AGV(자동 유도 차량)에는 정확한 위치 지정, 빠른 통신, 컴팩트한 기계 통합 및 안정적인 실시간 제어가 결합된 모션 시스템이 필요합니다 . 이러한 환경에서 의 조합은 통합된 브러시리스 허브 서보 모터 와 CANopen 통신 휠 속도, 토크, 방향 및 차량 수준 모션 명령을 조정하기 위한 실용적인 아키텍처를 제공합니다.

모터, 인코더, 서보 드라이브 및 통신 인터페이스를 서로 다른 구성 요소로 분리하는 기존 모터 시스템과 달리 통합 브러시리스 허브 서보 모터는 이러한 기능 중 일부를 휠 어셈블리 내부에 직접 배치할 수 있습니다. 그런 다음 CANopen은 AGV 컨트롤러와 개별 모터 노드 사이에 표준화된 통신 계층을 제공합니다.

이 조합은 에 특히 유용합니다. 차동 구동 AGV, 전방향 모바일 로봇, 창고 차량, AMR 및 자율 자재 취급 플랫폼 .

통합 브러시리스 허브 서보 모터란 무엇입니까?

안 통합 브러시리스 허브 서보 모터 는 결합한 소형 모션 제어 장치입니다 . 브러시리스 모터, 서보 드라이브, 인코더 및 허브 메커니즘을 단일 어셈블리로 모터, 컨트롤러, 피드백 장치 및 변속기 구성 요소가 별도로 설치되는 기존 서보 시스템과 달리 통합 허브 서보 모터는 주요 모션 제어 구성 요소를 휠 내부 또는 주변에 직접 배치합니다.

이 아키텍처는 에 특히 적합합니다 . AGV, AMR, 모바일 로봇, 자동화된 자재 처리 장비 및 소형 모션 제어 시스템 공간, 배선 및 정밀한 휠 제어가 중요한

통합 브러시리스 허브 서보 모터는 어떻게 작동합니까?

일반적인 통합 브러시리스 허브 서보 모터는 4가지 주요 기능 요소로 구성됩니다.

인코더는 모터 움직임을 지속적으로 측정합니다. 서보 컨트롤러는 실제 동작을 명령된 값과 비교하고 그에 따라 모터 출력을 조정합니다.

허브 서보 시스템에 브러시리스 모터를 사용하는 이유는 무엇입니까?

브러시리스 모터는 통합 아키텍처의 핵심 부분입니다.

브러시 모터와 비교하여 BLDC 모터는 기계식 브러시 및 정류자를 제거하여 기계적 마모를 줄이고 효율적이고 안정적인 연속 작동을 지원합니다.

일반적인 장점은 다음과 같습니다.

• 고효율

• 낮은 기계적 마모

• 컴팩트한 구조

• 높은 중량 대비 출력 비율

• 속도 조절이 잘됨

• 낮은 유지 보수 요구 사항

• 지속적인 작동에 적합

이러한 특성으로 인해 브러시리스 기술은 빈번한 가속, 감속 및 방향 변경이 필요한 모바일 플랫폼에 적합합니다.

무엇이 서보 모터를 만드는가?

브러시리스 모터는 서보 시스템 의 일부가 됩니다. 폐쇄 루프 피드백을 사용하여 동작을 제어할 때

인코더는 다음에 대한 정보를 제공합니다.

• 로터 위치

• 회전 속도

• 방향

• 위치오차

서보 컨트롤러는 이 피드백을 사용하여 모터를 조절합니다.

예를 들어:

명령 속도 → 1000rpm

실제 속도 → 980rpm

컨트롤러는 차이를 감지하고 모터 출력을 조정하여 오류를 줄입니다.

이 폐쇄 루프 작동은 기본 개방 루프 모터 시스템보다 더 정밀한 모션 제어를 제공합니다.

AGV 및 AMR에서 어떻게 사용됩니까?

가장 일반적인 응용 분야 중 하나는 모바일 로봇 휠 드라이브 입니다..

차동 구동 AGV의 경우 두 개의 통합 허브 서보 모터가 왼쪽 및 오른쪽 바퀴를 독립적으로 제어할 수 있습니다.

각 바퀴의 속도와 방향을 제어함으로써 차량은 다음을 수행할 수 있습니다.

• 전진 운동

• 역방향 운동

• 선회

• 가속

• 감속

• 차동 조향

고급 플랫폼의 경우 CANopen 또는 기타 실시간 프로토콜과 같은 산업용 통신 네트워크를 통해 4개 이상의 서보 허브 모터를 조정할 수 있습니다.

통합 브러시리스 허브 서보 모터: 컴팩트 모션 솔루션

통합 브러시리스 허브 서보 모터는 브러시리스 모터, 서보 드라이브, 인코더 및 휠 허브의 기능을 소형 모션 제어 어셈블리에 결합합니다. 폐쇄 루프 아키텍처를 통해 속도, 위치, 방향 및 토크를 정확하게 제어할 수 있으며 , 통합 구조로 배선, 기계 구성 요소 및 설치 공간을 줄일 수 있습니다.

의 경우 AGV, AMR, 모바일 로봇 및 자동화된 물류 장비 이 아키텍처는 소형의 분산형 정밀 제어 휠 구동 시스템을 구축하는 실용적인 방법을 제공합니다.

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AGV 모션 제어에 CANopen이 중요한 이유는 무엇입니까?

CANopen은 CAN 버스 기술을 기반으로 한 상위 계층 통신 프로토콜입니다. 이는 네트워크로 연결된 장치 간에 제어 명령, 상태 정보, 구성 매개변수 및 프로세스 데이터를 교환하기 위한 표준화된 메커니즘을 정의합니다.

AGV에서 각 통합 허브 서보 모터는 개별 CANopen 노드로 작동할 수 있습니다.

차량 컨트롤러는 별도의 물리적 제어 인터페이스를 통해 모든 모터를 관리할 필요가 없습니다. 대신 동일한 CAN 기반 네트워크를 통해 여러 서보 노드와 통신할 수 있습니다.

이 분산 아키텍처는 여러 바퀴가 지속적으로 조정되어야 하는 모바일 로봇에 매우 적합합니다.

CANopen이 통합 브러시리스 허브 서보 모터를 제어하는 ​​방법

기본적인 모션 제어 프로세스는 여러 단계로 나눌 수 있습니다.

1. AGV 컨트롤러가 모션 명령을 생성합니다.

AGV의 내비게이션 또는 모션 제어 소프트웨어는 필요한 차량 움직임을 계산합니다.

차동 구동 AGV의 경우 다음을 결정하는 것이 포함될 수 있습니다.

• 왼쪽 바퀴 속도

• 오른쪽 바퀴 속도

• 바퀴 방향

• 가속

• 감속

• 목표 위치

• 토크 요구 사항

그런 다음 차량 컨트롤러는 이러한 요구 사항을 개별 모터 노드에 대한 명령으로 변환합니다.

2. CANopen이 명령을 전송합니다.

모션 명령은 CANopen 네트워크를 통해 전송됩니다.

제어 아키텍처에 따라 컨트롤러는 다음과 같은 표준화된 CANopen 메커니즘을 사용할 수 있습니다.

• 프로세스 데이터 개체(PDO)

• 서비스 데이터 개체(SDO)

• 네트워크 관리(NMT)

• 긴급 메시지

• 하트비트 또는 노드 보호 메커니즘

• 객체 사전 매개변수

주기적 모션 제어의 경우 PDO는 자주 교환되는 프로세스 데이터를 효율적으로 전송할 수 있기 때문에 특히 유용합니다.

3. 통합 서보 드라이브가 명령을 처리합니다.

통합 드라이브는 CANopen 명령을 수신하고 이를 적절한 모터 제어 동작으로 변환합니다.

인코더는 명령된 모션과 실제 모션을 지속적으로 비교할 수 있도록 서보 컨트롤러에 피드백을 제공합니다.

4. 인코더 피드백으로 모션 루프가 닫힙니다.

서보 제어는 피드백에 따라 달라집니다.

통합 인코더는 다음과 같은 정보를 제공할 수 있습니다.

• 로터 위치

• 모터 속도

• 방향

• 위치오차

• 실제 모션 상태

드라이브는 이 정보를 사용하여 모터를 조절합니다.

예를 들어:

명령 속도: 1.00m/s 휠 등가 속도

실제 속도: 0.98m/s

컨트롤러는 차이를 감지하고 그에 따라 모터 출력을 조정할 수 있습니다.

이 폐쇄 루프 아키텍처를 통해 AGV는 개방 루프 모터 시스템보다 훨씬 더 제어된 동작을 달성할 수 있습니다.

CANopen CiA 402 및 AGV 서보 드라이브

서보 및 모션 제어 애플리케이션의 경우 CiA 402 는 중요한 CANopen 장치 프로필입니다.

이는 작동 상태 및 제어 개체를 포함하여 모션 제어 장치에 대한 표준화된 개념을 정의합니다.

정확한 구현은 드라이브와 애플리케이션에 따라 다르지만 표준화된 장치 동작을 통해 AGV 컨트롤러가 다른 모션 노드와 더 쉽게 통신할 수 있습니다.

일반적인 CiA 402 작동 모드

CANopen 서보 드라이브는 다음과 같은 작동 모드를 지원할 수 있습니다.

이동식 AGV의 경우 속도 중심 제어가 특히 중요합니다. 휠 속도가 차량 궤적 계산에 따라 지속적으로 조정되므로

CANopen이 여러 AGV 휠을 동기화하는 방법

CANopen 네트워킹의 주요 장점은 여러 모터 노드를 조정할 수 있다는 것입니다.

4륜 AGV를 고려하면 각 모터는 자체 CANopen 노드 ID를 가질 수 있습니다. AGV 컨트롤러는 각 휠에 필요한 속도를 계산하고 해당 명령을 CANopen 네트워크를 통해 배포할 수 있습니다.

이는 다음과 같은 경우에 필수적입니다.

• 직선 주행

• 선회

• 가속

• 감속

• 곡선 궤적

• 차동 조향

• 조화로운 휠 모션

실시간 모션 데이터를 위한 CANopen PDO

프로세스 데이터 객체(PDO) 는 CANopen 모션 시스템의 효율적인 순환 통신의 핵심입니다.

구성 정보를 반복적으로 보내는 대신 PDO는 자주 변경되는 프로세스 데이터를 전달할 수 있습니다.

구성 및 매개변수 관리를 위한 CANopen SDO

PDO는 순환 프로세스 데이터에 매우 적합하지만 SDO(서비스 데이터 개체) 는 일반적으로 구성 및 매개변수 액세스에 사용됩니다.

AGV 제조업체는 SDO 통신을 사용하여 다음을 구성할 수 있습니다.

• 모터 매개변수

• 인코더 설정

• 가속 한계

• 감속 한계

• 속도 제한

• 현재 한도

• 오류 임계값

• 작동 모드

• PDO 매핑

• 노드 구성

구성과 주기적 모션 데이터 간의 이러한 분리는 체계적인 통신 아키텍처를 유지하는 데 도움이 됩니다.

CANopen이 AGV 분산 제어를 개선하는 방법

통합 허브 서보 아키텍처의 가장 강력한 특징 중 하나는 분산 지능 입니다..

모든 구동 전자 장치를 중앙 캐비닛에 배치하는 대신 개별 바퀴가 자체적으로 낮은 수준의 모션 제어 작업을 수행할 수 있습니다.

따라서 AGV 컨트롤러는 다음과 같은 상위 수준 기능에 집중할 수 있습니다.

• 항해

• 현지화

• 경로 계획

• 장애물 회피

• 차량 운동학

• 함대 조정

한편, 각 통합 서보 모듈은 로컬 모터 제어 기능을 처리합니다.

중앙 집중식 대 분산 제어

이 아키텍처는 소형 AGV의 기계 및 전기 설계를 단순화하는 데 도움이 될 수 있습니다.

CANopen 통신 및 AGV 모션 정확도

모션 정확도는 CANopen만으로는 나오지 않습니다.

최종 모션 성능은 전체 제어 체인에 따라 달라집니다.

엔코더 분해능 + 서보 제어 + 기계적 변속기 + 휠 직경 + 제어 알고리즘 + 통신 타이밍 + 차량 역학

CANopen은 통신 프레임워크를 제공하고 통합 서보 드라이브는 로컬 폐쇄 루프 모터 제어를 수행합니다.

예를 들어, 바퀴 둘레가 CC인 경우 바퀴 회전 속도 nn은 이론적인 선형 속도를 결정합니다.

v=C×n60v = rac{C imes n}{60}

어디:

• vv = 선형 속도

• CC = 휠 둘레

• nn = 회전 속도(rpm)

직경이 DD인 휠의 경우:

C=πDC = pi D

그러므로:

v=πDn60v = rac{pi Dn}{60}

실제 AGV에서는 바퀴 미끄러짐, 타이어 변형, 바닥 상태, 기어박스 특성 및 기계적 공차도 고려해야 합니다.

CANopen 비상 메시지로 오류 처리 개선

AGV는 예상치 못한 모터 결함이 차량 안전과 생산성에 영향을 미칠 수 있는 환경에서 작동합니다.

CANopen은 포함하여 장치 오류를 전달하기 위한 메커니즘을 제공합니다. 비상(EMCY) 메시지를 .

모터 컨트롤러는 다음과 관련된 조건을 보고할 수 있습니다.

• 과전류

• 과전압

• 저전압

• 과열

• 인코더 결함

• 통신 오류

• 드라이브 결함

• 모터 제어 이상

정확한 보호 응답은 CANopen 통신에만 의존하기보다는 AGV의 전반적인 안전 아키텍처에 따라 결정되어야 합니다.

분산 모터 노드에 대한 하트비트 모니터링

다중 휠 AGV에서 컨트롤러는 개별 모터 노드가 계속 작동하는지 여부를 알아야 합니다.

CANopen 하트비트 모니터링을 사용하여 노드 가용성을 감독할 수 있습니다.

노드가 통신을 중단하면 컨트롤러는 네트워크 또는 장치 문제를 감지하고 적절한 시스템 응답을 시작할 수 있습니다.

이는 여러 분산 모터 모듈이 있는 AGV에 특히 유용합니다.

통합 허브 서보 모터가 AGV에 적합한 이유

허브 모터의 기계적 구조는 차량 통합을 더욱 단순화할 수 있습니다.

모터가 휠 어셈블리 주변이나 내부에 직접 위치하기 때문에 구동계는 잠재적으로 일부 기존 기계식 변속기 구성 요소를 제거할 수 있습니다.

정확한 기계적 배열은 제품마다 다르지만 통합 개념으로 인해 외부 구성 요소의 수를 줄일 수 있습니다.

잠재적인 설계 이점은 다음과 같습니다.

• 컴팩트한 포장

• 전송 구성 요소 감소

• 배선 복잡성 감소

• 단순화된 설치

• 모듈러 휠 교체

• 분산 제어

• 더욱 쉬워진 시스템 확장

AGV를 위한 CANopen 네트워크 설계 고려 사항

신뢰할 수 있는 CANopen 모션 시스템에는 호환되는 모터를 선택하는 것 이상의 것이 필요합니다.

중요한 엔지니어링 고려 사항은 다음과 같습니다.

1. 노드 ID 계획

각 모터에는 고유한 네트워크 ID가 있어야 합니다.

예를 들어 4륜 AGV는 다음을 예약할 수 있습니다.

• 노드 1 — 왼쪽 앞

• 노드 2 - 오른쪽 앞

• 노드 3 - 왼쪽-뒤

• 노드 4 - 오른쪽 후면

일관된 노드 주소 지정 전략은 시운전 및 유지 관리를 단순화합니다.

2. 버스 종료

CAN 네트워크는 물리 계층 구현에 따라 적절한 종단이 필요합니다.

제대로 종료되지 않으면 다음이 발생할 수 있습니다.

• 반사

• 통신 오류

• 신뢰성 감소

• 간헐적인 결함

3. 케이블 레이아웃

시스템 설계 중에는 케이블 길이, 토폴로지, 전자기 간섭, 접지 및 차폐를 고려해야 합니다.

모터 전원 케이블도 통신 케이블에 맞춰 적절하게 배선되어야 합니다.

4. 통신 부하

CANopen 네트워크는 순환 트래픽이 실제 버스 로딩 제한 내에서 유지되도록 구성되어야 합니다.

모터 수가 많고 제어 주기가 짧을수록 네트워크 트래픽이 늘어납니다.

CANopen은 여러 산업 통신 접근 방식 중 하나의 옵션입니다.

적절한 프로토콜은 필요한 업데이트 속도, 동기화, 네트워크 규모, 컨트롤러 아키텍처 및 시스템 복잡성에 따라 다릅니다.

소형 AGV의 경우 CANopen은 간의 유용한 균형을 제공할 수 있습니다. 분산 제어, 표준화된 장치 프로필, 배선 단순성 및 산업용 통신 기능 .

CANopen 통합 브러시리스 허브 서보 모터의 주요 장점

올바르게 엔지니어링되면 이 조합은 여러 시스템 수준 이점을 제공할 수 있습니다.

컴팩트한 통합

모터, 드라이브, 피드백 장치 및 통신 인터페이스를 휠 레벨 모듈에 통합할 수 있습니다.

배선 감소

네트워크 연결은 중앙 컨트롤러와 분산 드라이브 간의 여러 개별 제어 연결을 대체할 수 있습니다.

폐쇄 루프 제어

인코더 피드백을 통해 서보 드라이브는 실제 모터 동작을 조절할 수 있습니다.

다중 모터 조정

여러 휠 노드는 동일한 CANopen 네트워크를 통해 모션 데이터를 교환할 수 있습니다.

표준화된 커뮤니케이션

CANopen 및 CiA 402는 장치 제어 및 모션 프로파일에 대한 표준화된 개념을 제공합니다.

모듈형 차량 설계

모터 노드는 모듈식 구성 요소로 설계되어 다양한 AGV 플랫폼의 개발을 단순화할 수 있습니다.

결함 진단

상태 정보, 비상 메시지 및 노드 모니터링은 통신 및 드라이브 문제를 감지하는 메커니즘을 제공합니다.

CANopen AGV 허브 서보 시스템을 위한 설계 체크리스트

통합된 브러시리스 허브 서보 시스템을 구현하기 전에 엔지니어는 다음을 평가해야 합니다.

결론

CANopen 통신을 통해 통합 브러시리스 허브 서보 모터 . AGV 내에서 지능형 네트워크 휠 모듈로 기능하는 모터를 격리된 액추에이터로 취급하는 대신 시스템은 로컬 서보 제어, 인코더 피드백, 분산 통신, 진단 및 차량 수준 모션 조정을 통합 아키텍처로 결합할 수 있습니다.

과 같은 메커니즘을 통해 PDO, SDO, NMT, 하트비트 모니터링, 비상 메시지 및 CiA 402 장치 프로파일 AGV 컨트롤러는 여러 서보 노드와 통신할 수 있으며 각 모터는 자체 하위 수준 폐쇄 루프 제어를 수행합니다.

과 같은 애플리케이션의 경우 창고 AGV, 자율 이동 로봇, 지능형 물류 차량, 자동화 카트 및 자재 취급 플랫폼 통합 브러시리스 허브 서보 모터와 CANopen의 조합은 분산 모션 제어를 위한 소형 모듈식 기반을 제공할 수 있습니다.

가장 효과적인 구현은 모터 토크, 인코더 분해능, 휠 직경, CANopen 사이클 타이밍, 버스 로딩, 기계 구성, 열 성능, 제동 요구 사항 및 기능 안전 아키텍처를 포함한 전체 시스템 설계에 따라 달라집니다 . 이러한 요소가 함께 엔지니어링되면 CANopen 기반 통합 서보 휠은 정밀하고 조정된 AGV 모션에 대한 확장 가능한 접근 방식을 제공할 수 있습니다.

FAQ:

FAQ 1: 통합 브러시리스 허브 서보 모터의 CANopen 통신이란 무엇입니까?

CANopen은 통합된 브러시리스 허브 서보 모터가 모션 명령, 피드백 데이터 및 진단 정보를 AGV 컨트롤러와 교환할 수 있도록 하는 CAN 버스 기술을 기반으로 하는 통신 프로토콜입니다. 분산 모션 제어 시스템을 위한 표준화된 통신을 지원합니다.

FAQ 2: CANopen은 AGV 허브 서보 모터를 어떻게 제어합니까?

CANopen을 사용하면 AGV 컨트롤러가 목표 속도, 위치 또는 토크 명령을 개별 서보 모터에 전송할 수 있습니다. 통합 서보 드라이브는 이러한 명령을 처리하고 인코더 피드백을 사용하여 모터 움직임을 조절하고 폐쇄 루프 모션 제어를 달성합니다.

FAQ 3: CANopen 서보 모터에서 CiA 402의 역할은 무엇입니까?

CiA 402는 CANopen 모션 제어 장치에 대한 표준화된 장치 프로필을 정의합니다. 이는 작동 모드, 제어 단어, 상태 단어 및 드라이브 상태 전환을 지정하여 AGV 컨트롤러가 호환 가능한 서보 드라이브와 통신하는 데 도움을 줍니다.

FAQ 4: CANopen은 AGV의 여러 허브 서보 모터를 동기화할 수 있습니까?

예. CANopen은 여러 모터 노드 간의 조정된 통신을 지원합니다. SYNC 메시지 및 구성된 순환 통신과 같은 적절한 동기화 메커니즘을 통해 AGV 컨트롤러는 차동 구동 및 다중 휠 차량에 대한 휠 속도와 모션 명령을 조정할 수 있습니다.

FAQ 5: CANopen 모션 제어의 PDO 및 SDO는 무엇입니까?

PDO(Process Data Object)는 목표 속도 및 실제 위치를 포함하여 시간에 민감한 모션 및 피드백 데이터를 전송합니다. SDO(서비스 데이터 개체)는 주로 드라이브 매개변수 구성, 개체 사전 액세스 및 통신 매개변수 설정에 사용됩니다.

FAQ 6: CANopen 통합 서보 모터에는 어떤 작동 모드를 사용할 수 있습니까?

드라이브의 CiA 402 구현에 따라 지원되는 모드에는 프로필 위치 모드, 프로필 속도 모드, 순환 동기 위치 모드, 순환 동기 속도 모드 및 순환 동기 토크 모드가 포함될 수 있습니다. 속도 제어는 일반적으로 AGV 휠 구동 애플리케이션에 사용됩니다.

FAQ 7: 인코더 피드백은 AGV 모션 정확도를 어떻게 향상합니까?

통합 인코더는 모터 위치와 속도를 측정하고 서보 컨트롤러에 피드백을 제공합니다. 컨트롤러는 실제 동작을 명령된 값과 비교하고 모터 출력을 조정하여 오류를 줄이고 휠 속도 조절 및 위치 지정 성능을 향상시킵니다.

FAQ 8: CANopen은 AGV의 오류 모니터링을 어떻게 개선합니까?

CANopen은 비상 메시지 및 심장 박동 모니터링과 같은 진단 메커니즘을 제공합니다. 이러한 기능을 통해 AGV 컨트롤러는 보고된 드라이브 오류 또는 통신 오류를 감지하고 적절한 차량 수준 응답을 시작할 수 있습니다.

FAQ 9: AGV용 통합 브러시리스 허브 서보 모터의 장점은 무엇입니까?

통합 브러시리스 허브 서보 모터는 모터, 서보 드라이브, 인코더 및 휠 허브를 컴팩트한 어셈블리로 결합합니다. 이를 통해 배선을 줄이고, 설치를 단순화하고, 공간을 절약하고, 폐쇄 루프 휠 제어를 지원하고, 모듈식 AGV 드라이브트레인 설계를 용이하게 할 수 있습니다.

FAQ 10: AGV용 CANopen 허브 서보 모터를 선택할 때 엔지니어가 고려해야 할 사항은 무엇입니까?

엔지니어는 정격 및 최대 토크, 휠 속도, 인코더 분해능, 공급 전압, CANopen 및 CiA 402 호환성, 통신 주기 시간, 버스 부하, 보호 등급, 열 성능, 제동 요구 사항 및 차량의 안전 아키텍처를 평가해야 합니다.