Cum să alegi servomotor cu hub fără perii integrat potrivit pentru AGV-uri și AMR-uri ultracompacte?

ultracompacte AGV-urile și AMR-urile schimbă modul în care roboții mobili sunt proiectați pentru depozite, fabrici, spitale, unități de vânzare cu amănuntul, laboratoare și alte medii cu spațiu limitat. Spre deosebire de roboții mobili autonomi convenționali, care au spațiu suficient pentru motoare, cutii de viteze, unități externe, cablare și electronice de control, platformele ultracompacte trebuie să ofere aceleași funcții esențiale de mișcare într-un ansamblu mecanic mult mai mic.

Acest lucru face ca sistemul de acționare să fie deosebit de important.

Pentru mulți roboți mobili compacti, servomotor cu butuc fără perii integrat poate combina motorul, electronica de antrenare, sistemul de feedback și roata într-un singur ansamblu compact. În loc să proiectăm o transmisie în jurul mai multor componente separate, putem construi sistemul de mișcare în jurul unui modul de antrenare integrat în roți.

Dar alegerea servomotorului cu butuc potrivit nu este doar o chestiune de selectare a celui mai mic motor care se potrivește.

Trebuie să luăm în considerare diametrul roții, cuplul nominal, cuplul maxim, greutatea vehiculului, sarcina utilă, accelerația, viteza de funcționare, tensiunea bateriei, protocolul de control, precizia feedback-ului, performanța termică, gradul de protecție, instalația mecanică, cerințele de frânare și ciclul de funcționare..

Acest ghid explică factorii majori de selecție pentru AGV-uri și AMR-uri ultracompacte și arată cum se evaluează un servomotor cu butuc fără perii din perspectiva reală a proiectării sistemului.

Ce sunt AGV-urile și AMR-urile ultracompacte?

AGV-urile și AMR-urile ultracompacte sunt roboți mobili autonomi proiectați să funcționeze acolo unde platformele mobile convenționale se potrivesc cu dificultăți.

Aplicațiile tipice includ:

• Mici roboți de transport depozit

• Roboți de cules de la raft la persoană

• Roboti de livrare in spital

• Platforme de transport pentru laborator

• Roboți de inventar de vânzare cu amănuntul

• Roboți de inspecție compacti

• Roboți de manipulare a materialelor din fabrică

• Cărucioare automate

• AMR-uri sub rack

• Roboți mobili cu culoar îngust

• Roboti mici de transport de colete

• Platforme mobile colaborative

Caracteristica definitorie nu este doar dimensiunea totală a robotului. Sistemul de propulsie trebuie, de asemenea, să se încadreze într-un spațiu mecanic foarte restrâns.

De exemplu, un AMR compact poate avea nevoie să-și plaseze roțile motrice în interiorul unui șasiu, lăsând în același timp suficient volum intern pentru baterie, controler, senzori, electronice de comunicare, mecanism de ridicare și sarcină utilă.

Fiecare milimetru contează.

O arhitectură tradițională cu motor, cutie de viteze, encoder, servomotor extern, frână și cablaj mare poate consuma spațiu considerabil. Acesta este unul dintre motivele pentru care servomotoarele integrate cu butuc au devenit atractive pentru robotica mobilă compactă.

Mișcări personalizate ale servomotoarelor Jkongmotor

Furnizor de soluții de servomotoare DC integrate unice

De ce servomotoarele integrate fără perii se potrivesc roboților mobili compacti

AGV-urile compacte și AMR-urile au cerințe de transmisie foarte diferite față de vehiculele autonome mai mari. Atunci când robotul trebuie să funcționeze pe culoare înguste, sub rafturi, în jurul oamenilor sau în interiorul unui șasiu limitat, fiecare componentă trebuie să ofere funcționalitate utilă fără a consuma spațiu inutil.

Aici un servomotor integrat fără perii cu butuc poate oferi un avantaj practic.

În loc să utilizeze un motor separat fără perii, cutie de viteze, roată, encoder și servomotor extern, un servomotor integrat cu butuc poate combina mai multe dintre aceste funcții într-un singur modul de antrenare compact. Această arhitectură poate simplifica integrarea mecanică, reducând în același timp cablarea și eliberând spațiu interior valoros pentru baterii, controlere, senzori, mecanisme de ridicare și sarcină utilă.

Ce este un servomotor integrat cu hub fără perii?

Un servomotor integrat cu butuc fără perii este un ansamblu de tracțiune construit în jurul unui motor DC fără perii cu control în buclă închisă . În funcție de design, modulul motor poate integra roata, cutia de viteze, codificatorul, controlerul, interfața de comunicare, frâna și funcțiile de protecție.

Motorul este instalat direct în poziția roții, permițând transmisiei să devină o parte mai compactă a șasiului.

Un sistem servo hub integrat tipic poate include:

• Motor DC fără perii

• Servocontroller

• Feedback al codificatorului

• roată

• Reducerea vitezei

• Comunicare CAN sau CANopen

• RS485 sau alte interfețe de control

• Protecție la supracurent

• Protectie la supratemperatura

• Frână electromagnetică opțională

Configurația exactă depinde de cerințele robotului, dar ideea de bază rămâne aceeași: mutați mai multe funcționalități ale sistemului de propulsie în modulul de roată în sine.

De ce roboții mobili compacti au nevoie de o arhitectură de unitate diferită

Un sistem de propulsie de robot mobil convențional poate utiliza un motor montat în interiorul șasiului și conectat la o cutie de viteze și o roată prin componente de transmisie mecanică.

Această arhitectură poate funcționa bine atunci când robotul are suficient spațiu intern.

AMR ultra-compacte adesea nu.

Șasiul poate avea nevoie să găzduiască:

• Pachete de baterii

• Plăci de control principale

• LiDAR

• Camere de luat vederi

• Senzori de siguranță

• Echipamente de comunicații fără fir

• Mecanisme de ridicare

• Compartimente de încărcare utilă

• Hardware de încărcare

• Controlere de motoare

• Componente de distribuție a energiei

Dacă transmisia ocupă o cantitate mare de spațiu interior, volumul disponibil pentru alte sisteme scade.

Un servomotor integrat cu butuc schimbă acest aranjament prin deplasarea unei mari funcții de antrenare către roată.

Acest lucru poate face ca arhitectura generală a vehiculului să fie mai flexibilă.

1. Design mecanic compact

Cel mai evident beneficiu este eficiența spațiului.

Sistemele tradiționale pot necesita locații de montare separate pentru motor, cutie de viteze, codificator și electronică de antrenare.

Un motor butuc integrat poate combina aceste funcții într-un singur ansamblu.

Pentru un AMR mic, acest lucru poate simplifica designul mecanic și poate reduce spațiul necesar în jurul roții motoare.

Acest lucru este util în special atunci când robotul are:

• O înălțime mică a șasiului

• Un corp îngust

• Lățime interioară limitată

• Un ampatament mic

• Un compartiment electronic compact

În aceste aplicații, economisirea chiar și a unei cantități relativ mici de spațiu mecanic poate face o diferență semnificativă pentru designul final al robotului.

2. Cablaj extern redus

Cablajul este adesea o parte subestimată a designului robotului mobil.

Cu o arhitectură convențională, motorul, codificatorul și unitatea externă pot necesita cabluri separate de alimentare și de semnal. Aceste cabluri trebuie direcționate printr-o mașină în mișcare care suferă în mod constant vibrații, accelerații, mișcări de direcție și interferențe mecanice.

Un servomotor integrat poate reduce numărul de conexiuni externe necesare în jurul roții.

În funcție de arhitectură, interfața externă poate fi simplificată astfel:

• putere DC

• Comunicare

• Semnale de control sau I/O

Acest lucru poate face traseul cablurilor mai curat și poate reduce numărul de componente care trebuie instalate în interiorul șasiului.

Pentru AMR compacte, mai puține cabluri pot facilita, de asemenea, asamblarea și întreținerea.

3. Mai mult spațiu intern pentru baterii și sarcină utilă

Pentru roboții mobili, spațiul interior are valoare funcțională directă.

O arhitectură de transmisie mai mică poate elibera spațiu pentru o baterie mai mare, senzori suplimentari sau mai multă sarcină utilă.

Acest lucru creează o relație importantă de design:

Amprentă mai mică a trenului de rulare → volum mai mare al șasiului → flexibilitate mai mare de ambalare

De exemplu, un producător AMR poate folosi spațiul suplimentar pentru a crește capacitatea bateriei, mai degrabă decât pentru a crește dimensiunile exterioare ale robotului.

Un alt producător poate folosi același spațiu pentru a mări compartimentul de sarcină utilă.

Cea mai bună utilizare depinde de aplicația robotului.

4. Controlul mișcării în buclă închisă

Un servomotor cu butuc fără perii integrat nu este doar o roată cu motor.

Arhitectura servo oferă control al mișcării bazat pe feedback.

Un encoder furnizează continuu informații despre mișcare controlerului, permițând sistemului să regleze viteza și poziția mai precis decât un sistem de motor în buclă deschisă.

Acest lucru este important pentru AMR deoarece mișcarea precisă a roților afectează:

• Călătorie în linie dreaptă

• Precizie de întoarcere

• Andocare

• Poziționare

• Urmează calea

• Sincronizarea roților

• Mișcare cu viteză mică

Pentru un AMR cu tracțiune diferențială, relația dintre roțile stânga și dreapta este deosebit de importantă.

Dacă o roată se rotește în mod constant mai repede decât cealaltă, robotul se poate abate treptat de la traiectoria intenționată.

Controlul în buclă închisă ajută la compensarea variațiilor de sarcină, frecare și condiții de funcționare.

5. Control mai bun la viteză joasă

Roboții mobili compacti funcționează frecvent la viteze relativ scăzute.

Un robot de depozit se poate mișca lent în timp ce se apropie de un rafturi. Un robot de livrare în spital poate avea nevoie de mișcare lină în jurul oamenilor. Un robot de inspecție compact poate necesita mișcare controlată în timp ce se poziționează lângă echipament.

Un servomotor configurat corespunzător poate oferi o reglare stabilă a vitezei în intervalul de funcționare al robotului.

Acest lucru poate fi deosebit de valoros în timpul:

• Andocare

• Corecția poziției

• Cotitură

• Mișcare pe culoar îngust

• Evitarea obstacolelor

• Apropierea stației

• Alinierea sarcinii utile

Obiectivul nu este doar RPM ridicat.

Obiectivul este comportamentul previzibil al roții pe întregul interval de funcționare.

6. Coordonare simplificată pe mai multe roți

Multe AMR folosesc două sau mai multe roți motrice controlate independent.

Cu module servo integrate, fiecare roată poate avea propriul său control local al motorului și feedback.

Controlerul central al robotului poate coordona apoi modulele individuale de acţionare printr-o reţea de comunicaţii industriale.

În funcție de sistem, acesta poate utiliza:

• POATE

• CANopen

• RS485

• Modbus

• EtherCAT

Această arhitectură distribuită poate reduce nevoia de cabluri individuale lungi de control al motorului.

De asemenea, poate face sistemul de propulsie mai modular.

Un producător de roboți poate utiliza același modul de antrenare de bază pe mai multe platforme de vehicule cu dimensiuni diferite ale șasiului sau capacități de sarcină utilă.

7. Ambalare mai bună pentru AMR cu profil redus

Unele AMR sunt proiectate pentru a funcționa sub rafturi, rafturi, cărucioare sau paleți.

În aceste aplicații, înălțimea robotului poate deveni o constrângere critică de proiectare.

O transmisie convențională poate necesita un spațiu vertical considerabil pentru motor și transmisie.

O arhitectură în stil butuc poate plasa ansamblul de antrenare în jurul roții, ajutând designerii să dezvolte o transmisie cu profil mai mic.

Acest lucru nu garantează automat un robot mai mic, deoarece diametrul roții, suspensia, structura șasiului, înălțimea bateriei și amplasarea senzorului determină în continuare dimensiunile finale ale vehiculului.

Cu toate acestea, arhitectura de transmisie integrată în roți oferă mai multă libertate atunci când proiectați un robot cu profil redus.

8. Componente de transmisie mecanică reduse

O transmisie convențională poate conține mai multe interfețe mecanice:

Motor → Cuplaj → Cutie de viteze → Arbore → Roată

Fiecare interfață introduce cerințe suplimentare de asamblare și considerații potențiale de toleranță.

O arhitectură servo hub integrat poate simplifica acest lanț.

Un concept tipic devine mai aproape de:

Servo Drive integrat → Roată

În funcție de designul produsului, o cutie de viteze poate fi inclusă în interiorul ansamblului butucului.

Reducerea interfețelor mecanice externe poate simplifica asamblarea și poate reduce cerințele de aliniere.

Acest lucru este util în special pentru producătorii OEM care produc roboți mobili la volum.

9. Dezvoltare mai ușoară a sistemului de propulsie modulară

Producătorii de AMR rareori dezvoltă un singur robot pentru totdeauna.

O companie poate produce în cele din urmă:

• AMR de depozit mic

• AMR cu sarcină utilă medie

• Roboți care mișcă rafturile

• Roboți de inspecție

• Roboți de spital

• Cărucioare autonome

O platformă de motor modulară poate sprijini această strategie de dezvoltare a produsului.

Diferite versiuni pot folosi diferite:

• Nivelurile de putere ale motorului

• Diametrele roților

• Raporturi de transmisie

• Configurații encoder

• Protocoale de comunicare

• Montarea interfețelor

Acest lucru permite producătorului să mențină un concept consistent de transmisie, adaptând în același timp specificațiile motorului la diferite platforme de robot.

10. Managementul termic poate fi proiectat ca parte a modulului

Roboții compacti au un flux de aer limitat.

Acest lucru face ca designul termic să fie deosebit de important.

Motorul integrat ar trebui evaluat în funcție de ciclul de lucru real al robotului, mai degrabă decât doar de puterea sa de vârf.

Parametrii importanți includ:

• Cuplu continuu

• Cuplul maxim

• Curent continuu

• Curent de vârf

• Eficiența motorului

• Eficiența controlerului

• Temperatura mediului ambiant

• Durata de functionare

• Calea de disipare a căldurii

Un proiectat corespunzător Sistemul servo hub integrat poate încorpora monitorizarea și protecția temperaturii.

Acest lucru poate ajuta la prevenirea stresului termic excesiv în condiții de operare solicitante.

Cu toate acestea, șasiul robotului în sine poate deveni, de asemenea, parte a căii de disipare a căldurii, astfel încât proiectarea mecanică și termică ar trebui luate în considerare împreună.

11. Potrivit pentru roboți mobili alimentați cu baterii

AGV-urile compacte și AMR-urile sunt de obicei alimentate cu baterii.

Prin urmare, transmisia trebuie să echilibreze performanța și consumul de energie.

O arhitectură a motorului fără perii poate oferi o funcționare eficientă, în timp ce servocontrolul poate regla cuplul și viteza în funcție de cerințele reale de mișcare.

Motorul corect trebuie selectat în funcție de sistemul complet de baterii, inclusiv:

• Tensiunea nominală a bateriei

• Tensiune minima de functionare

• Tensiune maximă de încărcare

• Curent continuu

• Curent de vârf

• Capacitatea bateriei

• Ciclul de funcționare

Un motor nu trebuie selectat pur și simplu pentru că tensiunea sa nominală se potrivește cu eticheta bateriei.

Întregul interval de tensiune trebuie să fie compatibil cu controlerul integrat.

12. Comunicare flexibilă pentru controlere AMR moderne

AMR-urile moderne folosesc adesea arhitecturi de control distribuit.

Controlerul principal se poate ocupa de navigare, localizare, evitarea obstacolelor și gestionarea sarcinilor, în timp ce modulele de motor se ocupă de controlul mișcării locale.

Prin urmare, un servomotor integrat poate acționa ca un nod distribuit de control al mișcării.

De exemplu, un controler poate trimite comenzi pentru:

• Viteza țintă

• Poziția țintă

• Direcţie

• Accelerare

• Decelerare

Modulul motor poate executa apoi comanda în timp ce își monitorizează continuu propriile condiții de feedback și protecție.

Această împărțire a responsabilităților poate face arhitectura generală de control mai curată.

13. Funcțiile de protecție îmbunătățesc fiabilitatea sistemului

Roboții mobili funcționează în medii în care pot apărea condiții neașteptate.

Un motor de antrenare poate întâlni:

• Modificări bruște ale sarcinii utile

• Blocarea roților

• Accelerație excesivă

• Temperatura ambientală ridicată

• Tensiune scăzută a bateriei

• Rezistenta mecanica

• Întreruperi de comunicare

Funcțiile de protecție integrate pot monitoriza condițiile de funcționare și pot răspunde la stări anormale.

În funcție de arhitectura motorului, funcțiile disponibile pot include:

• Protecție la supracurent

• Protecție la supratensiune

• Protecție la subtensiune

• Protectie la supratemperatura

• Detectarea defecțiunii codificatorului

• Detectarea erorilor de comunicare

• Protecție împotriva blocajului

Funcțiile exacte trebuie întotdeauna verificate în raport cu documentația tehnică a producătorului.

14. Personalizarea OEM este importantă pentru modelele de roboți compacti

Nu orice AMR poate folosi un motor de catalog standard.

Designurile de șasiu compact necesită adesea interfețe mecanice și electrice specifice.

Personalizarea OEM poate implica:

• Dimensiunea roții

• Orificii de montare

• Dimensiunile motorului

• Raportul de transmisie

• Lungimea cablului

• Tip conector

• Poziția conectorului

• Rezoluția codificatorului

• Protocol de comunicare

• Configurația frânei

• Tensiune nominală

• Caracteristicile cuplului

Acest lucru este deosebit de important atunci când motorul este integrat direct în structura roții.

O mică modificare a dimensiunilor de montare poate afecta șasiul, suspensia, poziția roților și geometria generală a robotului.

Prin urmare, colaborarea cu un producător care poate sprijini personalizarea mecanică și electrică poate simplifica procesul de dezvoltare.

Cum se evaluează un servomotor integrat cu hub fără perii

La comparare servomotoare hub pentru AGV-uri și AMR compacte , ar trebui să privim dincolo de puterea nominală a motorului.

O evaluare practică ar trebui să includă:

Când este un servomotor cu hub integrat o alegere practică?

Un servomotor cu butuc fără perii integrat poate fi potrivit în special atunci când robotul necesită:

O transmisie compactă:

Funcțiile motor și de control trebuie să ocupe spațiu minim.

Controlul roții în buclă închisă:

Robotul necesită o viteză precisă și sincronizare a roților.

Control distribuit al mișcării:

Mai multe module de unitate trebuie să comunice cu un controler central.

Cablaj simplificat:

Echipa de proiectare dorește să reducă cablurile externe ale motorului și codificatorului.

Ambalaj cu profil redus:

Robotul trebuie să funcționeze sub rafturi sau alte structuri.

Flexibilitatea OEM:

Sistemul de propulsie necesită interfețe mecanice sau electrice personalizate.

Funcționare cu baterie:

Motorul trebuie să funcționeze eficient într-o arhitectură de tensiune DC definită.

Considerații finale pentru proiectanții Compact AGV și AMR

Valoarea unui servomotor cu butuc fără perii integrat vine din mai mult decât pur și simplu micșorarea motorului.

Adevăratul avantaj este integrarea.

Combinând motorul, roata, feedback-ul, electronica de transmisie, comunicarea și funcțiile opționale într-un modul compact, putem aborda trenul de propulsie ca o unitate completă de control al mișcării, mai degrabă decât o colecție de componente separate.

Pentru AGV-uri și AMR ultracompacte, acest lucru poate simplifica ambalarea mecanică, poate reduce complexitatea cablajului, poate sprijini controlul distribuit și poate crea libertate suplimentară de proiectare pentru baterii, senzori, compartimente de sarcină utilă și alte funcții ale robotului.

Selecția corectă depinde încă de aplicația reală. Greutatea vehiculului, sarcina utilă, diametrul roții, cuplul, viteza, accelerația, tensiunea bateriei, feedback-ul codificatorului, performanța termică, protocolul de comunicare, ratingul IP și dimensiunile mecanice trebuie evaluate înainte ca motorul să fie finalizat.

Pentru dezvoltarea roboților mobili OEM, cel mai util servomotor cu butuc nu este, prin urmare, cel mai mic sau mai puternic model. Este modelul ale cărui caracteristici complete mecanice, electrice și de control se potrivesc cerințelor reale de funcționare ale robotului.

Primul factor de selecție: greutatea robotului și sarcina utilă

Înainte de a selecta un servomotor cu butuc, ar trebui să calculăm sarcina reală pe roată.

Greutatea sistemului nu este doar șasiul.

Trebuie să luăm în considerare:

Masa totală în mișcare = șasiu robot + baterie + electronică + sarcină utilă + accesorii mecanice

Un robot proiectat pentru a transporta o sarcină utilă de 100 kg poate necesita o transmisie radical diferită de un robot de inspecție de 30 kg.

De asemenea, ar trebui să luăm în considerare încărcarea dinamică.

Pornirea, oprirea, întoarcerea, urcarea pe rampe, traversarea golurilor din podea și accelerarea cu o platformă încărcată pot crește temporar cuplul necesar pentru roți.

Din acest motiv, selectarea unui motor bazat numai pe greutatea continuă a vehiculului poate avea ca rezultat o performanță insuficientă.

Abordarea mai utilă este de a evalua ambele:

• Cuplu continuu

• Cuplul maxim

Cuplul continuu determină dacă motorul poate funcționa fiabil în timpul deplasării normale.

Cuplul maxim determină dacă robotul poate gestiona accelerația, pornirea, sarcinile tranzitorii și alte condiții de operare solicitante.

Calculați cuplul roții înainte de a alege motorul

Cuplul roților este una dintre cele mai importante specificații pentru un tren de rulare AGV sau AMR.

Un calcul simplificat al tracțiunii poate începe cu:

F = ma + Frolling + Fgrade + Faceleration

Unde:

• F este forța de tracțiune necesară

• m este masa totală a vehiculului

• a este accelerația

• Frolling este rezistență la rulare

• Fgrade este forța cauzată de o înclinare

Cuplul roților poate fi apoi estimat din:

T = F × r

Unde:

• T este cuplul roții

• F este forța de tracțiune necesară

• r este raza efectivă a roții

Acest calcul ar trebui apoi combinat cu numărul de roți conduse și distribuția reală a sarcinii.

De asemenea, ar trebui să includem o marjă de inginerie, mai degrabă decât să dimensionăm motorul exact la cerințele teoretice.

Un motor care funcționează continuu la cuplul maxim disponibil lasă puțin spațiu pentru schimbarea condițiilor podelei, variația sarcinii utile, reducerea tensiunii bateriei, schimbările de temperatură sau frecarea mecanică.

Diametrul roții are un efect major asupra selecției motorului

Diametrul roții este adesea trecut cu vederea în timpul proiectării timpurii a transmisiei.

O roată mai mare poate îmbunătăți capacitatea robotului de a trece peste mici nereguli ale podelei, dar crește și necesarul de cuplu pentru o anumită forță de tracțiune.

O roată mai mică poate reduce cuplul necesar al roții și poate suporta o înălțime mai mică a șasiului, dar poate avea limitări atunci când treceți praguri, goluri, podele neuniforme sau rampe.

Pentru AMR ultracompacte, diametrul roții este, prin urmare, un compromis între:

• Înălțimea șasiului

• Garda la sol

• Cuplul necesar

• Viteza maxima

• Capacitatea de trecere a obstacolelor

• Ambalaj mecanic

• Durabilitatea roților

Motorul butucului trebuie selectat împreună cu roata, mai degrabă decât tratarea roții ca pe o componentă independentă.

Alegeți viteza nominală corectă și viteza maximă

Cerințele de viteză ale robotului variază semnificativ în funcție de aplicație.

Un robot de transport în depozit poate avea nevoie de viteză de deplasare relativ mare, în timp ce un robot de spital poate acorda prioritate operațiunilor lină la viteză mică.

Un AMR ultra-compact poate petrece, de asemenea, o cantitate mare de timp funcționând la viteză mică.

Prin urmare, ar trebui să examinăm întreaga gamă de funcționare, mai degrabă decât să ne uităm doar la RPM maxime.

Întrebările importante includ:

• Care este viteza maximă necesară pentru vehicul?

• Care este viteza normală de funcționare?

• Cât de lin trebuie să se miște robotul la viteză foarte mică?

• Cât de des accelerează și decelerează robotul?

• Motorul are nevoie de funcționare la viteză mare pentru perioade lungi?

• Roata necesită reducerea vitezei?

O soluție servo integrată bună ar trebui să ofere o reglare stabilă a vitezei în intervalul practic de operare al robotului.

Feedback-ul în buclă închisă este esențial pentru o mișcare AMR precisă

Un motor fără perii în sine nu oferă nivelul de control al mișcării cerut de mulți roboți mobili autonomi.

Pentru un control precis al vitezei și al poziției, feedback-ul este important.

Un servomotor integrat cu butuc poate folosi un encoder pentru a oferi controlerului informații în timp real despre rotor sau roată.

Aceasta permite funcții precum:

• Controlul vitezei în buclă închisă

• Feedback de poziție

• Sincronizare precisă a roților

• Accelerație controlată

• Controlul decelerarii

• Detectarea blocajului

• Monitorizarea erorilor

• Coordonare diferențială-acționare

Pentru un AMR cu tracțiune diferențială pe două roți, feedback-ul precis de la ambele roți este deosebit de important.

Dacă roțile din stânga și din dreapta nu mențin relația comandată, robotul poate experimenta o abatere a direcției în timpul călătoriei în linie dreaptă.

Acest lucru poate afecta acuratețea navigației, andocarea, poziționarea și execuția repetată a căilor.

Protocolul de comunicare contează în AMR cu mai multe roți

Un cu mai multe roți (Autonomous Mobile Robot) AMR nu este doar un vehicul cu mai multe motoare. Fiecare roată motrice trebuie să răspundă la comenzi la momentul potrivit, să raporteze starea sa reală de funcționare și să se coordoneze cu celelalte roți, astfel încât robotul să poată accelera, întoarce, opri și să-și urmeze fără probleme traiectoria planificată.

Acest lucru face din rețeaua de comunicații o parte importantă a sistemului de propulsie.

Când selectăm un servomotor cu butuc fără perii integrat pentru un AMR , prin urmare ar trebui să privim dincolo de cuplu, viteză, diametrul roții și puterea motorului. Interfața de comunicare determină modul în care motorul primește comenzi, returnează feedback, raportează defecțiuni și participă la mișcarea coordonată.

În funcție de arhitectura robotului, protocoale precum CAN, CANopen, RS485, Modbus RTU și EtherCAT . pot fi luate în considerare Alegerea corectă depinde de numărul de axe de acționare, cerințele de sincronizare, arhitectura controlerului, lungimea cablului, rata de actualizare, diagnosticare și complexitatea generală a sistemului.

De ce comunicarea devine mai importantă pe măsură ce numărul de roți crește

Un AMR cu tracțiune diferențială pe două roți necesită deja un control coordonat.

Dacă robotul trebuie să se miște drept, roțile din stânga și din dreapta trebuie să mențină o relație adecvată de viteză. În timpul unei viraj, controlerul trebuie să ajusteze continuu viteza fiecărei roți în funcție de traiectoria dorită.

Un AMR cu patru roți sau cu mai multe roți introduce relații de control suplimentare.

De exemplu, un robot poate folosi:

• Două roți motrice independente

• Patru roți motrice controlate independent

• Tracțiune diferențială pe patru roți

• Roțile Mecanum

• Roți omni

• Module multiple de conducere și direcție

Pe măsură ce numărul de noduri motoare crește, arhitectura de comunicare devine din ce în ce mai importantă.

Este posibil ca fiecare modul de unitate să aibă nevoie să primească:

• Viteza țintă

• Poziția țintă

• Comenzi de accelerare sau decelerare

• Activați/dezactivați comenzile

• Informații de direcție

• Comenzi pentru modul de control

În același timp, controlerul central poate avea nevoie să primească:

• Viteza reală a roții

• Feedback de poziție

• Curentul motorului

• Temperatură

• Stare de eroare

• Starea codificatorului

• Starea comunicării

O rețea de comunicații bine concepută permite acestor schimburi de date să aibă loc într-un mod structurat și previzibil.

Comunicarea face parte din sistemul de control al mișcării

Este tentant să ne gândim la comunicare ca o simplă metodă de trimitere a comenzilor către un motor.

Pentru un AMR, este mai mult decât atât.

Rețeaua de comunicații conectează eficient sistemul de navigație la nivel înalt al robotului cu sistemul său de mișcare la nivel scăzut.

Arhitectura poate arăta astfel:

Controler de navigație → Controler de mișcare → Rețea de motor → Servomotoare integrate pentru hub

Sistemul de navigație determină unde ar trebui să meargă robotul.

Controlerul de mișcare transformă acel obiectiv în comenzi de roată.

Servomotoarele individuale integrate execută apoi acele comenzi în timp ce returnează informații de funcționare în timp real.

Această separare permite fiecărui strat să realizeze o anumită sarcină.

Protocolul de comunicare asigură conexiunea între aceste straturi.

CAN și CANopen pentru controlul motorului AMR distribuit

CAN (Controller Area Network) este utilizat pe scară largă în sistemele de control încorporat distribuit, deoarece a fost proiectat pentru comunicarea între mai multe noduri electronice.

Un AMR poate folosi o rețea CAN pentru a conecta mai multe servomotoare integrate la un controler central.

O arhitectură simplificată poate arăta astfel:

Controler principal → CAN Bus → Motor de acționare stânga → Motor de acționare din dreapta → Noduri de acționare suplimentare

Un avantaj important este cablarea punct-la-punct redusă.

În loc să ruleze o conexiune de comunicație separată de la controlerul central la fiecare motor, mai multe noduri pot împărtăși o arhitectură de magistrală comună.

CANopen se bazează pe CAN și oferă un cadru de comunicare standardizat de nivel superior.

Pentru aplicațiile AMR, CANopen poate furniza mecanisme structurate pentru:

• Configurarea dispozitivului

• Schimbul de date de proces

• Managementul parametrilor

• Monitorizarea stării

• Tratarea defecțiunilor

• Managementul rețelei

Acest lucru poate face CANopen deosebit de util atunci când robotul conține mai multe noduri servo inteligente.

De ce CANopen poate fi util pentru roboții cu mai multe roți

Luați în considerare un AMR cu patru roți cu patru servomotoare independente integrate.

Controlorul poate avea nevoie să gestioneze:

• Stare activare motor

• Viteza țintă

• Viteza reală

• Poziția codificatorului

• Actual

• Temperatură

• Stare de eroare

Utilizarea unei arhitecturi de comunicare structurată facilitează organizarea acestor parametri pe mai multe noduri.

Acest lucru este deosebit de valoros pentru producătorii OEM care dezvoltă o platformă de robot repetabilă.

Odată ce arhitectura nodului motor a fost definită, modulele de acționare suplimentare pot fi potențial integrate folosind același concept de comunicare.

RS485 și Modbus RTU

RS485 este mai degrabă o interfață de comunicație fizică decât un protocol de aplicație complet.

Este folosit în mod obișnuit cu protocoale precum Modbus RTU.

Pentru unele AGV-uri și AMR-uri compacte, RS485 poate fi atractiv, deoarece este simplu, rentabil și potrivit pentru distanțe de comunicare relativ mari în interiorul robotului.

O arhitectură tipică ar putea fi:

Controler robot → RS485 → Controler motor → Servomotor integrat

Cu Modbus RTU, controlerul poate citi și scrie registre definite care conțin parametri precum:

• Comenzi de viteză

• Poziționați comenzi

• Starea de funcționare

• Actual

• Temperatură

• Coduri de alarma

Comunicarea bazată pe RS485 poate fi practică pentru sistemele în care cerințele de control al mișcării sunt moderate și arhitectura controlerului acceptă deja Modbus.

Cu toate acestea, proiectanții de sisteme ar trebui să evalueze cu atenție timpul de comunicare și încărcarea rețelei atunci când mai multe noduri de motor partajează aceeași magistrală.

EtherCAT pentru controlul mișcării de înaltă performanță

Unele AMR necesită o sincronizare mai strânsă între mai multe axe de mișcare.

În aceste cazuri, EtherCAT poate fi luat în considerare.

EtherCAT este o tehnologie de comunicație industrială bazată pe Ethernet, concepută pentru comunicații de înaltă performanță în timp real.

Pentru sistemele de mișcare cu mai multe axe, poate oferi o comunicare sincronizată între un controler central și nodurile servo distribuite.

Acest lucru poate fi util atunci când AMR necesită:

• Sincronizare precisă pe mai multe roți

• Actualizări rapide ale comenzilor

• Feedback de înaltă frecvență

• Mișcare coordonată

• Control distribuit mai avansat

De exemplu, un robot cu patru roți care utilizează motoare independente poate avea nevoie de toate cele patru roți pentru a răspunde constant în timpul accelerației și virajului.

Arhitectura de comunicare devine deosebit de importantă atunci când controlerul de mișcare al robotului necesită actualizări frecvente și sincronizare precisă.

CAN vs. CANopen vs. RS485 vs. EtherCAT

Aceste tehnologii nu trebuie tratate ca specificații interschimbabile.

Ele operează la diferite niveluri și oferă capacități diferite.

Alegerea corectă depinde mai degrabă de arhitectura completă de control decât de protocolul care pare mai avansat din punct de vedere tehnic.

Este posibil ca un mic AMR de interior să nu necesite aceeași arhitectură de comunicație ca un robot mobil industrial de mare viteză cu mai multe axe sincronizate.

Rata de actualizare a comunicațiilor contează

Un aspect important este cât de des trebuie ca controlerul să facă schimb de date cu fiecare motor.

Să presupunem că un robot are patru motoare independente.

Controlerul poate avea nevoie să trimită comenzi și să primească feedback de la toate cele patru motoare în mod continuu.

Performanța de comunicare necesară depinde de:

• Numărul de noduri

• Numărul de octeți de date

• Frecvența de comandă

• Frecvența feedback-ului

• Abordarea rețelei

• Sincronizare necesară

• Viteza de procesare a controlerului

Dacă rețeaua nu poate furniza informații suficient de rapid, este posibil ca sistemul de control al motorului să nu răspundă conform așteptărilor.

Acest lucru este deosebit de important pentru aplicațiile care implică accelerație rapidă, călătorie de mare viteză sau urmărire precisă a traiectoriei.

Sincronizarea roților depinde de mai mult decât de motor

O bună sincronizare a roților necesită cooperare între mai multe componente ale sistemului.

Acestea includ:

Hardware motor

Motorul trebuie să furnizeze suficient cuplu și viteză.

Codificator

Codificatorul trebuie să ofere feedback utilizabil.

Servocontroller

Controlerul trebuie să regleze comportamentul motorului cu precizie.

Rețea de comunicații

Comenzile și feedback-ul trebuie schimbate în mod fiabil.

Algoritm de control al mișcării

Controlerul central trebuie să calculeze comenzile adecvate la roți.

Sistem mecanic

Diametrul roții, frecarea, distribuția sarcinii și toleranțele transmisiei influențează, de asemenea, mișcarea reală.

Prin urmare, doar selectarea unui protocol de comunicare rapidă nu garantează o mișcare AMR precisă.

Întregul lanț de control al mișcării trebuie să lucreze împreună.

Latența comunicării poate afecta comportamentul robotului

Latența este un alt factor important.

Dacă robotul trimite o comandă de roată și primește feedback-ul corespunzător după o întârziere semnificativă, controlerul de mișcare lucrează efectiv cu informații mai vechi.

Pentru unele aplicații, acest lucru poate avea un impact practic redus.

Pentru controlul traiectoriei de înaltă performanță, totuși, întârzierea comunicării poate deveni mai importantă.

Efectele potențiale includ:

• Corecție de viteză mai puțin sensibilă

• Precizie redusă de sincronizare

• Raportare întârziată a erorilor

• Urmărirea traiectoriei mai puțin precisă

Acesta este motivul pentru care performanța de comunicare ar trebui evaluată împreună cu bucla de control al motorului.

Detectarea defecțiunilor este o funcție importantă de comunicare

Un tren de transmisie AMR de încredere trebuie să știe când ceva nu este în regulă.

Un servomotor inteligent integrat poate raporta condiții precum:

• Supracurent

• Supratemperatură

• Eroare codificatorului

• Supratensiune

• Subtensiune

• Blocarea motorului

• Pierderea comunicării

• Defecțiune a controlerului

Controlerul central poate lua apoi măsurile corespunzătoare în funcție de proiectarea sistemului robotului.

De exemplu, dacă un motor de antrenare raportează o defecțiune critică, este posibil ca robotul să fie nevoit să se oprească în loc să continue să funcționeze cu un cuplu neechilibrat la roți.

Prin urmare, protocolul de comunicare devine parte a arhitecturii de diagnosticare a robotului.

Monitorizarea bătăilor inimii și a nodurilor

Într-un sistem cu mai multe motoare, controlerul ar trebui să știe dacă fiecare nod motor încă comunică.

Mecanismele de gestionare a rețelei pot ajuta la detectarea erorilor de comunicare.

De exemplu, controlerul poate monitoriza dacă un motor continuă să răspundă în intervalul de timp estimat.

Dacă un nod motor nu mai comunică, sistemul poate identifica starea anormală și poate executa un răspuns predefinit.

Acest lucru este deosebit de important pentru mașinile autonome, deoarece este posibil să nu existe un operator care monitorizează continuu transmisia.

Designul cablurilor de comunicație încă contează

Un protocol bun nu poate compensa instalarea fizică proastă.

Cablajul de comunicație AMR poate prezenta:

• Vibrație continuă

• Mișcare repetată

• Interferențe electromagnetice

• Îndoire mecanică

• Spații de instalare înguste

• Tensiunea conectorului

Prin urmare, cablul, conectorul, ecranarea, împământarea și traseul trebuie proiectate pentru mediul mobil.

Pentru servomotoarele integrate cu butuc, poziția conectorului este deosebit de importantă.

Un conector adecvat din punct de vedere tehnic poate deveni totuși o problemă mecanică dacă interferează cu roata, șasiul, suspensia sau componentele în mișcare.

Acesta este unul dintre motivele pentru care personalizarea cablului OEM și a conectorului poate fi valoroasă pentru producătorii de AMR compacti.

Arhitectură de comunicare pentru un AMR cu patru roți

Luați în considerare un AMR cu patru roți cu patru servomotoare integrate controlate independent.

O posibila arhitectura este:

Controler central de mișcare

↓

CANopen / EtherCAT / Altă rețea industrială

↓

Servomotor față-stânga

Servomotor față-dreapta

Servomotor spate-stânga

Servomotor spate-dreapta

Fiecare motor poate primi propria sa comandă de viteză sau poziție în timp ce returnează feedback către controler.

Controlerul poate coordona apoi toate cele patru roți în funcție de modelul de mișcare al robotului.

Pentru un sistem de antrenare diferențială, părțile din stânga și din dreapta pot primi viteze țintă diferite.

Pentru o platformă omnidirecțională, fiecare roată poate primi o comandă de viteză diferită bazată pe mișcarea de translație și rotație dorită.

Aici comunicarea devine direct legată de comportamentul vehiculului.

Cum să alegi protocolul de comunicare potrivit

Putem folosi mai multe întrebări practice atunci când selectăm un protocol pentru un AMR.

1. Câte noduri motor sunt necesare?

Un robot cu două roți are cerințe de rețea diferite față de o platformă cu șase roți.

2. Cât de des trebuie să fie actualizate comenzile?

Ratele mai mari de actualizare impun, în general, cerințe mai mari asupra performanței rețelei.

3. Cât de importantă este sincronizarea?

Dacă mai multe roți au nevoie de mișcare foarte coordonată, capacitățile de sincronizare devin mai importante.

4. Ce suportă controlerul principal?

Protocolul motorului ar trebui să fie compatibil cu arhitectura controlerului existentă a robotului.

5. Ce informații de diagnosticare sunt necesare?

Dacă robotul are nevoie de informații detaliate despre starea motorului și defecțiuni în timp real, arhitectura de comunicație ar trebui să accepte această cerință.

6. Cât de multă dezvoltare software este acceptabilă?

Un protocol standardizat poate reduce efortul necesar pentru a construi funcții de comunicare și diagnosticare.

7. Care sunt cerințele de cablare fizică?

Lungimea cablului, designul conectorului, ecranarea, rutarea și mișcarea mecanică contează.

Ce ar trebui să întrebe cumpărătorii OEM unui producător de servomotoare integrate?

Înainte de a selecta un servomotor cu butuc fără perii integrat, vă recomandăm să confirmați:

• Ce protocoale de comunicare sunt acceptate?

• Interfața este CAN sau CANopen?

• Ce obiecte CANopen sunt disponibile?

• Ce viteze de comunicare sunt acceptate?

• Ce caracteristici de comunicare EtherCAT sunt disponibile?

• Este acceptată mișcarea sincronizată?

• Ce parametri de feedback pot fi cititi?

• Cum sunt raportate defecțiunile motorului?

• Ce se întâmplă după ce se pierde comunicarea?

• ID-urile nodurilor pot fi configurate?

• Pot fi personalizați parametrii de comunicare?

• Cablurile și conectorii sunt personalizabili?

• Este disponibil un manual de protocol de comunicare?

• Este disponibil un eșantion de motor pentru testarea integrării controlerului?

Aceste întrebări pot dezvălui detalii importante de integrare înainte ca transmisia să intre în stadiul de prototip.

De ce trebuie luată în considerare comunicarea în timpul selecției motorului

Comunicarea nu trebuie tratată ca pe o idee ulterioară.

Specificațiile electrice și mecanice ale motorului pot fi excelente, dar integrarea poate deveni totuși dificilă dacă arhitectura de comunicație nu se potrivește cu controlerul robotului.

Din acest motiv, vă recomandăm să evaluați următoarele ca un pachet:

Motor + Encoder + Servocontroller + Protocol de comunicare + Date de feedback + Interfață mecanică

Această abordare oferă o imagine mai clară a efortului real de integrare.

Final Takeaway

Pentru AMR cu mai multe roți, protocolul de comunicare este o parte fundamentală a arhitecturii sistemului de propulsie.

Pe măsură ce numărul de servomotoare integrate cu butuc fără perii crește, robotul are nevoie de o metodă fiabilă pentru a distribui comenzi, a colecta feedback, a sincroniza mișcarea roții, a monitoriza starea motorului și a detecta defecțiunile.

CAN/CANopen poate oferi o arhitectură distribuită practică pentru mulți roboți mobili compacti. RS485 cu Modbus RTU se potrivește aplicațiilor mai simple de control în serie, în timp ce EtherCAT poate fi luat în considerare atunci când sistemul necesită mișcare sincronizată de înaltă performanță.

Alegerea corectă depinde de cerințele reale ale robotului.

Pentru producătorii OEM AGV și AMR, cea mai bună abordare este să selecteze protocolul de comunicare împreună cu motorul, codificatorul, controlerul și arhitectura de control al robotului. Atunci când aceste elemente sunt proiectate ca un sistem integrat, coordonarea pe mai multe roți devine mai ușor de gestionat, depanat și scalat pe diferite platforme mobile de roboți.

Tensiunea bateriei ar trebui să se potrivească cu arhitectura robotului

Roboții mobili compacti funcționează frecvent din sisteme de baterii DC.

Arhitecturile comune de sistem pot utiliza tensiuni ale bateriei, cum ar fi:

• 24 V

• 36 V

• 48 V

Tensiunea corectă depinde de arhitectura electrică a robotului și de cerințele de putere.

O tensiune mai mare a sistemului poate ajuta la reducerea curentului pentru un anumit nivel de putere, ceea ce poate influența dimensionarea cablului, selecția conectorilor, performanța termică și pierderile de distribuție.

Cu toate acestea, intervalul real de tensiune de funcționare a motorului trebuie să se potrivească cu sistemul bateriei, inclusiv variația tensiunii în timpul încărcării și descărcării.

Nu ar trebui să selectăm un motor pur și simplu pentru că tensiunea lui nominală se potrivește cu eticheta bateriei.

Trebuie verificat întregul interval de tensiune.

Managementul termic este esențial în motoarele compacte

Performanța termică poate deveni una dintre cele mai dificile provocări de inginerie atunci când motoarele sunt instalate în interiorul unui șasiu compact.

Este posibil să existe un flux de aer limitat în jurul motorului.

În același timp, un AMR poate funcționa continuu timp de mai multe ore.

Căldura poate proveni de la:

• Pierderi de cupru motor

• Pierderi de controler

• Frecarea rulmentului

• Pierderile cutiei de viteze

• Frecvență mare de accelerație

• Cuplu ridicat continuu

• Temperatura ambientală ridicată

• Disiparea căldurii restricționată

Din acest motiv, ar trebui să evaluăm performanța termică a motorului în cadrul ciclului de lucru real, mai degrabă decât să ne bazăm doar pe un test de laborator de scurtă durată.

Un design bun poate include:

• Monitorizarea temperaturii

• Protectie la supratemperatura

• Limitarea curentului

• Derating termic

• Design adecvat al carcasei

• Conducerea căldurii prin șasiu

Un motor integrat care se potrivește mecanic, dar nu poate disipa căldura în mod adecvat, nu este o soluție de succes pentru transmisia.

Protecție la pătrunderea în medii de depozit și industriale

Evaluarea IP necesară depinde de locul în care va funcționa AMR.

Un depozit interior curat are cerințe de mediu diferite față de o unitate de producție în care pot fi prezente praf, umiditate, lubrifianți sau fluide de curățare.

Pentru roboții mobili industriali, protecția împotriva prafului și apei poate deveni o cerință importantă de achiziție.

Specificația finală ar trebui să ia în considerare:

• Metode de curățare a podelei

• Expunerea la praf

• Umiditate

• Stropirea cu apă

• Contaminarea roților

• Expunerea chimică

• Temperatura de functionare

Servomotorul integrat cu butuc selectat ar trebui să aibă o configurație de carcasă și conector adecvată pentru mediul real, mai degrabă decât să aleagă pur și simplu un rating IP ridicat fără a înțelege aplicația.

Integrarea mecanică este unul dintre cele mai mari avantaje

Un servomotor cu butuc poate simplifica arhitectura mecanică a unui AMR compact.

Sistemele de acționare tradiționale pot necesita structuri de montare separate pentru:

• Motor

• Cutie de viteze

• roată

• Codificator

• Frână

• Servoacționare

Un ansamblu de butuc integrat poate consolida aceste funcții.

Acest lucru poate reduce:

• Spatiu de instalare

• Interfețe mecanice

• Cuplaje

• Paranteze externe

• Dirijarea cablurilor

• Etapele de asamblare

De asemenea, poate face ca transmisia să fie mai ușor de standardizat pe diferite modele de robot.

Pentru producătorii OEM, acest lucru este util în special atunci când se dezvoltă mai multe platforme AMR bazate pe o arhitectură de unitate comună.

Cerințele de frânare ar trebui evaluate separat

Nu orice AMR are nevoie de o frână de motor.

Cu toate acestea, aplicațiile care implică rampe, sarcini verticale, mecanisme de andocare sau cerințe de reținere legate de siguranță pot necesita unul.

O frână poate furniza un cuplu de menținere atunci când motorul nu generează în mod activ cuplu.

Când evaluăm o opțiune de frână, ar trebui să examinăm:

• Cuplul de reținere

• Tensiunea frânei

• Timp de răspuns la frână

• Consumul de energie

• Ciclu de funcționare

• Integrare mecanică

• Cerințe de siguranță

Frâna ar trebui tratată ca parte a siguranței generale și a designului mecanic, mai degrabă decât ca o altă specificație a motorului.

Cum să selectați servomotorul corect integrat pentru hub fără perii

Selectând dreapta servomotorul cu butuc fără perii integrat este un pas important în dezvoltarea unui AGV, AMR, cărucior autonom sau alt robot mobil compact. Motorul trebuie să facă mai mult decât să rotească roata. Trebuie să ofere un cuplu suficient, să mențină viteza controlată, să funcționeze eficient dintr-un sistem DC alimentat cu baterie, să comunice cu controlerul robotului și să funcționeze în mod fiabil într-un spațiu mecanic compact.

Pentru producătorii de roboți OEM, procesul de selecție devine și mai important deoarece motorul este adesea integrat direct în arhitectura șasiului. Un motor care pare potrivit pe o fișă de specificații poate crea în continuare probleme cu dimensiunea roții, performanța termică, cablarea, comunicarea sau instalarea mecanică.

Prin urmare, ar trebui să evaluăm sistemul complet de servomotoare butuc , în loc să selectăm un model bazat doar pe puterea nominală.

1. Începeți cu greutatea totală a robotului

Primul pas este determinarea masei reale de funcționare a robotului.

Nu ar trebui să calculăm necesarul de motor folosind doar șasiul gol.

Masa totală ar trebui să includă:

Masa robotului = șasiu + baterie + electronică + senzori + mecanisme + sarcină utilă maximă

De exemplu, un robot mobil care cântărește 40 kg fără sarcina utilă poate funcționa la 70 kg când este complet încărcat.

Sistemul de propulsie trebuie să fie proiectat pentru condiția de funcționare de 70 kg dacă aceasta reprezintă sarcina maximă prevăzută.

Ar trebui să luăm în considerare și schimbările în distribuția greutății.

Poziția bateriei, locația sarcinii utile, mecanismele de ridicare și amplasarea roților pot modifica sarcina suportată de fiecare roată.

Acest lucru este deosebit de important pentru AMR cu patru roți, deoarece sarcina poate să nu fie distribuită uniform în toate cele patru module de acționare.

2. Calculați cuplul necesar pentru roți

Cuplul este una dintre cele mai importante specificații atunci când alegeți un servomotor cu butuc.

Un calcul de bază al tracțiunii poate fi exprimat astfel:

F = ma + Fᵣ + Fg

Unde:

• F = forța de tracțiune necesară

• m = masa totală a robotului

• a = accelerația necesară

• Fᵣ = rezistența la rulare

• Fg = forța cauzată de o înclinare

Cuplul corespunzător al roții poate fi apoi estimat astfel:

T = F × r

Unde:

• T = cuplul roții

• F = forța de tracțiune necesară

• r = raza roții

Acesta oferă un punct de plecare pentru selecția motorului.

În aplicațiile reale, ar trebui să luăm în considerare și pierderile mecanice, condițiile podelei, alunecarea roților, variația sarcinii utile, cerințele de accelerație și o marjă de inginerie adecvată.

Cuplu continuu vs. Cuplu maxim

Această distincție este critică.

Cuplul continuu determină dacă motorul poate menține sarcina necesară în timpul funcționării normale.

Cuplul de vârf determină dacă motorul poate face față evenimentelor de scurtă durată, cum ar fi:

• Pornire

• Accelerație rapidă

• Urcând o rampă

• Nereguli de traversare a podelei

• Transportarea unei încărcături suplimentare bruște

• Recuperarea din rezistența temporară

Un motor cu un cuplu continuu adecvat, dar cu un cuplu maxim insuficient poate funcționa normal, dar are dificultăți în timpul accelerației.

Pentru AMR, ambele specificații trebuie verificate.

3. Luați în considerare diametrul roții

Diametrul roții afectează direct transmisia.

O roată mai mare se poate îmbunătăți:

• Garda la sol

• Trecerea obstacolelor

• Performanță la nivelul podelei

• Calitate de rulare

Cu toate acestea, o roată mai mare modifică și relația dintre cuplul roții și tracțiunea vehiculului.

O roată mai mică poate ajuta la crearea unui șasiu cu profil mai mic și la reducerea anumitor cerințe de cuplu, dar poate fi mai puțin potrivită pentru podele neuniforme sau obstacole mai mari.

Pentru un servomotor cu butuc integrat, diametrul roții trebuie selectat împreună cu:

• Greutatea robotului

• Viteza necesară

• Cuplul necesar

• Garda la sol

• Înălțimea șasiului

• Cerințe de obstacol

Roata nu este doar un accesoriu atașat la motor. Face parte din specificațiile transmisiei.

4. Definiți viteza necesară a vehiculului

RPM motor trebuie selectat din viteza dorită a vehiculului și diametrul roții.

O relație simplificată este:

Viteza vehiculului = circumferința roții × RPM roată

De exemplu, creșterea diametrului roții crește distanța parcursă pe rotație.

Cu toate acestea, viteza maximă nu ar trebui să fie singura considerație.

AMR-urile petrec adesea mult timp funcționând la viteze relativ scăzute în timpul:

• Andocare

• Cotitură

• Corecția poziției

• Culegerea

• Încărcare

• Navigare în jurul obstacolelor

Prin urmare, motorul ar trebui să ofere un control stabil în domeniul de funcționare real al robotului.

Un RPM maxim mare nu înseamnă automat o performanță AMR mai bună.

5. Verificați cerința de accelerare

Doi roboți cu greutate identică și viteză maximă pot necesita motoare foarte diferite dacă cerințele lor de accelerație diferă.

Un robot de transport în depozit poate accelera treptat.

Un AMR industrial compact poate avea nevoie de o accelerare rapidă pentru a maximiza debitul.

O accelerație mai mare necesită o forță mai mare pe roată și, prin urmare, un cuplu motor mai mare.

Ar trebui să definim:

• Accelerația țintă

• Accelerație maximă

• Decelerare

• Cerințe de oprire de urgență

• Frecvența evenimentelor de accelerare

Capacitatea de cuplu de vârf a motorului trebuie apoi comparată cu aceste cerințe.

6. Evaluați cu atenție tensiunea bateriei

Majoritatea AGV-urilor și AMR-urilor compacte funcționează din sisteme DC alimentate cu baterie.

Arhitecturile comune pot include:

• 24 V

• 36 V

• 48 V

Motorul trebuie să fie compatibil cu gama de tensiune reală a sistemului de baterii, nu doar cu tensiunea nominală.

De exemplu, o baterie etichetată ca sistem de 48 V va experimenta variații de tensiune în timpul încărcării și descărcării.

Prin urmare, ar trebui să verificăm:

• Tensiune nominală

• Tensiune minima de functionare

• Tensiune maximă de funcționare

• Curent de vârf

• Curent continuu

• Gama de tensiune a controlerului

Motorul și controlerul integrat trebuie să rămână în intervalul de funcționare specificat pe tot parcursul ciclului bateriei.

7. Selectați codificatorul corect și sistemul de feedback

Un servomotor integrat cu butuc are nevoie de feedback adecvat pentru controlul în buclă închisă.

Encoderul oferă informații despre mișcarea motorului sau a roții, permițând controlerului să regleze viteza și poziția.

Selectarea codificatorului poate afecta:

• Reglarea vitezei

• Precizia poziției

• Sincronizarea roților

• Performanță la viteză mică

• Detectarea defecțiunilor

• Repetabilitate de navigare

Pentru un AMR cu tracțiune diferențială pe două roți, feedback-ul de la ambele roți este deosebit de important.

Pentru platformele cu mai multe roți, feedback-ul sincronizat de la mai multe module de transmisie devine și mai semnificativ.

Specificația codificatorului adecvată depinde de cerințele de control al mișcării ale robotului, mai degrabă decât de alegerea pur și simplu a celei mai înalte rezoluții disponibile.

8. Alegeți protocolul de comunicare corect

Motorul trebuie să comunice eficient cu controlerul robotului.

Opțiunile comune includ:

• POATE

• CANopen

• RS485

• Modbus RTU

• EtherCAT

CANopen poate fi util pentru nodurile servo distribuite în mulți roboți mobili.

RS485 cu Modbus poate fi potrivit pentru arhitecturi de comunicații mai simple.

EtherCAT poate fi luat în considerare atunci când robotul necesită un control multi-ax sincronizat de înaltă performanță.

Protocolul corect ar trebui să se potrivească cu:

• Numărul de motoare

• Cerințe de feedback

• Rata de actualizare a comenzii

• Cerințe de sincronizare

• Compatibilitate cu controlerul

• Arhitectura software

• Cerințe de diagnosticare

Comunicarea trebuie luată în considerare în timpul selecției motorului, nu după ce proiectarea mecanică a fost deja finalizată.

9. Verificaţi performanţa termică a motorului

Performanța termică este deosebit de importantă pentru motoarele cu butuc compact.

Un AMR poate funcționa câteva ore fără o perioadă lungă de răcire.

În același timp, motorul poate avea un flux de aer limitat deoarece este instalat în interiorul unui șasiu mic.

Căldura poate rezulta din:

• Pierderi de cupru

• Pierderi de controler

• Pierderile cutiei de viteze

• Cuplu mare continuu

• Accelerație frecventă

• Temperatura ambientală ridicată

Prin urmare, ar trebui să cerem specificații pentru funcționare continuă, mai degrabă decât să ne uităm doar la producția de vârf.

Parametrii importanți includ:

• Cuplu continuu

• Curent continuu

• Temperatura maxima

• Protectie termica

• Monitorizarea temperaturii

• Ciclu de lucru recomandat

Un motor care oferă un cuplu de vârf impresionant pentru o perioadă scurtă de timp poate să nu fie adecvat pentru funcționarea continuă AMR.

10. Luați în considerare evaluarea IP

Nivelul de protecție necesar depinde de mediul robotului.

Un depozit interior curat are cerințe diferite față de un etaj de fabrică în care robotul poate întâlni:

• Praf

• Apă

• Ulei

• Fluide de curățare

• Umiditate

• Schimbări de temperatură

Carcasa motorului, conectorii, cablurile și ansamblul roților trebuie luate în considerare atunci când se evaluează protecția mediului.

Pentru roboții mobili industriali, o evaluare IP adecvată poate ajuta la protejarea sistemului de acționare de expunerea la mediu.

Evaluarea reală necesară ar trebui determinată din condițiile de funcționare ale robotului, mai degrabă decât selectată exclusiv în scopuri de marketing.

11. Decideți dacă este necesară o frână

Nu orice robot mobil are nevoie de frână.

Cu toate acestea, o frână poate fi importantă atunci când robotul trebuie să-și mențină poziția în anumite condiții.

Aplicațiile potențiale includ:

• Podele în pantă

• Mecanisme de ridicare

• Sarcini verticale

• Stații de andocare

• Funcții de menținere legate de siguranță

Când evaluăm o frână, ar trebui să verificăm:

• Cuplul de reținere

• Tensiunea frânei

• Timp de răspuns

• Consumul de energie

• Integrare mecanică

• Comportament de siguranță

• Ciclu de funcționare

Frâna ar trebui să fie integrată în siguranța generală a robotului și în designul mecanic.

12. Verificați dimensiunile mecanice

Dezvoltarea AMR compactă implică adesea constrângeri dimensionale foarte stricte.

Înainte de a selecta motorul, ar trebui să verificăm:

• Diametrul motorului

• Lungimea motorului

• Diametrul roții

• Lățimea roții

• Orificii de montare

• Adâncimea de montare

• Configurația arborelui

• Poziția conectorului

• Direcția de ieșire a cablului

• Greutatea totală a ansamblului

Un motor poate avea specificații electrice excelente și poate fi încă nepotrivit dacă interfața sa de montare nu se potrivește cu șasiu.

Pentru roboții ultracompacți, învelișul mecanic trebuie confirmat la începutul procesului de proiectare.

13. Luați în considerare greutatea motorului

Motorul în sine contribuie la greutatea totală a vehiculului.

Acest lucru contează deoarece greutatea suplimentară a transmisiei poate reduce:

• Capacitate de sarcină utilă

• Rezistența bateriei

• Accelerare

• Eficiență energetică

Pentru roboții mobili, obiectivul nu este pur și simplu puterea maximă a motorului.

Ar trebui să căutăm un echilibru adecvat între:

Cuplu + Viteză + Greutate + Eficiență + Dimensiune fizică

Acest lucru devine din ce în ce mai important pentru AMR alimentate cu baterie, unde fiecare kilogram afectează performanța la nivel de sistem.

14. Evaluați eficiența energetică

Eficiența motorului influențează durata de funcționare a bateriei.

Necesarul real de energie depinde de mai mult decât randamentul nominal al motorului.

Ar trebui să luăm în considerare:

• Eficiența motorului

• Eficiența controlerului

• Eficiența cutiei de viteze

• Viteza de operare

• Încarcă profilul

• Frecvența de accelerare

• Comportament regenerativ

• Consumul de standby

Un AMR care funcționează continuu pentru o tură întreagă poate beneficia în mod semnificativ de un sistem de transmisie eficient.

Prin urmare, eficiența energetică ar trebui evaluată pe parcursul ciclului de lucru real al robotului, mai degrabă decât într-un singur punct de operare.

15. Uită-te la ciclul de lucru complet

Un motor poate funcționa diferit în funcție de sarcini de lucru diferite ale robotului.

De exemplu:

Sarcină ușoară → viteză mare → accelerație scurtă → perioadă lungă de croazieră

este foarte diferit de:

Sarcină grea → porniri frecvente → accelerare repetată → opriri frecvente

A doua aplicație poate crea cerințe termice și de curent de vârf mult mai mari.

Prin urmare, un bun proces de selecție ar trebui să definească un ciclu de funcționare reprezentativ.

Aceasta poate include:

• Timp de funcționare

• Distanța de călătorie

• Viteza medie

• Viteza maxima

• Frecvența de accelerare

• Procentul de sarcină utilă

• Funcționare cu rampă

• Frecvența de întoarcere

• Frecvența de oprire/pornire

Aceste informații permit producătorului motorului să evalueze aplicația mai precis.

16. Luați în considerare alunecarea și tracțiunea roților

Mai mult cuplu motor nu este întotdeauna mai bun.

Dacă cuplul disponibil al roții depășește capacitatea de tracțiune a roții și a podelei, roata poate aluneca.

Alunecarea roților poate reduce:

• Precizia poziției

• Acuratețea navigației

• Viața anvelopelor

• Eficiență energetică

Prin urmare, transmisia ar trebui să fie adaptată la condițiile reale de tracțiune.

Materialul roții, suprafața podelei, distribuția sarcinii și controlul cuplului contează.

Un servomotor cu control precis al cuplului și al vitezei poate ajuta sistemul de control al mișcării să gestioneze mai eficient comportamentul roților.

17. Evaluați funcționalitatea completă a controlerului

Un servomotor integrat cu butuc poate conține controlerul în interiorul ansamblului motor.

Ar trebui să înțelegem ce oferă de fapt controlerul integrat.

Întrebările pot include:

• Suporta controlul vitezei?

• Suportă controlul poziției?

• Este disponibil controlul cuplului?

• Pot fi configurați parametrii de accelerație și decelerare?

• Limitele de curent pot fi ajustate?

• Sunt disponibile coduri de eroare?

• Este inclusă monitorizarea temperaturii?

• Pot fi personalizați parametrii de control?

Aceste detalii pot afecta semnificativ integrarea cu controlerul principal al AMR.

18. Luați în considerare personalizarea OEM

Produsele standard pot accelera dezvoltarea, dar producătorii de roboți OEM au adesea nevoie de configurații personalizate.

Posibilele cerințe de personalizare includ:

• Diametrul roții

• Puterea motorului

• Raportul de transmisie

• Dimensiuni de montaj

• Poziția conectorului

• Lungimea cablului

• Codificator

• Protocol de comunicare

• Frână

• Voltaj

• Parametrii firmware-ului

• Locuințe

Pentru AMR compacte, personalizarea poate fi deosebit de valoroasă, deoarece spațiul mecanic este adesea limitat.

O poziție personalizată a conectorului sau un model de montare poate elimina uneori necesitatea reproiectării unui întreg șasiu.

19. Testați motorul în condiții reale de robot

Specificațiile de laborator sunt importante, dar testarea prototipului rămâne esențială.

În mod ideal, sistemul de propulsie complet ar trebui testat cu:

• Masa reală a robotului

• Sarcina utilă maximă

• Baterie reală

• Roata reală

• Controler adevărat

• Rețeaua de comunicații destinată

• Suprafața de pardoseală așteptată

Testarea ar trebui să evalueze:

• Performanță de pornire

• Accelerare

• Frânare

• Funcționare continuă

• Temperatura motorului

• Consum curent

• Sincronizarea roților

• Stabilitatea comunicării

• Recuperare defecțiuni

• Rezistența bateriei

Acest lucru oferă o imagine mult mai utilă a modului în care servomotorul integrat cu butuc se va comporta în AMR final.

O listă de verificare practică pentru selecția servomotoarelor pentru hub integrat

Finala Takeaway

Selectarea corect servomotorului cu butuc fără perii integrat necesită o abordare la nivel de sistem.

Ar trebui să începem cu masa totală a robotului, sarcina utilă, diametrul roții, viteza, accelerația și mediul de operare. De acolo, putem determina cuplul continuu și de vârf necesar, tensiunea bateriei, feedback-ul codificatorului, protocolul de comunicare, performanța termică, ratingul IP și dimensiunile mecanice.

Pentru AGV-urile și AMR-urile compacte, integrarea oferă un avantaj important, deoarece motorul, controlerul, feedback-ul și roata pot fi proiectate ca un singur modul de transmisie compact.

Prin urmare, cel mai bun motor nu este neapărat cel mai puternic sau cel mai mic model disponibil. Este cel al cărui cuplu, viteză, feedback, comunicare, caracteristici termice, dimensiuni și opțiuni de personalizare se potrivesc cu arhitectura actuală a robotului.

Pentru producătorii OEM, colaborarea timpurie cu un furnizor de motoare integrat poate simplifica, de asemenea, dezvoltarea prototipului, integrarea mecanică, testarea comunicațiilor și eventuala producție în masă.

De ce este importantă personalizarea OEM pentru AMR-uri AGV ultracompacte

Pentru AGV-uri și AMR ultracompacte , alegerea unui motor standard dintr-un catalog nu este întotdeauna suficientă. Acești roboți mobili autonomi funcționează în limite stricte privind dimensiunea șasiului, poziția roților, capacitatea bateriei, sarcina utilă, garda la sol, spațiul de cablare și înălțimea totală a vehiculului. Un motor de antrenare care funcționează bine într-un AGV convențional poate necesita încă modificări mecanice sau electrice semnificative înainte de a se potrivi unui robot mobil compact.

Aici personalizarea OEM . devine importantă

La JKONGMOTOR abordăm dezvoltarea motorului integrat din perspectiva sistemului complet de mișcare. În loc să tratăm motorul ca pe o componentă izolată, lucrăm în jurul cerințelor reale ale AGV sau AMR, inclusiv dimensiunea roții, cuplul, viteza, tensiunea, feedback-ul codificatorului, comunicarea, dimensiunile mecanice, cablarea, frânarea și constrângerile de instalare..

Pentru producătorii de roboți mobili compacti, această abordare poate face diferența între simpla găsire a unui motor care funcționează și dezvoltarea unui sistem de propulsie care este cu adevărat optimizat pentru robot.

De ce AGV-urile și AMR-urile ultracompacte au nevoie de sisteme de propulsie personalizate

Spațiul este una dintre cele mai mari provocări într-un robot mobil ultra-compact.

Șasiul poate avea nevoie să găzduiască:

• Pachete de baterii

• Controler principal

• LiDAR

• Camere de luat vederi

• Senzori de siguranță

• Module de comunicații fără fir

• Încărcătură utilă

• Componente de încărcare

• Mecanisme de ridicare

• Controlere de motoare

• Distribuția energiei

• Acționează motoare și roți

În același timp, robotul poate avea nevoie să rămână suficient de jos pentru a călători sub rafturi, rafturi, cărucioare sau alte echipamente.

O transmisie convențională poate consuma spațiu interior valoros, deoarece motorul, cutia de viteze, codificatorul, controlerul și cablajul pot fi toate instalate separat.

Un servomotorul cu butuc fără perii integrat poate reduce această complexitate, dar chiar și un motor integrat poate necesita personalizare pentru a se potrivi cu arhitectura exactă a vehiculului.

Acesta este motivul pentru care cooperarea OEM devine valoroasă în etapa de proiectare.

1. Dimensiuni personalizate ale motorului pentru spațiu limitat pe șasiu

Una dintre primele cerințe într-un proiect AMR ultra-compact este de obicei spațiul mecanic.

Anvelopa motorului disponibil poate fi restricționată de:

• Lățimea șasiului

• Înălțimea șasiului

• Ampatament

• Garda la sol

• Locația bateriei

• Componente de suspensie

• Compartiment de încărcare utilă

• Instalarea senzorilor

Un motor standard poate avea cuplul corect, dar diametrul sau lungimea greșite.

În loc să reproiecteze întregul robot în jurul unui motor nepotrivit, un producător de motoare OEM poate colabora cu producătorul robotului pentru a defini o configurație mecanică adecvată.

La JKONGMOTOR , personalizarea poate fi luată în considerare în jurul cerințelor mecanice reale ale robotului mobil, ajutând clienții OEM să integreze motorul mai natural în șasiu.

2. Diametrul roții și integrarea butucului

Pentru un servomotor cu butuc, roata este strâns legată de designul transmisiei.

Diametrul roții afectează:

• Viteza vehiculului

• RPM roată

• Cuplul necesar

• Garda la sol

• Capacitatea de trecere a obstacolelor

• Înălțimea robotului

Un AMR compact poate necesita un anumit diametru al roții, deoarece șasiul a fost optimizat în jurul unei anumite înălțimi sau ampatament.

Personalizarea OEM poate ajuta la coordonarea motorului, structura butucului, dimensiunile roții și interfața de montare, mai degrabă decât să forțeze producătorul robotului să adapteze întregul șasiu la un motor generic.

Acest lucru este deosebit de important pentru roboții mobili, unde poziția roților afectează direct navigația și stabilitatea mecanică.

3. Cuplul poate fi adaptat robotului real

Nu orice AGV are nevoie de același cuplu.

Un mic spital de livrare AMR are cerințe foarte diferite față de un robot de depozit care transportă o sarcină utilă grea.

Cerințele de cuplu depind de:

• Greutatea totală a vehiculului

• Încărcătură utilă

• Numărul de roți conduse

• Diametrul roții

• Accelerare

• Înclinaţie

• Rezistenta la rulare

• Condițiile podelei

O soluție de motor personalizată poate fi dezvoltată în funcție de condițiile reale de funcționare.

La JKONGMOTOR, această abordare orientată spre aplicație poate ajuta clienții OEM să evite selectarea unui motor pur și simplu pentru că puterea sa nominală pare potrivită.

Obiectivul este de a stabili o relație adecvată între cuplul continuu, cuplul de vârf, viteza, diametrul roții și ciclul de funcționare..

4. Cuplul maxim contează în timpul accelerării AGV

AMR-urile ultracompacte au adesea nevoie de accelerare rapidă și controlată.

Sistemul de propulsie poate experimenta cea mai mare cerere de cuplu în timpul:

• Începând de la odihnă

• Accelerație rapidă

• Rampe de urcare

• Întoarcerea sub sarcină

• Depășirea rezistenței la rulare

• Transportarea sarcinii utile maxime

Aceasta înseamnă că puterea nominală a motorului singură nu oferă suficiente informații.

Motorul trebuie evaluat în funcție de cerințele de funcționare continuă și de vârf.

Un producător de motoare OEM poate ajuta la definirea caracteristicilor de cuplu și curent adecvate în funcție de aplicația reală, mai degrabă decât să selecteze pur și simplu cea mai apropiată specificație standard.

5. Tensiune personalizată pentru AMR alimentate cu baterii

Arhitectura bateriei este un alt aspect important.

AGV-urile și AMR-urile compacte utilizează în mod obișnuit sisteme de baterii DC, cu diferite platforme proiectate în jurul diferitelor niveluri de tensiune.

Motorul și controlerul integrat trebuie să suporte intervalul real de tensiune de funcționare, mai degrabă decât doar valoarea nominală a bateriei.

Personalizarea OEM poate implica:

• Tensiune nominală

• Gama de tensiune de operare

• Limite de curent

• Curent de accelerație

• Comportament regenerativ

• Protectie la joasa tensiune

La JKONGMOTOR, specificațiile electrice pot fi luate în considerare împreună cu arhitectura completă de putere a robotului mobil.

Acest lucru ajută la asigurarea faptului că motorul integrat este compatibil cu bateria și controlerul în loc să devină o limitare electrică mai târziu în proiect.

6. Personalizarea protocolului de comunicare

AMR-urile moderne se bazează în mare măsură pe comunicarea dintre controlerul central și modulele individuale de acționare.

În funcție de arhitectura robotului, transmisia poate utiliza:

• POATE

• CANopen

• RS485

• Modbus RTU

• EtherCAT

• Puls și direcție

Un AMR cu tracțiune diferențială pe două roți poate avea cerințe de comunicare relativ simple.

O platformă autonomă cu patru roți sau mai multe roți poate necesita mult mai multă coordonare.

Este posibil ca fiecare modul de acționare să aibă nevoie să primească comenzi de viteză țintă sau de poziție în timpul raportării:

• Viteza reală

• Poziția codificatorului

• Actual

• Temperatură

• Starea alarmei

• Starea comunicării

Personalizarea OEM poate ajuta la alinierea interfeței de comunicare a servomotorului integrat cu arhitectura de control existentă a robotului.

Acest lucru este util în special atunci când clientul are deja un controler definit, o platformă software sau un protocol de comunicare.

7. Opțiuni de codificare și feedback

Feedback-ul precis este esențial pentru mișcarea AMR în buclă închisă.

Codificatorul permite servocontrolerului integrat să monitorizeze mișcarea motorului și să regleze viteza roții.

Pentru roboții mobili compacti, feedback-ul codificatorului poate influența:

• Precizie în linie dreaptă

• Consistență de întoarcere

• Sincronizarea roților

• Andocare

• Corecția poziției

• Control la viteză mică

Diferite platforme de robot pot necesita caracteristici de feedback diferite.

Prin urmare, proiectele OEM pot implica selecția sau configurarea codificatorului în funcție de rezoluția de control și arhitectura sistemului necesară.

8. Lungimea cablului personalizat și poziția conectorului

Acesta este un mic detaliu care poate avea un impact major asupra integrării robotului compact.

Un cablu de motor standard poate fi:

• Prea lung

• Prea scurt

• Greu de trasat

• Poziționat spre partea greșită

• Prea aproape de o componentă în mișcare

Un șasiu ultra-compact lasă foarte puțin spațiu pentru gestionarea cablurilor.

La JKONGMOTOR, personalizarea OEM poate aborda detalii practice de instalare, cum ar fi:

• Lungimea cablului

• Tip conector

• Orientarea conectorului

• Direcția de ieșire a cablului

• Configurarea cablajului

Acest lucru poate reduce buclele de cablu inutile și poate face ansamblul final mai curat.

9. Integrarea frânelor pentru aplicații specifice AMR

Nu orice robot mobil are nevoie de frână.

Cu toate acestea, unele aplicații pot necesita reținere mecanică atunci când alimentarea este întreruptă sau când vehiculul funcționează pe o pantă.

O frână integrată poate fi considerată în funcție de:

• Cuplul de reținere

• Tensiunea frânei

• Răspunsul frânei

• Consumul de energie

• Ciclu de funcționare

• Cerințe de siguranță

Pentru un client OEM, a avea frâna integrată în ansamblul motorului poate simplifica sistemul de propulsie în comparație cu adăugarea unui mecanism de frânare separat.

Arhitectura reală de frânare ar trebui întotdeauna validată în raport cu designul complet de siguranță al robotului.

10. Optimizare termică pentru funcționarea continuă AMR

Ambalajul ultra-compact creează o altă provocare: disiparea căldurii.

Un robot mobil poate funcționa mai multe ore în timp ce accelerează, decelerează, rotește și transportă în mod repetat sarcina utilă.

Încălzirea motorului poate rezulta din:

• Pierderi de cupru

• Pierderi de controler

• Pierderile cutiei de viteze

• Curent mare

• Accelerație repetată

• Cuplu continuu

Un motor care funcționează bine în timpul unei scurte demonstrații poate să nu ofere performanțe termice suficiente în timpul funcționării continue.

Dezvoltarea OEM poate lua în considerare ciclul de funcționare real, mai degrabă decât evaluarea motorului doar în condiții ideale.

La JKONGMOTOR, cerințele de protecție termică și de aplicare pot fi considerate ca parte a soluției integrate pentru motor.

11. Personalizarea interfeței mecanice

Un motor poate avea cuplul și turația corecte și totuși poate fi nepotrivit dacă nu poate fi instalat eficient.

Interfețele mecanice importante includ:

• Orificii de montare

• Model cu șuruburi

• Dimensiunile osiilor

• Montarea roții

• Dimensiunile carcasei

• Poziția conectorului

• Ieșire cablu

• Joc mecanic

Interfețele personalizate pot reduce nevoia de suporturi suplimentare, adaptoare sau modificări mecanice.

Pentru un producător OEM care pregătește un produs pentru producția de masă, acest lucru poate simplifica asamblarea și îmbunătăți consistența producției.

12. Personalizarea OEM poate reduce timpul de dezvoltare

Un avantaj major al lucrului direct cu un producător de motoare este capacitatea de a discuta despre cerințele mecanice și electrice înainte ca proiectarea robotului să fie finalizată.

Un proces tipic de dezvoltare OEM poate urma:

Cerințe de aplicare → Selectarea motorului → Proiectare mecanică → Prototip → Testare → Optimizare → Producție în masă

În timpul etapei de prototip, producătorul și furnizorul de motoare pot evalua:

• Cuplu

• Viteză

• Accelerare

• Performanta termica

• Comunicare

• Zgomot

• Vibrație

• Tracțiune pe roți

• Instalare

• Funcționare continuă

Această buclă de feedback poate identifica probleme înainte ca designul să ajungă la producția de masă.

13. Abordarea integrată a mișcării JKONGMOTOR

JKONGMOTOR se concentrează pe soluții integrate de control al mișcării pentru aplicații OEM, inclusiv platforme integrate de servo și motoare BLDC concepute pentru automatizare industrială și robotică mobilă.

Pentru proiectele AGV și AMR, soluția poate fi evaluată în funcție de cerințele reale ale clientului în ceea ce privește transmisia, mai degrabă decât simpla selectare a unui motor standard dintr-un catalog.

În funcție de proiect, personalizarea poate acoperi domenii precum:

• Puterea motorului

• Tensiune nominală

• Cuplu

• Viteză

• Integrarea roților

• Codificator

• Interfață de comunicare

• Cutie de viteze

• Frână

• Structura de montare

• Configurație cablu și conector

• Parametrii de control

Această abordare este deosebit de relevantă pentru AGV-urile și AMR-urile ultracompacte , unde spațiul mecanic și integrarea electrică sunt adesea strâns legate.

14. De la prototip la producție în loturi

Pentru clienții OEM, selecția motorului este doar începutul.

Un proces complet de dezvoltare poate implica:

Analiza aplicației

Mai întâi definim masa totală a robotului, sarcina utilă, viteza, accelerația, diametrul roții, tensiunea bateriei, ciclul de funcționare și condițiile de mediu.

Configurația motorului

Motorul, codificatorul, cutia de viteze, roata, interfața de comunicare și alte funcții sunt potrivite aplicației.

Dezvoltarea prototipului

Motorul personalizat este integrat în șasiul actual al robotului.

Testarea performanței

Sistemul de propulsie complet este testat în condiții realiste de sarcină utilă și de funcționare.

Optimizare

Parametrii mecanici, electrici, termici și de control pot fi ajustați pe baza rezultatelor testelor.

Producţie în masă

Odată ce proiectul a fost validat, configurația motorului poate fi standardizată pentru producție.

Acest proces ajută la reducerea decalajului dintre un prototip de laborator și un tren de transmisie AMR pregătit pentru producție.

15. De ce personalizarea este deosebit de valoroasă pentru AMR ultracompacte

Cu cât robotul devine mai mic, cu atât există mai puțină toleranță pentru nepotrivirea componentelor.

Un AGV mare poate avea suficient spațiu intern pentru a găzdui un controler extern, suporturi suplimentare și cabluri suplimentare.

Un AMR ultra-compact nu poate.

Aceasta înseamnă că personalizarea poate oferi valoare în mai multe domenii simultan:

Integrare mecanică: motorul se potrivește pe șasiu în loc să forțeze șasiul să găzduiască motorul.

Integrare electrică: Tensiunea, curentul, codificatorul și caracteristicile de comunicare se potrivesc cu arhitectura robotului.

Integrarea controlului: servomotorul comunică cu controlerul de mișcare existent.

Integrare termică: Motorul este evaluat în funcție de ciclul de funcționare real.

Integrarea producției: configurația finală poate fi standardizată pentru asamblare repetabilă.

O listă de verificare practică pentru personalizarea OEM

Înainte de a începe un proiect de servomotor cu butuc integrat, vă recomandăm să pregătiți următoarele informații:

Furnizarea acestor informații din timp permite furnizorului de motoare să evalueze aplicația mai precis.

Concluzie

Pentru AGV-uri și AMR-uri ultracompacte, personalizarea OEM nu înseamnă doar a face un motor diferit de un produs standard . Este vorba despre potrivirea transmisiei cu robotul real.

Servomotorul fără perii integrat potrivit pentru butuc trebuie să se potrivească spațiului disponibil, să furnizeze cuplul și viteza necesare, să comunice cu controlerul robotului, să ofere feedback adecvat, să funcționeze în intervalul de tensiune al bateriei, să gestioneze căldura în timpul funcționării continue și să se integreze curat cu roata și șasiu.

Cu JKONGMOTOR , clienții OEM pot aborda aceste cerințe ca un proiect de mișcare integrat complet, de la analiza inițială a aplicației și configurarea motorului până la testarea prototipului, optimizare și producție.

Pentru producătorii de roboți mobili care dezvoltă AGV-uri și AMR-uri din ce în ce mai compacte, această abordare bazată pe aplicații poate oferi o flexibilitate mai mare decât bazarea exclusivă pe motoare standard de catalog. Cu cât motorul este mai aproape de robot, cu atât devine mai ușor să optimizați vehiculul complet pentru dimensiune, sarcină utilă, eficiență, fiabilitate și producție.

Ce ar trebui să întrebăm unui producător de servomotoare cu hub integrat?

Înainte de a cumpăra, ar trebui să cerem informații tehnice clare, mai degrabă decât să evaluăm produsul doar dintr-o descriere de marketing.

Întrebările importante includ:

1. Care sunt valorile nominale și de vârf ale cuplului?

2. Care este viteza de funcționare continuă?

3. Ce diametre ale roților sunt disponibile?

4. Ce intervale de tensiune a bateriei sunt acceptate?

5. Ce opțiuni de codificator sunt disponibile?

6. Ce protocoale de comunicare sunt acceptate?

7. Este disponibila o frana?

8. Care este gradul de IP al motorului?

9. Care este ratingul termic continuu?

10. Ce capacitate de supraîncărcare este disponibilă?

11. Care sunt dimensiunile de montare?

12. Se poate personaliza configurația conectorului și a cablului?

13. Pot fi personalizați parametrii firmware-ului?

14. Ce testare se efectuează înainte de expediere?

15. Poate producătorul să ofere suport de inginerie în timpul dezvoltării prototipului?

Aceste întrebări ne ajută să evaluăm motorul ca parte a sistemului complet AMR, mai degrabă decât ca un motor izolat.

Servomotor integrat în hub vs. Arhitectura convențională de antrenare externă

Alegerea dintre o arhitectură integrată și cea convențională depinde de robot.

Un sistem convențional poate oferi flexibilitate atunci când există suficient spațiu în dulap și atunci când proiectantul dorește să mențină motorul și electronica de antrenare separate fizic.

O arhitectură servo hub integrată devine deosebit de atractivă atunci când robotul prioritizează:

• Dimensiuni compacte

• Cablaj redus

• Complexitate redusă de instalare

• Design modular de transmisie

• Control distribuit al motorului

• Asamblare simplificată

• Ambalare eficientă în spațiu

Alegerea corectă depinde de arhitectura completă a sistemului.

Pentru roboții ultracompacți, totuși, potențialul de economisire a spațiului al integrării poate fi deosebit de valoros.

Lista de verificare finală pentru alegerea unui Servomotor ultracompact AMR Hub

Înainte de a confirma un motor, ar trebui să verificăm următoarele:

Concluzie

Alegerea unui servomotor cu butuc fără perii integrat pentru un AGV sau AMR ultracompact necesită mai mult decât potrivirea puterii nominale a unui motor cu robotul.

Trebuie să evaluăm sistemul complet de mișcare.

Cuplul, viteza, diametrul roții, sarcina utilă, accelerația, tensiunea bateriei, feedback-ul codificatorului, protocolul de comunicare, performanța termică, nivelul de protecție, dimensiunile mecanice și cerințele de frânare influențează dacă trenul de rulare va funcționa fiabil pe teren.

Pentru roboții mobili autonomi compacti, integrarea poate oferi o modalitate practică de a reduce volumul transmisiei, de a simplifica cablarea și de a crea o arhitectură mecanică mai curată. Atunci când este combinat cu feedback în buclă închisă, comunicare adecvată, protecție termică și personalizare OEM, un servomotor integrat fără perii cu butuc poate deveni un modul de antrenare extrem de adaptabil pentru robotica mobilă cu spațiu limitat.

Cel mai fiabil proces de selecție începe cu cerințele reale de funcționare ale robotului și funcționează înapoi la specificațiile motorului. Prin calcularea cerințelor de cuplu și viteză, verificând întregul anvelopă electric și termic, validând integrarea mecanică și testând sistemul de propulsie în condiții reale de sarcină utilă, putem reduce riscul de reproiectare și putem construi o platformă AMR mai fiabilă.

Pentru producătorii OEM AGV și AMR, motorul ar trebui să fie evaluat în cele din urmă nu doar ca o componentă, ci ca o soluție completă de control al mișcării proiectată în funcție de cerințele mecanice, electrice și operaționale ale robotului..

Întrebări frecvente

1. De ce este importantă personalizarea OEM pentru AGV-uri și AMR ultracompacte?

Personalizarea OEM permite motorului și sistemului de acționare să se potrivească cu spațiul disponibil al robotului, sarcina utilă, dimensiunea roții, tensiunea, cuplul, protocolul de comunicare și interfața mecanică. Pentru AGV-uri și AMR ultracompacte, acești factori sunt adesea strâns constrânși, astfel încât un motor standard poate să nu se potrivească arhitecturii vehiculului fără compromisuri mecanice sau electrice.

2. Ce poate fi personalizat într-un servomotor integrat cu butuc fără perii?

În funcție de aplicație, personalizarea poate include dimensiunile motorului, diametrul roții, cuplul nominal și de vârf, tensiunea de funcționare, domeniul de viteză, configurația codificatorului, interfața de comunicare, frâna, lungimea cablului, tipul conectorului, structura de montare, nivelul de protecție și protecția termică. Aceste opțiuni permit ca motorul să fie adaptat la trenul de propulsie AGV sau AMR actual.

3. Cum ajută un motor butuc personalizat să economisească spațiu într-un AMR?

Un servomotor integrat cu butuc fără perii combină motorul, componentele de feedback și electronica de antrenare într-o transmisie compactă. Personalizarea OEM poate optimiza și mai mult carcasa motorului, interfața roții, poziția conectorului și dimensiunile de montare. Acest lucru poate reduce componentele externe, cablurile, suporturile și spațiul din dulap în interiorul unui robot mobil compact.

4. Poate fi personalizat un servomotor integrat pentru diferite dimensiuni de roți AGV?

Da. Un servomotor integrat cu butuc poate fi proiectat sau configurat în jurul diferitelor diametre ale roților și interfețe mecanice. Dimensiunea roții afectează cuplul necesar, viteza vehiculului, accelerația, garda la sol și ambalajul, astfel încât combinația de motor și roată trebuie selectată în funcție de cerințele complete ale sistemului de propulsie.

5. Pot servomotoarele integrate OEM să suporte CANopen sau EtherCAT?

Da. În funcție de platforma motorului și arhitectura de control, servomotoarele integrate pot fi configurate cu interfețe de comunicație precum CANopen, EtherCAT, RS485 sau alte soluții de comunicare industrială. Interfața adecvată depinde de controlerul AGV sau AMR, de sincronizarea necesară, de diagnosticare și de arhitectura sistemului.

6. De ce este importantă personalizarea termică pentru motoarele compacte AGV?

Motoarele ultracompacte au spațiu fizic limitat pentru disiparea căldurii. Accelerația continuă, urcarea, funcționarea cu sarcină utilă mare și pornirile și opririle repetate pot crește temperatura motorului. Personalizarea termică poate implica proiectarea motorului, setările de protecție, optimizarea carcasei și parametrii de funcționare pentru a ajuta la menținerea performanței fiabile în timpul ciclului de funcționare specificat.

7. Pot fi personalizate codificatorul și sistemul de feedback?

Da. Selectarea codificatorului poate fi corelată cu cerințele de poziționare, control al vitezei, sincronizare și feedback ale robotului. În funcție de aplicație, clienții pot specifica tipul de encoder, rezoluția, interfața de feedback și alte caracteristici de feedback cerute de sistemul de control al mișcării.

8. Ce interfețe mecanice pot fi personalizate pentru motoarele AGV și AMR?

Personalizarea poate acoperi dimensiunile de montare, structurile arborelui sau butucului, interfețele cu flanșe, modelele de șuruburi, montarea roților, ieșirile cablurilor, pozițiile conectorilor și dimensiunile generale ale motorului. Personalizarea mecanică este deosebit de utilă atunci când motorul trebuie să se potrivească cu un șasiu AGV existent sau cu un tren de rulare compact nou proiectat.

9. Ce ar trebui să furnizeze un producător AGV atunci când solicită un motor OEM?

O întrebare OEM ar trebui să includă în mod normal greutatea vehiculului, sarcina utilă maximă, diametrul roții, viteza țintă, accelerația, capacitatea de pantă, tensiunea bateriei, ciclul de funcționare, cuplul necesar, spațiul de instalare disponibil, protocolul de comunicare, cerințele codificatorului, cerințele de frânare și condițiile de mediu. Furnizarea acestor parametri ajută producătorul de motoare să selecteze sau să dezvolte un sistem de transmisie adecvat mai eficient.

10. Poate JKONGMOTOR să ofere soluții de servomotoare integrate personalizate pentru AGV-uri și AMR-uri?

Da. JKONGMOTOR oferă soluții integrate de control al mișcării care pot fi personalizate pentru aplicații AGV și AMR. În funcție de proiect, personalizarea poate acoperi performanța motorului, dimensiunile mecanice, integrarea roților, codificatorul, comunicarea, cablurile și conectorii, frânarea, protecția termică și alte cerințe ale transmisiei. Procesul tipic OEM poate include evaluarea tehnică, proiectarea motorului, dezvoltarea prototipului, testarea și producția în loturi.