小さくすると、必要なホイール トルクが軽減され、シャーシの高さを低く抑えることができますが、敷居、隙間、平らでない床、またはランプを通過するときに制限が生じる可能性があります。

したがって、超小型 AMR の場合、ホイール直径は次の間の妥協点となります。

• シャーシの高さ

• 地上高

• 必要トルク

• 最高速度

• 障害物乗り越え能力

• 機械的梱包

• ホイールの耐久性

ハブモーターは、ホイールを独立したコンポーネントとして扱うのではなく、ホイールと一緒に選択する必要があります。

正しい定格速度とピーク速度を選択してください

ロボットの速度要件はアプリケーションによって大きく異なります。

倉庫の搬送ロボットでは比較的高い移動速度が必要になる場合がありますが、病院のロボットではスムーズな低速動作が優先される場合があります。

超小型 AMR は、低速での動作に多くの時間を費やすこともあります。

したがって、最大 RPM だけを見るのではなく、動作範囲全体を調べる必要があります。

重要な質問には次のようなものがあります。

• 必要な最高速度はどれくらいですか?

• 通常の動作速度はどれくらいですか?

• ロボットは非常に低速でどの程度スムーズに移動する必要がありますか?

• ロボットはどれくらいの頻度で加減速しますか?

• モーターは長時間の高速運転が必要ですか?

• ホイールには減速機が必要ですか?

優れた統合サーボ ソリューションは、ロボットの実際の動作範囲全体にわたって安定した速度調整を提供する必要があります。

閉ループフィードバックは正確な AMR 動作に不可欠です

ブラシレス モーター自体は、多くの自律移動ロボットに必要なレベルの動作制御を提供しません。

正確な速度および位置制御のためには、フィードバックが重要です。

統合されたハブ サーボ モーターは、エンコーダーを使用して、リアルタイムのローターまたはホイール情報をコントローラーに提供できます。

これにより、次のような機能が有効になります。

• 閉ループ速度制御

• 位置フィードバック

• 正確なホイール同期

• 制御された加速

• 減速制御

• ストール検出

• エラー監視

• ディファレンシャルドライブの調整

二輪ディファレンシャル駆動 AMR の場合、両輪からの正確なフィードバックが特に重要です。

左右の車輪が指令された関係を維持していない場合、ロボットは直線移動中に方位のずれが発生する可能性があります。

これは、ナビゲーションの精度、ドッキング、位置決め、および繰り返されるパスの実行に影響を与える可能性があります。

多輪 AMR では通信プロトコルが重要

多輪 AMR (自律移動ロボット) は、単に複数のモーターを備えた車両ではありません。各駆動輪は、ロボットがスムーズに加速、回転、停止し、計画された軌道をたどることができるように、適切なタイミングでコマンドに応答し、実際の動作状態を報告し、他の車輪と調整する必要があります。

このため、通信ネットワークはドライブトレインの重要な部分となります。

を選択すると、 AMR にはブラシレス ハブ サーボ モーターが統合されているため、トルク、速度、ホイール直径、モーター出力以外にも目を向ける必要があります。通信インターフェイスは、モーターがどのようにコマンドを受信し、フィードバックを返し、障害を報告し、協調動作に参加するかを決定します。

ロボットのアーキテクチャに応じて、 CAN、CANopen、RS485、Modbus RTU、EtherCATなどのプロトコル が考慮されます。正しい選択は、ドライブ軸の数、同期要件、コントローラーのアーキテクチャ、ケーブルの長さ、更新速度、診断、およびシステム全体の複雑さによって異なります。

ホイールの数が増えるとコミュニケーションがより重要になる理由

二輪ディファレンシャル駆動 AMR にはすでに協調制御が必要です。

ロボットが直進する必要がある場合、左右の車輪は適切な速度関係を維持する必要があります。旋回中、コントローラーは希望の軌道に従って各ホイールの速度を継続的に調整する必要があります。

四輪または多輪 AMR では、追加の制御関係が導入されます。

たとえば、ロボットは次のものを使用できます。

• 2つの独立した駆動輪

• 独立して制御される 4 つの駆動輪

• 四輪ディファレンシャルドライブ

• メカナムホイール

• オムニホイール

• 複数のドライブおよびステアリングモジュール

モーターノードの数が増加するにつれて、通信アーキテクチャの重要性が増します。

各ドライブ モジュールは以下を受け取る必要がある場合があります。

• ターゲット速度

• 目標位置

• 加速または減速コマンド

• コマンドの有効化/無効化

• 道順情報

• 制御モードコマンド

同時に、中央コントローラーは以下を受信する必要がある場合があります。

• 実際の車輪速度

• 位置フィードバック

• モーター電流

• 温度

• 障害ステータス

• エンコーダのステータス

• 通信状態

適切に設計された通信ネットワークにより、これらのデータ交換が構造化された予測可能な方法で行われるようになります。

通信はモーションコントロールシステムの一部です

通信を、単にモーターにコマンドを送信する方法として考えてしまいがちです。

AMR の場合、それはそれ以上です。

通信ネットワークは、ロボットの高レベルのナビゲーション システムと低レベルのモーション システムを効果的に接続します。

アーキテクチャは次のようになります。

ナビゲーションコントローラー → モーションコントローラー → モーターネットワーク → 統合ハブサーボモーター

ナビゲーション システムはロボットがどこへ行くべきかを決定します。

モーション コントローラーは、その目標をホイール コマンドに変換します。

個々の統合サーボ モーターは、リアルタイムの動作情報を返しながらこれらのコマンドを実行します。

この分離により、各層が特定のタスクを実行できるようになります。

通信プロトコルは、これらの層間の接続を提供します。

分散型 AMR モーター制御用の CAN および CANopen

CAN (コントローラー エリア ネットワーク) は、複数の電子ノード間の通信用に設計されたため、分散組み込み制御システムで広く使用されています。

AMR は、CAN ネットワークを使用して、複数の統合サーボ モーターを中央コントローラーに接続できます。

簡略化されたアーキテクチャは次のようになります。

メインコントローラー → CAN バス → 左ドライブモーター → 右ドライブモーター → 追加ドライブノード

重要な利点の 1 つは、ポイントツーポイント配線が削減されることです。

中央コントローラーから各モーターへの個別の通信接続を実行する代わりに、複数のノードが共通のバス アーキテクチャを共有できます。

CANopen は CAN 上に構築され、標準化された高レベルの通信フレームワークを提供します。

AMR アプリケーションの場合、CANopen は次の構造化メカニズムを提供できます。

• デバイス構成

• プロセスデータ交換

• パラメータ管理

• 状態監視

• 障害処理

• ネットワーク管理

これにより、CANopen はロボットに複数のインテリジェント サーボ ノードが含まれている場合に特に役立ちます。

CANopen が多輪ロボットに役立つ理由

4 つの独立した統合サーボ モーターを備えた 4 輪 AMR を考えてみましょう。

コントローラーは以下を管理する必要がある場合があります。

• モーター有効ステータス

• ターゲット速度

• 実際の速度

• エンコーダの位置

• 現在

• 温度

• 障害状態

構造化された通信アーキテクチャを使用すると、複数のノード間でこれらのパラメータを簡単に編成できます。

これは、再現可能なロボット プラットフォームを開発している OEM メーカーにとって特に価値があります。

モーターノードアーキテクチャが定義されると、同じ通信コンセプトを使用して追加のドライブモジュールを統合できる可能性があります。

RS485 および Modbus RTU

RS485 は、完全なアプリケーション プロトコルではなく、物理的な通信インターフェイスです。

などのプロトコルでよく使用されます。 Modbus RTU.

一部のコンパクトな AGV および AMR にとって、RS485 はシンプルでコスト効率が高く、ロボット内の比較的長い通信距離に適しているため魅力的です。

典型的なアーキテクチャは次のとおりです。

ロボットコントローラー → RS485 → モーターコントローラー → 一体型サーボモーター

Modbus RTU を使用すると、コントローラは次のようなパラメータを含む定義済みレジスタを読み書きできます。

• 速度コマンド

• 位置コマンド

• 稼働状況

• 現在

• 温度

• アラームコード

RS485 ベースの通信は、モーション コントロール要件が中程度で、コントローラ アーキテクチャがすでに Modbus をサポートしているシステムでは実用的です。

ただし、複数のモーター ノードが同じバスを共有する場合、システム設計者は通信タイミングとネットワーク負荷を慎重に評価する必要があります。

高性能モーション制御のための EtherCAT

一部の AMR では、複数の動作軸間のより厳密な同期が必要です。

このような場合には、 EtherCAT を検討できます。

EtherCAT は、高性能リアルタイム通信用に設計された産業用 Ethernet ベースの通信テクノロジです。

多軸モーション システムの場合、中央コントローラと分散サーボ ノード間の同期通信を提供できます。

これは、AMR で次のことが必要な場合に役立ちます。

• 正確なマルチホイール同期

• 高速コマンド更新

• 高周波フィードバック

• 協調動作

• より高度な分散制御

たとえば、独立した駆動モーターを使用する 4 輪ロボットでは、加速時と旋回時に 4 つの車輪すべてが一貫して応答する必要がある場合があります。

ロボットのモーション コントローラーが頻繁な更新と正確な同期を必要とする場合、通信アーキテクチャが特に重要になります。

CAN 対 CANopen 対 RS485 対 EtherCAT

これらのテクノロジーを互換性のある仕様として扱うべきではありません。

これらはさまざまなレベルで動作し、さまざまな機能を提供します。

正しい選択は、どのプロトコルが技術的により高度であるかではなく、完全な制御アーキテクチャに依存します。

小型の屋内 AMR には、複数の同期軸を備えた高速産業用移動ロボットと同じ通信アーキテクチャは必要ない場合があります。

通信更新速度が重要

重要な考慮事項の 1 つは、コントローラーが各モーターとデータを交換する必要がある頻度です。

ロボットに 4 つの独立した駆動モーターがあるとします。

コントローラーはコマンドを送信し、4 つのモーターすべてから継続的にフィードバックを受信する必要がある場合があります。

必要な通信パフォーマンスは次の要素によって決まります。

• ノード数

• データバイト数

• 指令周波数

• フィードバック頻度

• ネットワークのオーバーヘッド

• 必要な同期

• コントローラーの処理速度

ネットワークが十分な速さで情報を配信できない場合、モーター制御システムは期待どおりに応答しない可能性があります。

これは、急速な加速、高速移動、または正確な軌道追跡を伴うアプリケーションでは特に重要です。

ホイールの同期はモーター以外にも依存します

ホイールを良好に同期するには、いくつかのシステムコンポーネント間の連携が必要です。

これらには次のものが含まれます。

モーターハードウェア

モーターは十分なトルクと速度を提供する必要があります。

エンコーダ

エンコーダは使用可能なフィードバックを提供する必要があります。

サーボコントローラー

コントローラーはモーターの動作を正確に制御する必要があります。

通信ネットワーク

コマンドとフィードバックは確実に交換される必要があります。

モーションコントロールアルゴリズム

中央コントローラーは適切なホイール コマンドを計算する必要があります。

機械系

ホイールの直径、摩擦、荷重分散、ドライブトレインの許容差も実際の動きに影響します。

したがって、高速通信プロトコルを選択するだけでは、正確な AMR モーションは保証されません。

モーションコントロールチェーン全体が連携して動作する必要があります。

通信遅延がロボットの動作に影響を与える可能性がある

レイテンシも重要な要素です。

ロボットがホイール コマンドを送信し、大幅な遅延の後に対応するフィードバックを受信した場合、モーション コントローラーは効率的に古い情報を使用して動作しています。

一部のアプリケーションでは、これは実際的な影響をほとんど与えない可能性があります。

ただし、高性能の軌道制御の場合、通信遅延がより重要になる可能性があります。

潜在的な影響には次のようなものがあります。

• 速度補正の応答性が低い

• 同期精度の低下

• 障害報告の遅延

• 軌道追跡の精度が低い

このため、通信パフォーマンスをモーター制御ループと一緒に評価する必要があります。

障害検出は重要な通信機能です

信頼性の高い AMR ドライブトレインは、何か問題が発生したときにそれを認識する必要があります。

インテリジェントな統合サーボ モーターは、次のような状態を報告できる可能性があります。

• 過電流

• 過熱

• エンコーダの故障

• 過電圧

• 不足電圧

• モーターストール

• コミュニケーションロス

• コントローラの故障

その後、中央コントローラーはロボットのシステム設計に従って適切なアクションを実行できます。

たとえば、1 つの駆動モーターが重大な障害を報告した場合、ロボットはホイール トルクのバランスが崩れた状態で動作を続けるのではなく、停止する必要がある場合があります。

したがって、通信プロトコルはロボットの診断アーキテクチャの一部になります。

ハートビートとノードの監視

マルチモーター システムでは、コントローラーは各モーター ノードがまだ通信しているかどうかを認識する必要があります。

ネットワーク管理メカニズムは、通信障害の検出に役立ちます。

たとえば、コントローラーは、モーターが予想される時間間隔内で応答し続けるかどうかを監視できます。

モーターノードが通信を停止した場合、システムは異常状態を特定し、事前定義された応答を実行できます。

ドライブトレインを継続的に監視するオペレーターが存在しない可能性があるため、これは自律型マシンにとって特に重要です。

通信ケーブルの設計は依然として重要

優れたプロトコルでは物理的な設置が不十分であることを補うことはできません。

AMR 通信配線では次のような問題が発生する可能性があります。

• 連続振動

• 繰り返しの動き

• 電磁妨害

• 機械曲げ

• 狭い設置スペース

• コネクタ応力

したがって、ケーブル、コネクタ、シールド、接地、配線はモバイル環境向けに設計する必要があります。

統合ハブ サーボ モーターの場合、コネクタの位置は特に重要です。

技術的に適切なコネクタであっても、ホイール、シャーシ、サスペンション、または可動コンポーネントと干渉すると、機械的な問題が発生する可能性があります。

これが、 OEM ケーブルとコネクタのカスタマイズが コンパクト AMR メーカーにとって価値がある理由の 1 つです。

四輪 AMR の通信アーキテクチャ

4 つの独立して制御される統合ハブ サーボ モーターを備えた 4 輪 AMR を考えてみましょう。

考えられるアーキテクチャは次のとおりです。

セントラルモーションコントローラー

↓

CANopen / EtherCAT / その他の産業用ネットワーク

↓

フロント左サーボモーター

フロント右サーボモーター

後部左サーボモーター

後部右サーボモーター

各モーターは、コントローラーにフィードバックを返しながら、独自の速度または位置コマンドを受信できます。

その後、コントローラーはロボットの動作モデルに従って 4 つの車輪すべてを調整できます。

差動駆動システムの場合、左側と右側で異なる目標速度を受け取る場合があります。

全方向性プラットフォームの場合、各車輪は、必要な並進運動および回転運動に基づいて異なる速度コマンドを受け取る場合があります。

ここでは、コミュニケーションが車両の挙動に直接関係します。

適切な通信プロトコルを選択する方法

AMR のプロトコルを選択する際には、いくつかの実践的な質問を使用できます。

1. モーターノードはいくつ必要ですか?

二輪ロボットには、六輪プラットフォームとは異なるネットワーク要件があります。

2. コマンドはどのくらいの頻度で更新する必要がありますか?

一般に、更新レートが高くなると、ネットワーク パフォーマンスに対する要求が高くなります。

3. 同期はどのくらい重要ですか?

複数の車輪が高度に調整された動作を必要とする場合、同期機能がより重要になります。

4. メインコントローラーは何をサポートしていますか?

モーター プロトコルは、ロボットの既存のコントローラー アーキテクチャと互換性がある必要があります。

5. どのような診断情報が必要ですか?

ロボットが詳細なリアルタイムのモーターステータスと障害情報を必要とする場合、通信アーキテクチャはその要件をサポートする必要があります。

6. ソフトウェア開発はどの程度まで許容されますか?

標準化されたプロトコルにより、通信および診断機能の構築に必要な労力を軽減できます。

7. 物理的な配線要件は何ですか?

ケーブルの長さ、コネクタの設計、シールド、配線、機械的な動作がすべて重要です。

OEM バイヤーは統合サーボ モーター メーカーに何を質問すべきですか?

統合ブラシレスハブサーボモーターを選択する前に、以下を確認することをお勧めします。

• どの通信プロトコルがサポートされていますか?

• インターフェースはCANですか?CANopenですか?

• どの CANopen オブジェクトが利用可能ですか?

• どのような通信ボーレートがサポートされていますか?

• どのようなEtherCAT通信機能が利用可能ですか?

• 同期モーションはサポートされていますか?

• どのようなフィードバックパラメータを読み取ることができますか?

• モーターの故障はどのように報告されますか?

• 通信が失われた後はどうなりますか?

• ノード ID は設定できますか?

• 通信パラメータはカスタマイズできますか?

• ケーブルやコネクタはカスタマイズ可能ですか?

• 通信プロトコルのマニュアルはありますか?

• コントローラーの統合テストにサンプルモーターを利用できますか?

これらの質問により、ドライブトレインが試作段階に入る前に重要な統合の詳細が明らかになる可能性があります。

モーターの選択時に通信を考慮する必要がある理由

コミュニケーションを後回しにしてはいけません。

モーターの電気的および機械的仕様は優れている可能性がありますが、通信アーキテクチャがロボット コントローラーと一致しない場合は、統合が依然として困難になる可能性があります。

このため、以下を 1 つのパッケージとして評価することをお勧めします。

モーター + エンコーダー + サーボコントローラー + 通信プロトコル + フィードバックデータ + メカニカルインターフェース

このアプローチにより、実際の統合作業をより明確に把握できます。

最終的なポイント

マルチホイール AMR の場合、通信プロトコルはドライブトレイン アーキテクチャの基本的な部分です。

統合されたブラシレス ハブ サーボ モーターの数が増加するにつれて、ロボットにはコマンドの配信、フィードバックの収集、車輪の動きの同期、モーターの状態の監視、および障害の検出を行うための信頼できる方法が必要になります。

CAN/CANopen は、 多くの小型移動ロボットに実用的な分散アーキテクチャを提供できます。 Modbus RTU を備えた RS485 は、 より単純なシリアル制御アプリケーションに適していますが、 EtherCATを検討できます。 システムが高性能の同期動作を必要とする場合は

正しい選択はロボットの実際の要件によって異なります。

OEM AGV および AMR メーカーにとって、最適なアプローチは、モーター、エンコーダー、コントローラー、ロボット制御アーキテクチャーと合わせて通信プロトコルを選択することです。これらの要素が 1 つの統合システムとして設計されると、複数の車輪の調整が管理、トラブルシューティング、およびさまざまなモバイル ロボット プラットフォーム間での拡張が容易になります。

バッテリー電圧はロボットのアーキテクチャに一致する必要があります

小型移動ロボットは直流バッテリーシステムで動作することが多いです。

一般的なシステム アーキテクチャでは、次のようなバッテリ電圧が使用される場合があります。

• 24V

• 36V

• 48V

正しい電圧は、ロボットの電気アーキテクチャと電力要件によって異なります。

システム電圧が高くなると、特定の電力レベルでの電流を減らすことができ、ケーブルのサイズ、コネクタの選択、熱性能、配電損失に影響を与える可能性があります。

ただし、モーターの実際の動作電圧範囲は、充電および放電中の電圧変動も含めてバッテリー システムと一致する必要があります。

公称電圧がバッテリーのラベルと一致するという理由だけでモーターを選択すべきではありません。

完全な電圧範囲を確認する必要があります。

コンパクトハブモーターでは熱管理が重要です

モーターをコンパクトなシャーシ内に取り付ける場合、熱性能はエンジニアリング上の最も困難な課題の 1 つになる可能性があります。

モーター周囲の空気の流れが制限される可能性があります。

同時に、AMR は長時間連続して動作する可能性があります。

熱は以下から発生します。

• モーターの銅損

• コントローラーの損失

• ベアリングの摩擦

• ギアボックスの損失

• 高い加速周波数

• 連続高トルク

• 周囲温度が高い

• 熱放散の制限

このため、短時間の実験室テストのみに依存するのではなく、実際のデューティ サイクルの下でモーターの熱性能を評価する必要があります。

優れた設計には次のものが含まれます。

• 温度監視

• 過熱保護

• 電流制限

• 熱ディレーティング

• 適切な筐体設計

• シャーシを通る熱伝導

機械的に適合しても熱を適切に放散できない統合モーターは、ドライブトレイン ソリューションとしては成功しません。

倉庫および産業環境の侵入保護

必要な IP 定格は、AMR が動作する場所によって異なります。

清潔な屋内倉庫には、ほこり、湿気、潤滑剤、洗浄液が存在する可能性がある製造施設とは異なる環境要件があります。

産業用移動ロボットの場合、塵や水からの保護が重要な購入要件となる場合があります。

最終仕様では以下を考慮する必要があります。

• 床の掃除方法

• 粉塵暴露

• 湿度

• 水しぶき

• ホイールの汚れ

• 化学物質への曝露

• 動作温度

選択した統合ハブ サーボ モーターは、アプリケーションを理解せずに単に高い IP 定格を選択するのではなく、実際の環境に適したエンクロージャとコネクタ構成を備えている必要があります。

機械的な統合が最大の利点の 1 つ

ハブ サーボ モーターにより、コンパクトな AMR の機械的アーキテクチャを簡素化できます。

従来のドライブ システムでは、次の場合に別個の取り付け構造が必要になる場合があります。

• モーター

• ギアボックス

• 車輪

• エンコーダ

• ブレーキ

• サーボドライブ

統合されたハブ アセンブリにより、これらの機能を統合できます。

これにより、以下を削減できます。

• 設置スペース

• メカニカルインターフェース

• カップリング

• 外部ブラケット

• ケーブルの配線

• 組み立て手順

また、さまざまなロボット モデル間でドライブトレインを標準化することも容易になります。

OEM メーカーにとって、これは、共通のドライブ アーキテクチャに基づいて複数の AMR プラットフォームを開発する場合に特に役立ちます。

ブレーキ要件は個別に評価する必要がある

すべての AMR にモーター ブレーキが必要なわけではありません。

ただし、スロープ、垂直荷重、ドッキング機構、または安全関連の保持要件を伴うアプリケーションでは、必要となる場合があります。

ブレーキは、モーターがトルクをアクティブに生成していないときに、保持トルクを提供できます。

ブレーキのオプションを評価するときは、次の点を検討する必要があります。

• 保持トルク

• ブレーキ電圧

• ブレーキ応答時間

• 消費電力

• デューティサイクル

• 機械的統合

• フェールセーフ要件

ブレーキは、単にモーターの別の仕様ではなく、全体的な安全性と機械設計の一部として扱う必要があります。

適切な一体型ブラシレスハブサーボモーターの選択方法

右を選択する 統合されたブラシレス ハブ サーボ モーターは、 AGV、AMR、自律型カート、またはその他の小型モバイル ロボットを開発する際の重要なステップです。モーターはホイールを回転させる以上のことを行う必要があります。十分なトルクを提供し、制御された速度を維持し、バッテリー駆動の DC システムから効率的に動作し、ロボット コントローラーと通信し、コンパクトな機械スペース内で確実に動作する必要があります。

OEM ロボット メーカーにとって、モーターはシャーシ アーキテクチャに直接統合されることが多いため、選択プロセスはさらに重要になります。仕様書では適切に見えるモーターでも、ホイールのサイズ、熱性能、配線、通信、または機械的設置に関して問題が発生する可能性があります。

したがって、 ハブ サーボ モータ システム全体を評価する必要があります。定格出力のみに基づいてモデルを選択するのではなく、

1. ロボットの総重量から始めます

最初のステップは、ロボットの実際の動作質量を決定することです。

空のシャーシのみを使用してモーター要件を計算すべきではありません。

総質量には以下が含まれる必要があります。

ロボットの質量 = シャーシ + バッテリー + 電子機器 + センサー + 機構 + 最大積載量

たとえば、可搬重量を除いた重量が 40 kg のモバイル ロボットは、満載時には 70 kg で動作する可能性があります。

ドライブトレインは、意図した最大荷重を表す場合、70 kg の動作条件に合わせて設計する必要があります。

重量配分の変更も考慮する必要があります。

バッテリーの位置、積載物の位置、昇降機構、および車輪の配置により、各車輪が運ぶ荷重が変化する可能性があります。

負荷が 4 つのドライブ モジュールすべてに均等に分散されない可能性があるため、これは 4 輪 AMR にとって特に重要です。

2. 必要なホイールトルクの計算

トルクはハブサーボモーターを選択する際に最も重要な仕様の 1 つです。

基本的なトラクションの計算は次のように表すことができます。

F = ma + Fᵣ + Fg

どこ：

• F = 必要な牽引力

• m = ロボットの総質量

• a = 必要な加速度

• Fᵣ = 転がり抵抗

• Fg = 傾斜によって生じる力

対応する車輪トルクは次のように推定できます。

T = F × r

どこ：

• T = ホイールトルク

• F = 必要な牽引力

• r = ホイール半径

これはモーター選択の出発点となります。

実際のアプリケーションでは、機械的損失、床の状態、車輪の滑り、積載量の変動、加速要件、および適切なエンジニアリング マージンも考慮する必要があります。

連続トルク vs. ピークトルク

この区別は重要です。

連続トルク によって、モーターが通常動作中に必要な負荷を維持できるかどうかが決まります。

ピーク トルクは 、モーターが次のような短期間のイベントを処理できるかどうかを決定します。

• 起動

• 急加速

• スロープを登る

• 床の凹凸を横切る

• 突然追加の荷物を運ぶ

• 一時的な抵抗からの回復

連続トルクが十分であってもピークトルクが不十分なモーターは、正常に動作しても加速時に問題が発生する可能性があります。

AMR の場合は、両方の仕様を確認する必要があります。

3. ホイールの直径を考慮する

ホイールの直径はドライブトレインに直接影響します。

ホイールを大きくすると、次のことが改善されます。

• 地上高

• 障害物横断

• フロアギャップ性能

• 乗り心地

ただし、ホイールが大きくなると、ホイールトルクと車両のトラクションの関係も変化します。

ホイールを小さくすると、シャーシの薄型化が図れ、トルク要件の一部が軽減されますが、平らでない床や大きな障害物にはあまり適さない可能性があります。

したがって、一体型ハブ サーボ モーターの場合、ホイール直径は次の要素とともに選択する必要があります。

• ロボット重量

• 必要な速度

• 必要トルク

• 地上高

• シャーシの高さ

• 障害物の要件

ホイールはモーターに取り付けられる単なる付属品ではありません。これはドライブトレイン仕様の一部です。

4. 必要な車両速度を定義する

モーター回転数は、希望する車速と車輪径から選択してください。

単純化した関係は次のとおりです。

車速＝車輪周長×車輪回転数

たとえば、ホイールの直径が大きくなると、1 回転あたりの移動距離が増加します。

ただし、最大速度だけを考慮すべきではありません。

AMR は、次の場合に比較的低速での動作に多くの時間を費やします。

• ドッキング

• 旋回

• 位置補正

• ピッキング

• 読み込み中

• 障害物を回避するナビゲーション

したがって、モーターはロボットの実際の動作範囲全体にわたって安定した制御を提供する必要があります。

最大 RPM が高いからといって、自動的に AMR パフォーマンスが向上するとは限りません。

5. 加速要件を確認する

重量と最大速度が同じ 2 つのロボットでも、加速要件が異なる場合、非常に異なるモーターが必要になる可能性があります。

倉庫搬送ロボットは徐々に加速する場合があります。

コンパクトな産業用 AMR は、スループットを最大化するために急速な加速が必要な場合があります。

加速が高くなると、より大きな車輪力が必要となり、したがってより大きなモータートルクが必要になります。

以下を定義する必要があります。

• 目標加速度

• 最大加速度

• 減速

• 緊急停止要件

• 加速イベントの頻度

次に、モーターの最大トルク能力をこれらの要件と比較する必要があります。

6. バッテリー電圧を慎重に評価する

ほとんどのコンパクトな AGV と AMR は、バッテリー駆動の DC システムで動作します。

一般的なアーキテクチャには次のものが含まれます。

• 24V

• 36V

• 48V

モーターは、単に公称電圧ではなく、バッテリー システムの実際の電圧範囲と互換性がある必要があります。

たとえば、48 V システムとラベル付けされたバッテリーは、充電および放電中に電圧が変動します。

したがって、次のことを確認する必要があります。

• 公称電圧

• 最低動作電圧

• 最大動作電圧

• ピーク電流

• 連続電流

• コントローラの電圧範囲

モーターと統合コントローラーは、バッテリーサイクル全体を通じて、指定された動作範囲内にとどまる必要があります。

7. 適切なエンコーダーとフィードバック システムを選択する

統合されたハブ サーボ モーターには、閉ループ制御のための適切なフィードバックが必要です。

エンコーダはモーターまたはホイールの動きに関する情報を提供し、コントローラーが速度と位置を調整できるようにします。

エンコーダの選択は以下に影響を与える可能性があります。

• 速度規制

• 位置精度

• ホイール同期

• 低速性能

• 故障検出

• ナビゲーションの再現性

二輪ディファレンシャル駆動 AMR の場合、両輪からのフィードバックが特に重要です。

マルチホイールプラットフォームの場合、複数のドライブモジュールからの同期フィードバックがさらに重要になります。

適切なエンコーダの仕様は、単に利用可能な最高の解像度を選択するのではなく、ロボットのモーション制御要件によって決まります。

8. 適切な通信プロトコルを選択する

モーターはロボットのコントローラーと効果的に通信する必要があります。

一般的なオプションは次のとおりです。

• できる

• CANopen

• RS485

• Modbus RTU

• EtherCAT

CANopen は、多くの移動ロボットの分散サーボ ノードに役立ちます。

Modbus を備えた RS485 は、より単純な通信アーキテクチャに適しています。

ロボットに高性能の同期多軸制御が必要な場合は、EtherCAT を検討してください。

正しいプロトコルは以下と一致する必要があります。

• モーター数

• フィードバックの要件

• コマンド更新速度

• 同期要件

• コントローラーの互換性

• ソフトウェアアーキテクチャ

• 診断要件

通信は、機械設計がすでに完成した後ではなく、モーターの選択時に考慮する必要があります。

9. モーターの熱性能を確認する

熱性能は、コンパクトなハブ モーターにとって特に重要です。

AMR は、長い冷却期間を必要とせずに数時間動作する場合があります。

同時に、モーターは小さなシャーシ内に取り付けられているため、空気の流れが制限される可能性があります。

熱は次のような原因で発生する可能性があります。

• 銅損

• コントローラーの損失

• ギアボックスの損失

• 高い連続トルク

• 頻繁な加速

• 周囲温度が高い

したがって、ピーク出力だけを見るのではなく、連続使用の仕様を求める必要があります。

重要なパラメータには次のものがあります。

• 連続トルク

• 連続電流

• 最高温度

• 熱保護

• 温度監視

• 推奨されるデューティサイクル

短期間に優れたピークトルクを供給するモーターは、AMR の連続動作には適していない可能性があります。

10. IP 定格を考慮する

必要な保護レベルはロボットの環境によって異なります。

清潔な屋内倉庫には、ロボットが遭遇する可能性のある工場フロアとは異なる要件があります。

• ほこり

• 水

• 油

• 洗浄液

• 湿度

• 温度変化

環境保護を評価する際には、モーターのハウジング、コネクタ、ケーブル、ホイール アセンブリをすべて考慮する必要があります。

産業用モバイル ロボットの場合、適切な IP 定格は、ドライブ システムを環境暴露から保護するのに役立ちます。

必要な実際の評価は、マーケティング目的のみで選択するのではなく、ロボットの動作条件から決定する必要があります。

11. ブレーキが必要かどうかを決定する

すべての移動ロボットにブレーキが必要なわけではありません。

ただし、ロボットが特定の条件下でその位置を保持する必要がある場合には、ブレーキが重要になることがあります。

潜在的な用途には次のようなものがあります。

• 傾斜床

• 昇降機構

• 垂直荷重

• ドッキングステーション

• 安全関連の保持機能

ブレーキを評価するときは、次の点を確認する必要があります。

• 保持トルク

• ブレーキ電圧

• 応答時間

• 消費電力

• 機械的統合

• フェイルセーフ動作

• デューティサイクル

ブレーキはロボット全体の安全性と機械設計に統合される必要があります。

12. 機械寸法の確認

コンパクト AMR の開発には、非常に厳しい寸法制約が伴うことがよくあります。

モーターを選択する前に、次のことを確認する必要があります。

• モーター径

• モーターの長さ

• 車輪径

• 車輪幅

• 取付穴

• 取付深さ

• シャフト構成

• コネクタの位置

• ケーブル取出し方向

• アセンブリ全体の重量

モーターは優れた電気仕様を備えていても、その取り付けインターフェイスがシャーシに適合しない場合は不適切です。

超小型ロボットの場合、設計プロセスの開始時に機械的エンベロープを確認する必要があります。

13. モーターの重量を考慮する

モーター自体が車両の総重量に影響します。

ドライブトレインの重量を追加すると以下のことが軽減されるため、これは重要です。

• ペイロード容量

• バッテリーの耐久性

• 加速度

• エネルギー効率

移動ロボットの目的は、単にモーターの最大出力ではありません。

以下の間で適切なバランスを模索する必要があります。

トルク + 速度 + 重量 + 効率 + 物理的サイズ

これは、キログラム単位がシステムレベルのパフォーマンスに影響を与えるバッテリー駆動の AMR にとってますます重要になります。

14. エネルギー効率の評価

モーターの効率はバッテリーの稼働時間に影響します。

実際のエネルギー要件は、モーターの公称効率以上のものに依存します。

次のことを考慮する必要があります。

• モーター効率

• コントローラーの効率

• ギアボックスの効率

• 動作速度

• 負荷プロファイル

• 加速周波数

• 再生行動

• 待機時消費量

シフト全体にわたって継続的に動作する AMR は、効率的なドライブトレインから大きな恩恵を受ける可能性があります。

したがって、エネルギー効率は、1 つの動作点だけではなく、ロボットの実際のデューティ サイクル全体で評価する必要があります。

15. 完全なデューティサイクルを見る

モーターは、ロボットのワークロードが異なると動作が異なる場合があります。

例えば：

軽負荷→高速→短い加速→長い航続時間

は次のものとは大きく異なります:

高負荷 → 頻繁な起動 → 繰り返し加速 → 頻繁に停止

2 番目のアプリケーションでは、はるかに高い熱要求とピーク電流要求が発生する可能性があります。

したがって、適切な選択プロセスでは、代表的な動作サイクルを定義する必要があります。

これには次のものが含まれます。

• 稼働時間

• 移動距離

• 平均速度

• 最高速度

• 加速周波数

• ペイロードの割合

• ランプ動作

• 回転周波数

• 停止/開始周波数

この情報により、モーターメーカーはアプリケーションをより正確に評価できるようになります。

16. 車輪のスリップとトラクションを考慮する

モーターのトルクが大きいほど必ずしも良いとは限りません。

利用可能な車輪トルクが車輪と床のトラクション能力を超えると、車輪がスリップする可能性があります。

ホイールのスリップを軽減できる可能性があるのは次のとおりです。

• 位置精度

• ナビゲーションの精度

• タイヤの寿命

• エネルギー効率

したがって、ドライブトレインは実際のトラクション条件に適合させる必要があります。

ホイールの材質、床面、荷重分散、トルク管理がすべて重要です。

正確なトルクと速度制御を備えたサーボ モーターは、モーション コントロール システムが車輪の動作をより効果的に管理するのに役立ちます。

17. 完全なコントローラー機能を評価する

統合ハブ サーボ モーターには、モーター アセンブリ内にコントローラーが含まれている場合があります。

統合コントローラーが実際に何を提供するのかを理解する必要があります。

質問には次のようなものがあります。

• 速度制御はサポートされていますか?

• 位置制御には対応していますか?

• トルク制御は可能ですか？

• 加速や減速のパラメータは設定できますか?

• 電流制限は調整できますか?

• 障害コードは利用可能ですか?

• 温度監視は含まれていますか?

• 制御パラメータはカスタマイズできますか?

これらの詳細は、AMR のメイン コントローラーとの統合に大きな影響を与える可能性があります。

18. OEM のカスタマイズを検討する

標準製品は開発を加速できますが、OEM ロボット メーカーは多くの場合、カスタマイズされた構成を必要とします。

考えられるカスタマイズ要件には次のものがあります。

• 車輪径

• モーター出力

• ギア比

• 取付寸法

• コネクタの位置

• ケーブル長

• エンコーダ

• 通信プロトコル

• ブレーキ

• 電圧

• ファームウェアパラメータ

• ハウジング

コンパクトな AMR の場合、機械的なスペースが限られていることが多いため、カスタマイズは特に価値があります。

コネクタの位置や取り付けパターンをカスタマイズすると、シャーシ全体を再設計する必要がなくなる場合があります。

19. 実際のロボット条件下でモーターをテストする

実験室の仕様は重要ですが、プロトタイプのテストは引き続き不可欠です。

ドライブトレイン全体は、理想的には次の方法でテストする必要があります。

• ロボット実質量

• 最大積載量

• 純正バッテリー

• 実際のホイール

• リアルコントローラー

• 対象となる通信ネットワーク

• 想定床面

テストでは以下を評価する必要があります。

• 始動性能

• 加速度

• 制動

• 連続運転

• モーター温度

• 消費電流

• ホイール同期

• 通信の安定性

• 障害回復

• バッテリーの耐久性

これにより、統合されたハブ サーボ モーターが最終的な AMR でどのように動作するかについて、より有益なイメージが得られます。

実用的な統合ハブサーボモーター選択チェックリスト

最終的なポイント

適切な 統合ブラシレスハブサーボモーターを選択するには 、システムレベルのアプローチが必要です。

ロボットの総質量、可搬質量、車輪の直径、速度、加速度、および動作環境から始める必要があります。そこから、必要な連続トルクとピークトルク、バッテリー電圧、エンコーダーフィードバック、通信プロトコル、熱性能、IP定格、機械的寸法を決定できます。

コンパクトな AGV および AMR の場合、モーター、コントローラー、フィードバック、ホイールを 1 つのコンパクトなドライブトレイン モジュールとして設計できるため、統合は重要な利点をもたらします。

したがって、最良のモーターは、必ずしも最も強力なモデルや入手可能な最小のモデルであるとは限りません。これはものです。 、トルク、速度、フィードバック、通信、熱特性、寸法、カスタマイズ オプションが 実際のロボット アーキテクチャと一致する

OEM メーカーの場合、統合モーター サプライヤーと早期に連携することで、プロトタイプの開発、機械的統合、通信テスト、そして最終的な量産も簡素化できます。

超小型 AGV AMR にとって OEM カスタマイズが重要な理由

の場合 超小型 AGV および AMR、カタログから標準モーターを選択するだけでは必ずしも十分とは限りません。これらの自律移動ロボットは、シャーシのサイズ、車輪の位置、バッテリー容量、積載量、最低地上高、配線スペース、および車両の全高に関する厳しい制限内で動作します。従来の AGV で適切に動作する駆動モーターであっても、コンパクトな移動ロボットに適合させるには、大幅な機械的または電気的な変更が必要になる場合があります。

ここで OEM のカスタマイズ が重要になります。

では JKONGMOTOR、完全なモーション システムの観点から統合モーター開発に取り組んでいます。モーターを独立したコンポーネントとして扱うのではなく、車輪のサイズ、トルク、速度、電圧、エンコーダーのフィードバック、通信、機械的寸法、ケーブル配線、ブレーキ、設置上の制約など、AGV または AMR の実際の要件に対処します 。.

小型移動ロボットのメーカーにとって、このアプローチは、単に動作するモーターを見つけるか、ロボットに真に最適化されたドライブトレインを開発するかの違いを生む可能性があります。

超小型 AGV と AMR にカスタマイズされた駆動システムが必要な理由

超小型移動ロボットにとってスペースは最大の課題の 1 つです。

シャーシは以下に対応する必要がある場合があります。

• バッテリーパック

• メインコントローラー

• ライダー

• カメラ

• 安全センサー

• 無線通信モジュール

• ペイロード

• 充電コンポーネント

• 昇降機構

• モーターコントローラー

• 配電

• 駆動モーターと車輪

同時に、ロボットは、ラック、棚、カート、その他の機器の下を移動できるように十分に低い位置を維持する必要がある場合があります。

従来のドライブトレインは、モーター、ギアボックス、エンコーダー、コントローラー、配線がすべて個別に設置される可能性があるため、貴重な内部スペースを消費する可能性があります。

アン 統合されたブラシレスハブサーボモーターは この複雑さを軽減できますが、統合されたモーターであっても車両のアーキテクチャに正確に適合するようにカスタマイズする必要がある場合があります。

このため、設計段階で OEM の協力が重要になります。

1. 限られたシャーシスペースに合わせてカスタマイズされたモーター寸法

超小型 AMR プロジェクトにおける最初の要件の 1 つは通常、機械スペースです。

利用可能なモーターエンベロープは、次の要因によって制限される場合があります。

• シャーシ幅

• シャーシの高さ

• ホイールベース

• 地上高

• バッテリーの位置

• サスペンションコンポーネント

• ペイロードコンパートメント

• センサーの取り付け

標準モーターのトルクは正しいものの、直径や長さが間違っている場合があります。

OEM モーター メーカーは、不適切なモーターを中心にロボット全体を再設計するのではなく、ロボット メーカーと協力して適切な機械構成を定義できます。

では JKONGMOTOR、モバイル ロボットの実際の機械的要件に基づいてカスタマイズを検討することができ、OEM 顧客がモーターをより自然にシャーシに統合できるように支援します。

2. ホイール径とハブの一体化

ハブ サーボ モーターの場合、ホイールはドライブトレインの設計と密接に関係しています。

ホイールの直径は以下に影響します。

• 車速

• ホイール回転数

• 必要トルク

• 地上高

• 障害物乗り越え能力

• ロボットの高さ

コンパクト AMR では、シャーシが特定の高さまたはホイールベースに合わせて最適化されているため、特定のホイール直径が必要になる場合があります。

OEM カスタマイズは調整するのに役立ちます。 モーター、ハブ構造、ホイール寸法、取り付けインターフェイスを 、ロボット メーカーにシャーシ全体を汎用モーターに適合させることを強制するのではなく、

これは、車輪の位置がナビゲーションと機械的安定性に直接影響する移動ロボットにとって特に重要です。

3. 実機ロボットに合わせたトルク設定が可能

すべての AGV が同じトルクを必要とするわけではありません。

小規模な病院配送 AMR には、重い積載物を運ぶ倉庫ロボットとはまったく異なる要件があります。

トルク要件は以下によって異なります。

• 車両総重量

• ペイロード

• 駆動輪数

• 車輪径

• 加速度

• インクライン

• 転がり抵抗

• 床の状態

実際の動作条件に基づいて、カスタマイズされたモーター ソリューションを開発できます。

JKONGMOTOR では、このアプリケーション指向のアプローチにより、OEM 顧客が公称電力が適切であるという理由だけでモーターを選択することを避けることができます。

目的は、 連続トルク、ピークトルク、速度、ホイール直径、およびデューティサイクルの間の適切な関係を確立することです。.

4. AGV 加速中のピークトルクが重要

超小型 AMR は多くの場合、迅速かつ制御された加速を必要とします。

ドライブトレインは、次のときに最大のトルク要求を受けることがあります。

• 休息からのスタート

• 急加速

• 登山スロープ

• 負荷をかけた状態での旋回

• 転がり抵抗を克服する

• 最大積載量を運ぶ

これは、モーターの定格出力だけでは十分な情報が得られないことを意味します。

モーターは、連続動作要件とピーク動作要件の両方に従って評価する必要があります。

OEM モーターのメーカーは、単に最も近い標準仕様を選択するのではなく、実際のアプリケーションに応じて適切なトルクと電流の特性を定義するのに役立ちます。

5. バッテリー駆動 AMR のカスタマイズされた電圧

バッテリーのアーキテクチャも重要な考慮事項です。

コンパクト AGV と AMR は一般に、異なる電圧レベルに合わせて設計された異なるプラットフォームを備えた DC バッテリー システムを使用します。

モーターと統合コントローラーは、公称バッテリー値だけではなく、実際の動作電圧範囲をサポートする必要があります。

OEM のカスタマイズには以下が含まれる場合があります。

• 定格電圧

• 動作電圧範囲

• 電流制限

• 加速電流

• 再生行動

• 低電圧保護

JKONGMOTOR では、完全なモバイル ロボットの電源アーキテクチャと合わせて電気仕様を検討できます。

これは、プロジェクトの後半で電気的な制限が発生するのではなく、統合されたモーターがバッテリーおよびコントローラーと互換性があることを確認するのに役立ちます。

6. 通信プロトコルのカスタマイズ

最新の AMR は、中央コントローラーと個々のドライブ モジュール間の通信に大きく依存しています。

ロボットのアーキテクチャに応じて、ドライブトレインは以下を使用する場合があります。

• できる

• CANopen

• RS485

• Modbus RTU

• EtherCAT

• パルスと方向

二輪差動駆動 AMR の通信要件は比較的単純です。

4 輪または多輪の自律プラットフォームでは、大幅に多くの調整が必要になる場合があります。

各ドライブ モジュールは、レポート中に目標速度または位置コマンドを受信する必要がある場合があります。

• 実際の速度

• エンコーダの位置

• 現在

• 温度

• アラームステータス

• 通信状態

OEM カスタマイズは、統合サーボ モーターの通信インターフェイスをロボットの既存の制御アーキテクチャと調整するのに役立ちます。

これは、顧客がすでに定義されたコントローラー、ソフトウェア プラットフォーム、または通信プロトコルを持っている場合に特に役立ちます。

7. エンコーダーとフィードバックのオプション

閉ループ AMR モーションには正確なフィードバックが不可欠です。

エンコーダにより、統合されたサーボ コントローラがモータの動きを監視し、車輪速度を調整できるようになります。

コンパクトな移動ロボットの場合、エンコーダのフィードバックは以下に影響を与える可能性があります。

• 直線精度

• 旋削の一貫性

• ホイール同期

• ドッキング

• 位置補正

• 低速制御

ロボット プラットフォームが異なれば、必要なフィードバック特性も異なる場合があります。

したがって、OEM プロジェクトでは、必要な制御解像度とシステム アーキテクチャに応じたエンコーダの選択または構成が必要になる場合があります。

8. カスタマイズされたケーブル長とコネクタ位置

これは、コンパクトなロボットの統合に大きな影響を与える可能性のある小さな詳細です。

標準的なモーター ケーブルは次のとおりです。

• 長すぎます

• 短すぎる

• ルートが難しい

• 間違った側に配置されている

• 可動コンポーネントに近すぎる

超コンパクトなシャーシにより、ケーブル管理の余地がほとんどなくなります。

JKONGMOTOR では、OEM カスタマイズにより、次のような実際の設置の詳細に対応できます。

• ケーブル長

• コネクタの種類

• コネクタの向き

• ケーブル取出し方向

• 配線構成

これにより、不要なケーブル ループが減り、最終的なアセンブリがすっきりします。

9. 特定の AMR アプリケーション向けのブレーキ統合

すべての移動ロボットにブレーキが必要なわけではありません。

ただし、アプリケーションによっては、電源が遮断されたとき、または車両が坂道で動作するときに機械的な保持が必要になる場合があります。

統合ブレーキは次のように考慮できます。

• 保持トルク

• ブレーキ電圧

• ブレーキレスポンス

• 消費電力

• デューティサイクル

• 安全要件

OEM 顧客の場合、ブレーキをモーター アセンブリに統合することで、別個のブレーキ機構を追加する場合と比較してドライブトレインを簡素化できます。

実際のブレーキ アーキテクチャは、ロボットの完全な安全設計に対して常に検証される必要があります。

10. 継続的な AMR 動作のための熱の最適化

超小型パッケージングにより、 放熱という別の課題が生じます.

移動ロボットは、加速、減速、旋回、積載物の運搬を繰り返しながら、長時間動作することがあります。

モーターの加熱は次の原因で発生する可能性があります。

• 銅損

• コントローラーの損失

• ギアボックスの損失

• 大電流

• 加速を繰り返す

• 連続トルク

短期間のデモンストレーションでは良好に動作するモーターでも、連続動作では十分な熱性能が得られない可能性があります。

したがって、OEM 開発では、理想的な条件下でのみモーターを評価するのではなく、実際のデューティ サイクルを考慮することができます。

JKONGMOTOR では、熱保護とアプリケーションの要件を統合モーター ソリューションの一部として考慮することができます。

11. 機械的インターフェースのカスタマイズ

モーターは適切なトルクと速度を備えていても、効率的に取り付けることができない場合は不適切です。

重要な機械的インターフェースには次のものがあります。

• 取付穴

• ボルトパターン

• アクスル寸法

• ホイールの取り付け

• ハウジング寸法

• コネクタの位置

• ケーブル出口

• 機械的すきま

インターフェースをカスタマイズすると、追加のブラケット、アダプター、または機械的な変更の必要性が軽減されます。

大量生産に向けて製品を準備している OEM メーカーにとって、これにより組み立てが簡素化され、製造の一貫性が向上します。

12. OEM カスタマイズにより開発時間を短縮できる

モーターメーカーと直接協力することの主な利点は、ロボットの設計が最終決定される前に、機械的および電気的要件について話し合うことができることです。

一般的な OEM 開発プロセスは次のとおりです。

アプリケーション要件 → モーターの選定 → 機械設計 → 試作 → テスト → 最適化 → 量産

プロトタイプの段階で、メーカーとモーターサプライヤーは以下を評価できます。

• トルク

• スピード

• 加速度

• 熱性能

• コミュニケーション

• ノイズ

• 振動

• ホイールトラクション

• インストール

• 連続運転

このフィードバック ループにより、設計が量産に至る前に問題を特定できます。

13. JKONGMOTOR の統合モーションアプローチ

JKONGMOTOR は 、産業オートメーションやモバイル ロボット向けに設計された統合サーボおよび BLDC モーター プラットフォームなど、OEM アプリケーション向けの統合モーション制御ソリューションに焦点を当てています。

AGV および AMR プロジェクトの場合、単にカタログから標準モーターを選択するのではなく、顧客の実際のドライブトレイン要件に基づいてソリューションを評価できます。

プロジェクトによっては、次のような領域をカスタマイズできます。

• モーター出力

• 定格電圧

• トルク

• スピード

• ホイールの統合

• エンコーダ

• 通信インターフェース

• ギアボックス

• ブレーキ

• 取付構造

• ケーブルとコネクタの構成

• 制御パラメータ

このアプローチは、機械的空間と電気的統合が密接に関係していることが多い 超小型 AGV および AMRに特に関連します。

14. 試作から量産まで

OEM 顧客にとって、モーターの選択は始まりにすぎません。

完全な開発プロセスには以下が含まれる場合があります。

アプリケーション分析

まず、ロボットの総質量、積載量、速度、加速度、車輪の直径、バッテリー電圧、デューティ サイクル、および環境条件を定義します。

モーター構成

モーター、エンコーダー、ギアボックス、ホイール、通信インターフェースなどの機能を用途に合わせて提供します。

試作開発

カスタマイズされたモーターは実際のロボットのシャーシに組み込まれます。

パフォーマンステスト

ドライブトレイン全体は、現実的な積載量と動作条件下でテストされます。

最適化

機械的、電気的、熱的、および制御パラメータは、テスト結果に基づいて調整できます。

量産

設計が検証されると、モーター構成を生産用に標準化できます。

このプロセスは、実験室のプロトタイプと量産準備が整った AMR ドライブトレインとの間のギャップを埋めるのに役立ちます。

15. 超小型 AMR にとってカスタマイズが特に価値がある理由

ロボットが小さくなると、コンポーネントの不一致に対する許容度が低くなります。

大型の AGV には、外部コントローラー、追加のブラケット、追加の配線を収容するのに十分な内部スペースがある場合があります。

超小型の AMR はそうではないかもしれません。

これは、カスタマイズによって複数の領域で同時に価値を提供できることを意味します。

機械的統合: シャーシにモーターを強制的に取り付けるのではなく、モーターはシャーシにフィットします。

電気的統合: 電圧、電流、エンコーダー、通信特性がロボットのアーキテクチャに適合します。

制御の統合: サーボ モーターは既存のモーション コントローラーと通信します。

熱統合: モーターは実際のデューティ サイクルに従って評価されます。

生産統合: 最終構成を標準化して、再現可能なアセンブリを実現できます。

実用的な OEM カスタマイズ チェックリスト

統合ハブ サーボ モーター プロジェクトを開始する前に、次の情報を準備することをお勧めします。

この情報を早期に提供することで、モーターサプライヤーはアプリケーションをより正確に評価できるようになります。

結論

超小型 AGV および AMR の場合、 OEM カスタマイズは単に標準製品と異なるモーターを作成するだけではありません。ドライブトレインを実際のロボットに適合させることです。

適切な統合ブラシレスハブサーボモーターは、利用可能なスペースに適合し、必要なトルクと速度を提供し、ロボットコントローラーと通信し、適切なフィードバックを提供し、バッテリー電圧範囲内で動作し、連続動作中の熱を管理し、ホイールとシャーシときれいに統合する必要があります。

を使用すると JKONGMOTOR、OEM 顧客は、初期のアプリケーション分析とモーター構成からプロトタイプのテスト、最適化、生産に至るまで、完全な統合モーション プロジェクトとしてこれらの要件に取り組むことができます。

ますます小型化する AGV や AMR を開発しているモバイル ロボット メーカーにとって、このアプリケーション主導のアプローチは、標準カタログ モーターのみに依存するよりも優れた柔軟性を提供できます。 モーターがロボットに適合するほど、サイズ、積載量、効率、信頼性、生産に関して車両全体を最適化することが容易になります。

統合ハブサーボモーターのメーカーに何を尋ねるべきですか?

購入する前に、マーケティングの説明だけで製品を評価するのではなく、明確な技術情報を要求する必要があります。

重要な質問には次のようなものがあります。

1. 定格トルク値と最大トルク値は何ですか?

2. 連続運転速度はどれくらいですか？

3. どのような車輪径が利用可能ですか?

4. どのようなバッテリー電圧範囲がサポートされていますか?

5. どのエンコーダ オプションが利用可能ですか?

6. どの通信プロトコルがサポートされていますか?

7. ブレーキは使用可能ですか？

8. モーターのIP定格は何ですか?

9. 連続熱定格とは何ですか?

10. どのような過負荷機能が利用可能ですか?

11. 取付寸法はどのくらいですか？

12. コネクタやケーブルの構成はカスタマイズできますか?

13. ファームウェアのパラメータはカスタマイズできますか?

14. 出荷前にどのようなテストが行​​われますか?

15. メーカーはプロトタイプ開発中にエンジニアリングサポートを提供できますか?

これらの質問は、モーターを単独のモーターとしてではなく、完全な AMR ドライブトレインの一部として評価するのに役立ちます。

統合ハブ サーボ モーターと従来の外部ドライブ アーキテクチャの比較

統合アーキテクチャと従来のアーキテクチャのどちらを選択するかは、ロボットによって異なります。

従来のシステムは、十分なキャビネットスペースがあり、設計者がモーターと駆動電子機器を物理的に分離したい場合に柔軟性を提供できます。

統合ハブ サーボ アーキテクチャは、ロボットが以下を優先する場合に特に魅力的になります。

• コンパクトな寸法

• 省配線

• インストールの複雑さの軽減

• モジュール式ドライブトレイン設計

• 分散モーター制御

• 簡単な組み立て

• スペース効率の高いパッケージング

正しい選択は、完全なシステム アーキテクチャによって異なります。

ただし、超小型ロボットの場合、統合による省スペースの可能性は特に価値があります。

選択のための最終チェックリスト 超小型AMRハブサーボモーター

モーターを確認する前に、次のことを確認する必要があります。

結論

超小型 AGV または AMR 用の統合ブラシレス ハブ サーボ モーターを選択するには、モーターの定格出力をロボットに適合させるだけでは不十分です。

完全なモーション システムを評価する必要があります。

トルク、速度、ホイール直径、積載量、加速度、バッテリー電圧、エンコーダーフィードバック、通信プロトコル、熱性能、保護レベル、機械的寸法、ブレーキ要件は すべて、ドライブトレインが現場で確実に動作するかどうかに影響します。

コンパクトな自律移動ロボットの場合、統合によりドライブトレインの体積を削減し、配線を簡素化し、よりクリーンな機械アーキテクチャを作成する実用的な方法が提供されます。閉ループ フィードバック、適切な通信、熱保護、OEM カスタマイズと組み合わせると、統合されたブラシレス ハブ サーボ モーターは、スペースに制約のあるモバイル ロボット向けの適応性の高い駆動モジュールになります。

最も信頼性の高い選択プロセスは、ロボットの実際の動作要件から始まり、モーターの仕様にまで遡っていきます。トルクと速度の要件を計算し、完全な電気的および熱的エンベロープをチェックし、機械的統合を検証し、実際のペイロード条件下でドライブトレインをテストすることにより、再設計のリスクを軽減し、より信頼性の高い AMR プラットフォームを構築できます。

OEM AGV および AMR メーカーにとって、モーターは最終的には単なるコンポーネントとしてではなく、 ロボットの機械的、電気的、操作的要件に基づいて設計された完全なモーション制御ソリューションとして評価される必要があります。.

よくある質問

1. 超小型 AGV および AMR にとって OEM カスタマイズが重要なのはなぜですか?

OEM カスタマイズにより、モーターと駆動システムをロボットの利用可能なスペース、積載量、ホイール サイズ、電圧、トルク、通信プロトコル、機械的インターフェイスに適合させることができます。超小型 AGV や AMR の場合、これらの要素は厳しく制限されることが多いため、標準的なモーターは機械的または電気的な妥協なしに車両のアーキテクチャに適合しない可能性があります。

2. 一体型ブラシレスハブサーボモーターでは何をカスタマイズできますか?

アプリケーションに応じて、モーター寸法、ホイール直径、定格およびピークトルク、動作電圧、速度範囲、エンコーダー構成、通信インターフェース、ブレーキ、ケーブル長、コネクタタイプ、取り付け構造、保護レベル、熱保護などをカスタマイズできます。これらのオプションにより、モーターを実際の AGV または AMR ドライブトレインに適合させることができます。

3. カスタマイズされたハブ モーターは AMR のスペースを節約するのにどのように役立ちますか?

統合されたブラシレス ハブ サーボ モーターは、モーター、フィードバック コンポーネント、および駆動電子機器をコンパクトなドライブトレインに結合します。 OEM カスタマイズにより、モーター ハウジング、ホイール インターフェイス、コネクタの位置、取り付け寸法をさらに最適化できます。これにより、コンパクトな移動ロボット内の外部コンポーネント、配線、ブラケット、およびキャビネットのスペースを削減できます。

4. 統合サーボ モーターをさまざまな AGV ホイール サイズに合わせてカスタマイズできますか?

はい。統合されたハブ サーボ モーターは、さまざまなホイール直径や機械的インターフェイスに合わせて設計または構成できます。ホイールのサイズは、必要なトルク、車両速度、加速度、最低地上高、およびパッケージングに影響を与えるため、完全なドライブトレイン要件に従ってモーターとホイールの組み合わせを選択する必要があります。

5. OEM 統合サーボ モーターは CANopen または EtherCAT をサポートできますか?

はい。モーター プラットフォームと制御アーキテクチャに応じて、CANopen、EtherCAT、RS485、またはその他の産業用通信ソリューションなどの通信インターフェイスを使用して統合サーボ モーターを構成できます。適切なインターフェイスは、AGV または AMR コントローラー、必要な同期、診断、およびシステム アーキテクチャによって異なります。

6. 小型 AGV モーターにとって熱のカスタマイズが重要なのはなぜですか?

超小型モーターでは、放熱のための物理的スペースが限られています。継続的な加速、上昇、高積載量の運転、および繰り返しの始動と停止により、モーターの温度が上昇する可能性があります。熱のカスタマイズには、モーターの設計、保護設定、ハウジングの最適化、指定されたデューティ サイクル下で信頼性の高いパフォーマンスを維持するための動作パラメーターが含まれる場合があります。

7. エンコーダーとフィードバック システムはカスタマイズできますか?

はい。エンコーダの選択は、ロボットの位置決め、速度制御、同期、およびフィードバックの要件に合わせることができます。アプリケーションに応じて、顧客はエンコーダのタイプ、解像度、フィードバック インターフェイス、およびモーション コントロール システムに必要なその他のフィードバック特性を指定できます。

8. AGV および AMR モーター用にカスタマイズできる機械インターフェイスは何ですか?

カスタマイズには、取り付け寸法、シャフトまたはハブ構造、フランジインターフェイス、ボルトパターン、ホイール取り付け、ケーブル出口、コネクタ位置、およびモーター全体の寸法が含まれます。機械的なカスタマイズは、モーターを既存の AGV シャーシまたは新しく設計されたコンパクトなドライブトレインに適合させる必要がある場合に特に役立ちます。

9. AGV メーカーは、OEM モーターを要求するときに何を提供する必要がありますか?

OEM の問い合わせには通常、車両重量、最大積載量、車輪直径、目標速度、加速度、勾配能力、バッテリー電圧、デューティ サイクル、必要なトルク、利用可能な設置スペース、通信プロトコル、エンコーダ要件、ブレーキ要件、および環境条件が含まれます。これらのパラメータを提供すると、モーター メーカーが適切なドライブトレインをより効率的に選択または開発するのに役立ちます。

10. JKONGMOTOR は、AGV および AMR 向けにカスタマイズされた統合サーボ モーター ソリューションを提供できますか?

はい。 JKONGMOTOR は、AGV および AMR アプリケーション向けにカスタマイズできる統合モーション制御ソリューションを提供します。プロジェクトに応じて、モーターの性能、機械的寸法、ホイールの統合、エンコーダー、通信、ケーブルとコネクタ、ブレーキ、熱保護、その他のドライブトレイン要件をカスタマイズできます。一般的な OEM プロセスには、技術評価、モーター設計、プロトタイプ開発、テスト、バッチ生産が含まれます。