Ako si vybrať správny integrovaný bezkomutátorový servomotor pre ultra kompaktné AGV a AMR?

Ultrakompaktné AGV a AMR menia spôsob, akým sú mobilné roboty navrhnuté pre sklady, továrne, nemocnice, maloobchodné zariadenia, laboratóriá a iné priestorovo obmedzené prostredia. Na rozdiel od bežných autonómnych mobilných robotov, ktoré majú dostatok priestoru pre motory, prevodovky, externé pohony, kabeláž a riadiacu elektroniku, musia ultrakompaktné platformy poskytovať rovnaké základné pohybové funkcie v oveľa menšom mechanickom obale.

Preto je pohonný systém obzvlášť dôležitý.

Pre mnoho kompaktných mobilných robotov integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja je možné spojiť motor, elektroniku pohonu, spätnoväzbový systém a koleso do jednej kompaktnej zostavy. Namiesto navrhovania hnacieho ústrojenstva okolo niekoľkých samostatných komponentov môžeme zostaviť pohybový systém okolo hnacieho modulu integrovaného do kolesa.

Výber správneho servomotora náboja však nie je len otázkou výberu najmenšieho motora, ktorý sa hodí.

Musíme zvážiť priemer kolesa, menovitý krútiaci moment, špičkový krútiaci moment, hmotnosť vozidla, užitočné zaťaženie, zrýchlenie, prevádzkovú rýchlosť, napätie batérie, riadiaci protokol, presnosť spätnej väzby, tepelný výkon, stupeň ochrany, mechanickú inštaláciu, požiadavky na brzdenie a pracovný cyklus..

Táto príručka vysvetľuje hlavné faktory výberu pre ultrakompaktné AGV a AMR a ukazuje, ako vyhodnotiť integrovaný bezkomutátorový servomotor s nábojom z pohľadu skutočného návrhu systému.

Čo sú ultrakompaktné AGV a AMR?

Ultrakompaktné AGV a AMR sú autonómne mobilné roboty navrhnuté tak, aby fungovali tam, kde bežné mobilné platformy majú problémy s montážou.

Typické aplikácie zahŕňajú:

• Malé skladové transportné roboty

• Roboty na vychystávanie z políc k osobe

• Doručovacie roboty v nemocniciach

• Laboratórne transportné plošiny

• Maloobchodné skladové roboty

• Kompaktné kontrolné roboty

• Továrenské roboty na manipuláciu s materiálom

• Automatizované vozíky

• AMR pod stojanom

• Mobilné roboty s úzkymi uličkami

• Roboty na prepravu malých balíkov

• Kolaboratívne mobilné platformy

Charakteristickým znakom nie je len celková veľkosť robota. Hnacie ústrojenstvo sa tiež musí zmestiť do veľmi obmedzeného mechanického priestoru.

Napríklad kompaktný AMR môže potrebovať umiestniť svoje hnacie kolesá do podvozku a zároveň ponechať dostatočný vnútorný priestor pre batériu, ovládač, senzory, komunikačnú elektroniku, zdvíhací mechanizmus a užitočné zaťaženie.

Na každom milimetri záleží.

Tradičná architektúra s motorom, prevodovkou, kódovačom, externým servopohonom, brzdou a veľkým káblovým zväzkom môže spotrebovať značný priestor. To je jeden z dôvodov, prečo sa integrované servomotory náboja stali atraktívnymi pre kompaktnú mobilnú robotiku.

Jkongmotor Prispôsobené pohyby servomotora

Poskytovateľ riešenia integrovaného jednosmerného servomotora na jednom mieste

Prečo sú integrované bezkomutátorové servomotory vhodné pre kompaktné mobilné roboty

Kompaktné AGV a AMR majú veľmi odlišné požiadavky na hnacie ústrojenstvo od väčších autonómnych vozidiel. Keď robot potrebuje pracovať v úzkych uličkách, pod stojanmi, okolo ľudí alebo v obmedzenom priestore podvozku, každý komponent musí poskytovať užitočnú funkčnosť bez toho, aby zaberal zbytočný priestor.

Tu integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja . môže poskytnúť praktickú výhodu

Namiesto použitia samostatného bezkomutátorového motora, prevodovky, kolesa, kódovača a externého servopohonu môže integrovaný servomotor náboja kombinovať niekoľko týchto funkcií do jedného kompaktného modulu pohonu. Táto architektúra môže zjednodušiť mechanickú integráciu a zároveň znížiť počet káblov a uvoľniť cenný vnútorný priestor pre batérie, ovládače, senzory, zdvíhacie mechanizmy a užitočné zaťaženie.

Čo je integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja?

Integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja je zostava pohonu kolesa postavená na bezkomutátorovom jednosmernom motore s reguláciou v uzavretej slučke . V závislosti od konštrukcie môže modul motora integrovať koleso, prevodovku, kódovač, ovládač, komunikačné rozhranie, brzdu a ochranné funkcie.

Motor je inštalovaný priamo v polohe kolesa, čo umožňuje, aby sa hnacie ústrojenstvo stalo kompaktnejšou súčasťou podvozku.

Typický integrovaný centrálny servosystém môže zahŕňať:

• Bezkefkový jednosmerný motor

• Servo ovládač

• Spätná väzba kódovača

• koleso

• Redukcia prevodu

• Komunikácia CAN alebo CANopen

• RS485 alebo iné ovládacie rozhrania

• Nadprúdová ochrana

• Ochrana proti prehriatiu

• Voliteľná elektromagnetická brzda

Presná konfigurácia závisí od požiadaviek robota, ale základná myšlienka zostáva rovnaká: presunúť viac funkcií hnacieho ústrojenstva do samotného modulu kolesa.

Prečo kompaktné mobilné roboty potrebujú inú architektúru pohonu

Bežné hnacie ústrojenstvo mobilného robota môže využívať motor namontovaný vo vnútri podvozku a spojený s prevodovkou a kolesom prostredníctvom mechanických prevodových komponentov.

Táto architektúra môže dobre fungovať, keď má robot dostatok vnútorného priestoru.

Ultrakompaktné AMR často nie.

Podvozok môže potrebovať prispôsobiť:

• Batérie

• Hlavné ovládacie dosky

• LiDAR

• Kamery

• Bezpečnostné senzory

• Bezdrôtové komunikačné zariadenia

• Zdvíhacie mechanizmy

• Priestory pre užitočné zaťaženie

• Nabíjanie hardvéru

• Ovládače motora

• Komponenty distribúcie energie

Ak hnacie ústrojenstvo zaberá veľké množstvo vnútorného priestoru, dostupný objem pre ostatné systémy sa zníži.

Integrovaný servomotor náboja mení toto usporiadanie tým, že väčšinu funkcií pohonu presúva smerom ku kolesu.

Vďaka tomu môže byť celková architektúra vozidla flexibilnejšia.

1. Kompaktný mechanický dizajn

Najviditeľnejšou výhodou je priestorová efektívnosť.

Tradičné systémy môžu vyžadovať samostatné montážne miesta pre motor, prevodovku, kódovač a elektroniku pohonu.

Integrovaný motor náboja môže tieto funkcie spojiť do jednej zostavy.

Pre malé AMR to môže zjednodušiť mechanickú konštrukciu a znížiť množstvo potrebného priestoru okolo hnacieho kolesa.

To je užitočné najmä vtedy, keď má robot:

• Nízka výška podvozku

• Úzke telo

• Obmedzená vnútorná šírka

• Malý rázvor

• Kompaktná priehradka na elektroniku

V týchto aplikáciách môže úspora aj relatívne malého množstva mechanického priestoru znamenať významný rozdiel v konečnom návrhu robota.

2. Redukované externé zapojenie

Elektroinštalácia je často podceňovanou súčasťou konštrukcie mobilných robotov.

Pri konvenčnej architektúre môžu motor, kódovač a externý pohon vyžadovať samostatné napájacie a signálne káble. Tieto káble musia byť vedené cez pohybujúci sa stroj, ktorý neustále zažíva vibrácie, zrýchlenie, pohyb riadenia a mechanické rušenie.

Integrovaný servomotor môže znížiť počet externých pripojení potrebných okolo kolesa.

V závislosti od architektúry môže byť externé rozhranie zjednodušené na:

• Napájanie jednosmerným prúdom

• Komunikácia

• Riadiace alebo I/O signály

Vďaka tomu môže byť vedenie káblov čistejšie a znížiť počet komponentov, ktoré je potrebné nainštalovať do šasi.

Pre kompaktné AMR môže montáž a údržbu zjednodušiť aj menej káblov.

3. Viac vnútorného priestoru pre batérie a užitočné zaťaženie

Pre mobilné roboty má vnútorný priestor priamu funkčnú hodnotu.

Menšia architektúra hnacieho ústrojenstva môže potenciálne uvoľniť miesto pre väčšiu batériu, ďalšie senzory alebo väčšie užitočné zaťaženie.

To vytvára dôležitý dizajnový vzťah:

Menšia stopa hnacieho ústrojenstva → väčší využiteľný objem podvozku → väčšia flexibilita balenia

Napríklad výrobca AMR môže použiť dodatočný priestor na zvýšenie kapacity batérie namiesto zväčšenia vonkajších rozmerov robota.

Iný výrobca môže použiť rovnaký priestor na zväčšenie priestoru pre užitočné zaťaženie.

Najlepšie využitie závisí od aplikácie robota.

4. Ovládanie pohybu v uzavretej slučke

Integrovaný bezkomutátorový servomotor nie je len koleso s motorom.

Architektúra serva poskytuje riadenie pohybu na základe spätnej väzby.

Kódovač nepretržite poskytuje informácie o pohybe ovládaču, čo umožňuje systému regulovať rýchlosť a polohu presnejšie ako systém motora s otvorenou slučkou.

To je dôležité pre AMR, pretože presný pohyb kolesa ovplyvňuje:

• Cestovanie po priamke

• Presnosť otáčania

• Dokovanie

• Polohovanie

• Sledovanie cesty

• Synchronizácia kolies

• Nízkorýchlostný pohyb

Pre AMR s diferenciálnym pohonom je obzvlášť dôležitý vzťah medzi ľavým a pravým kolesom.

Ak sa jedno koleso neustále otáča rýchlejšie ako druhé, robot sa môže postupne odchyľovať od zamýšľanej trajektórie.

Riadenie s uzavretou slučkou pomáha kompenzovať zmeny v zaťažení, trení a prevádzkových podmienkach.

5. Lepšie ovládanie pri nízkej rýchlosti

Kompaktné mobilné roboty často pracujú pri relatívne nízkych rýchlostiach.

Skladový robot sa môže pri približovaní k regálu pohybovať pomaly. Nemocničný robot môže potrebovať hladký pohyb okolo ľudí. Kompaktný inšpekčný robot môže vyžadovať kontrolovaný pohyb, keď sa nachádza v blízkosti zariadenia.

Správne nakonfigurovaný servomotor môže poskytnúť stabilnú reguláciu rýchlosti v celom pracovnom rozsahu robota.

To môže byť obzvlášť cenné počas:

• Dokovanie

• Korekcia polohy

• Sústruženie

• Pohyb v úzkych uličkách

• Vyhýbanie sa prekážkam

• Prístup k stanici

• Zarovnanie užitočného zaťaženia

Cieľom nie sú len vysoké otáčky za minútu.

Cieľom je predvídateľné správanie kolies v celom prevádzkovom rozsahu.

6. Zjednodušená koordinácia viacerých kolies

Mnoho AMR používa dve alebo viac nezávisle riadených hnacích kolies.

S integrovanými servomodulmi môže mať každé koleso svoje vlastné lokálne ovládanie motora a spätnú väzbu.

Centrálny riadiaci systém robota potom môže koordinovať jednotlivé moduly pohonu prostredníctvom priemyselnej komunikačnej siete.

V závislosti od systému to môže použiť:

• CAN

• CANopen

• RS485

• Modbus

• EtherCAT

Táto distribuovaná architektúra môže znížiť potrebu dlhých individuálnych káblov na ovládanie motora.

Môže tiež urobiť hnacie ústrojenstvo modulárnejšie.

Výrobca robota môže byť schopný použiť rovnaký základný modul pohonu na viacerých platformách vozidiel s rôznymi rozmermi podvozku alebo nosnosťou.

7. Lepšie balenie pre nízkoprofilové AMR

Niektoré AMR sú navrhnuté tak, aby fungovali pod regálmi, policami, vozíkmi alebo paletami.

V týchto aplikáciách sa výška robota môže stať kritickým konštrukčným obmedzením.

Bežné hnacie ústrojenstvo môže vyžadovať značný vertikálny priestor pre motor a prevodovku.

Architektúra v štýle náboja môže umiestniť zostavu pohonu okolo kolesa, čo pomáha dizajnérom vyvinúť hnacie ústrojenstvo s nižším profilom.

To automaticky nezaručuje nižší robot, pretože priemer kolesa, odpruženie, štruktúra podvozku, výška batérie a umiestnenie senzorov stále určujú konečné rozmery vozidla.

Architektúra pohonu s integrovaným kolesom však poskytuje väčšiu slobodu pri navrhovaní robota s nízkym profilom.

8. Znížený počet komponentov mechanickej prevodovky

Bežné hnacie ústrojenstvo môže obsahovať niekoľko mechanických rozhraní:

Motor → Spojka → Prevodovka → Hriadeľ → Koleso

Každé rozhranie predstavuje ďalšie požiadavky na montáž a potenciálne tolerancie.

Integrovaná architektúra servo rozbočovača môže tento reťazec zjednodušiť.

Typický koncept sa približuje k:

Integrovaný servopohon → Koleso

V závislosti od dizajnu produktu môže byť prevodovka stále súčasťou zostavy náboja.

Zníženie externých mechanických rozhraní môže zjednodušiť montáž a potenciálne znížiť požiadavky na zarovnanie.

To je užitočné najmä pre výrobcov OEM, ktorí vo veľkom vyrábajú mobilné roboty.

9. Jednoduchší vývoj modulárneho hnacieho ústrojenstva

Výrobcovia AMR zriedkavo vyvíjajú navždy iba jedného robota.

Spoločnosť môže nakoniec vyrábať:

• Malý sklad AMR

• Stredne užitočné AMR

• Roboty na presúvanie políc

• Kontrolné roboty

• Nemocničné roboty

• Autonómne vozíky

Modulárna motorová platforma môže podporiť túto stratégiu vývoja produktu.

Rôzne verzie môžu používať rôzne:

• Úrovne výkonu motora

• Priemery kolies

• Prevodové pomery

• Konfigurácie kódovača

• Komunikačné protokoly

• Montážne rozhrania

To umožňuje výrobcovi zachovať konzistentnú koncepciu hnacieho ústrojenstva a zároveň prispôsobiť špecifikáciu motora rôznym platformám robotov.

10. Tepelný manažment môže byť navrhnutý ako súčasť modulu

Kompaktné roboty majú obmedzené prúdenie vzduchu.

To robí tepelný dizajn obzvlášť dôležitým.

Integrovaný motor by sa mal hodnotiť podľa skutočného pracovného cyklu robota, a nie iba podľa jeho špičkového výkonu.

Medzi dôležité parametre patrí:

• Nepretržitý krútiaci moment

• Špičkový krútiaci moment

• Nepretržitý prúd

• Špičkový prúd

• Účinnosť motora

• Účinnosť ovládača

• Teplota okolia

• Doba prevádzky

• Cesta odvádzania tepla

A správne navrhnuté integrovaný servosystém rozbočovača môže zahŕňať monitorovanie a ochranu teploty.

To môže pomôcť zabrániť nadmernému tepelnému namáhaniu počas náročných prevádzkových podmienok.

Samotné šasi robota sa však tiež môže stať súčasťou cesty odvádzania tepla, takže mechanické a tepelné prevedenie by sa malo posudzovať spoločne.

11. Vhodné pre mobilné roboty napájané z batérie

Kompaktné AGV a AMR sú zvyčajne napájané z batérie.

Hnacie ústrojenstvo preto potrebuje vyvážiť výkon a spotrebu energie.

Bezkomutátorová architektúra motora môže zabezpečiť efektívnu prevádzku, zatiaľ čo servo riadenie môže regulovať krútiaci moment a rýchlosť podľa skutočnej požiadavky na pohyb.

Správny motor by sa mal vybrať podľa celého systému batérie, vrátane:

• Nominálne napätie batérie

• Minimálne prevádzkové napätie

• Maximálne nabíjacie napätie

• Nepretržitý prúd

• Špičkový prúd

• Kapacita batérie

• Pracovný pracovný cyklus

Motor by sa nemal vyberať len preto, že jeho menovité napätie zodpovedá štítku batérie.

Celý rozsah napätia musí byť kompatibilný s integrovaným ovládačom.

12. Flexibilná komunikácia pre moderné riadiace jednotky AMR

Moderné AMR často používajú distribuované riadiace architektúry.

Hlavný ovládač môže zvládnuť navigáciu, lokalizáciu, vyhýbanie sa prekážkam a správu úloh, zatiaľ čo moduly motora sa starajú o lokálne riadenie pohybu.

Integrovaný servomotor môže preto pôsobiť ako distribuovaný uzol riadenia pohybu.

Napríklad ovládač môže posielať príkazy pre:

• Cieľová rýchlosť

• Cieľová pozícia

• Smer

• Zrýchlenie

• Spomalenie

Modul motora potom môže vykonať príkaz a zároveň nepretržite monitorovať svoju vlastnú spätnú väzbu a podmienky ochrany.

Toto rozdelenie zodpovedností môže urobiť celkovú architektúru riadenia čistejšou.

13. Ochranné funkcie Zlepšujú spoľahlivosť systému

Mobilné roboty pracujú v prostrediach, kde môžu nastať neočakávané podmienky.

Hnací motor sa môže stretnúť s:

• Náhle zmeny užitočného zaťaženia

• Blokovanie kolesa

• Prílišné zrýchlenie

• Vysoká teplota okolia

• Nízke napätie batérie

• Mechanická odolnosť

• Prerušenia komunikácie

Integrované ochranné funkcie môžu monitorovať prevádzkové podmienky a reagovať na abnormálne stavy.

V závislosti od architektúry motora môžu dostupné funkcie zahŕňať:

• Nadprúdová ochrana

• Ochrana proti prepätiu

• Podpäťová ochrana

• Ochrana proti prehriatiu

• Detekcia poruchy kódovača

• Detekcia poruchy komunikácie

• Ochrana pred státím

Presné funkcie by ste mali vždy overiť podľa technickej dokumentácie výrobcu.

14. Prispôsobenie OEM je dôležité pre dizajn kompaktných robotov

Nie každý AMR môže používať štandardný katalógový motor.

Dizajn kompaktných šasi často vyžaduje špecifické mechanické a elektrické rozhrania.

Prispôsobenie OEM môže zahŕňať:

• Veľkosť kolies

• Montážne otvory

• Rozmery motora

• Prevodový pomer

• Dĺžka kábla

• Typ konektora

• Poloha konektora

• Rozlíšenie kódovača

• Komunikačný protokol

• Konfigurácia brzdy

• Menovité napätie

• Charakteristiky krútiaceho momentu

Toto je obzvlášť dôležité, keď je motor integrovaný priamo do konštrukcie kolesa.

Malá zmena montážnych rozmerov môže ovplyvniť podvozok, zavesenie kolies, polohu kolies a celkovú geometriu robota.

Spolupráca s výrobcom, ktorý podporuje mechanické a elektrické prispôsobenie, môže preto zjednodušiť proces vývoja.

Ako vyhodnotiť integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja

Pri porovnávaní nábojové servomotory pre kompaktné AGV a AMR , mali by sme sa pozrieť za nominálny výkon motora.

Praktické hodnotenie by malo zahŕňať:

Kedy je integrovaný servomotor náboja praktickou voľbou?

Integrovaný bezkomutátorový servomotor môže byť obzvlášť vhodný, keď robot vyžaduje:

Kompaktný pohon:

Funkcie motora a ovládania musia zaberať minimálny priestor.

Uzavreté ovládanie kolies:

Robot vyžaduje presnú rýchlosť a synchronizáciu kolies.

Distribuované ovládanie pohybu:

Viacero modulov pohonu musí komunikovať s centrálnym ovládačom.

Zjednodušené zapojenie:

Dizajnérsky tím chce zredukovať externú kabeláž motora a kódovača.

Nízkoprofilové balenie:

Robot musí pracovať pod stojanmi alebo inými konštrukciami.

Flexibilita OEM:

Hnacie ústrojenstvo vyžaduje prispôsobené mechanické alebo elektrické rozhrania.

Prevádzka na batérie:

Motor musí fungovať efektívne v rámci definovanej architektúry jednosmerného napätia.

Záverečné úvahy pre dizajnérov kompaktných AGV a AMR

Hodnota integrovaného bezkomutátorového servomotora s nábojom je viac než len zmenšením motora.

Skutočnou výhodou je integrácia.

Spojením motora, kolesa, spätnej väzby, elektroniky pohonu, komunikácie a voliteľných funkcií do kompaktného modulu môžeme pristupovať k hnaciemu ústrojenstvu ako ku kompletnej jednotke riadenia pohybu a nie k súboru samostatných komponentov.

V prípade ultrakompaktných vozidiel AGV a AMR to môže zjednodušiť mechanické balenie, znížiť zložitosť zapojenia, podporiť distribuované riadenie a vytvoriť ďalšiu voľnosť v dizajne pre batérie, senzory, priestory pre užitočné zaťaženie a ďalšie funkcie robota.

Správny výber stále závisí od skutočnej aplikácie. Hmotnosť vozidla, užitočné zaťaženie, priemer kolesa, krútiaci moment, rýchlosť, zrýchlenie, napätie batérie, spätná väzba kódovača, tepelný výkon, komunikačný protokol, IP hodnotenie a mechanické rozmery, to všetko by sa malo posúdiť pred dokončením motora.

Pre vývoj OEM mobilných robotov preto najužitočnejší servomotor náboja nemusí byť nevyhnutne najmenší alebo najvýkonnejší model. Je to model, ktorého kompletné mechanické, elektrické a riadiace charakteristiky zodpovedajú skutočným prevádzkovým požiadavkám robota.

Prvý faktor výberu: Hmotnosť robota a užitočné zaťaženie

Pred výberom servomotora náboja by sme mali vypočítať skutočné zaťaženie kolesa.

Hmotnosť systému nie je len podvozok.

Musíme zvážiť:

Celková pohyblivá hmotnosť = podvozok robota + batéria + elektronika + užitočné zaťaženie + mechanické príslušenstvo

Robot navrhnutý na prepravu 100 kg užitočného zaťaženia môže vyžadovať výrazne odlišné hnacie ústrojenstvo od 30 kg kontrolného robota.

Mali by sme tiež počítať s dynamickým zaťažením.

Štartovanie, zastavovanie, otáčanie, stúpanie po rampách, prekračovanie medzier podlahy a zrýchľovanie s naloženou plošinou môžu dočasne zvýšiť požadovaný krútiaci moment kolies.

Z tohto dôvodu môže výber motora na základe nepretržitej hmotnosti vozidla viesť k nedostatočnému výkonu.

Užitočnejší prístup je hodnotiť oboje:

• Nepretržitý krútiaci moment

• Špičkový krútiaci moment

Trvalý krútiaci moment určuje, či môže motor spoľahlivo fungovať počas normálnej jazdy.

Špičkový krútiaci moment určuje, či robot zvládne zrýchlenie, rozbeh, prechodné zaťaženie a iné náročné prevádzkové podmienky.

Pred výberom motora vypočítajte krútiaci moment kolesa

Krútiaci moment kolies je jednou z najdôležitejších špecifikácií pre hnacie ústrojenstvo AGV alebo AMR.

Zjednodušený výpočet trakcie môže začať:

F = ma + Frolling + Fgrade + zrýchlenie

kde:

• F je požadovaná ťažná sila

• m je celková hmotnosť vozidla

• a je zrýchlenie

• Rolovanie je valivý odpor

• Fgrade je sila spôsobená sklonom

Krútiaci moment kolesa možno potom odhadnúť z:

T = F × r

kde:

• T je krútiaci moment kolesa

• F je potrebná ťažná sila

• r je efektívny polomer kolesa

Tento výpočet by sa potom mal skombinovať s počtom poháňaných kolies a skutočným rozložením zaťaženia.

Mali by sme tiež zahrnúť technické rozpätie, a nie dimenzovať motor presne podľa teoretických požiadaviek.

Motor pracujúci nepretržite pri maximálnom dostupnom krútiacom momente ponecháva malý priestor na zmenu podmienok podlahy, kolísanie užitočného zaťaženia, zníženie napätia batérie, zmeny teploty alebo mechanické trenie.

Priemer kolesa má veľký vplyv na výber motora

Priemer kolesa je často prehliadaný počas skorého návrhu hnacieho ústrojenstva.

Väčšie koleso môže zlepšiť schopnosť robota prejsť cez malé nerovnosti podlahy, ale tiež zvyšuje požiadavku na krútiaci moment pre danú ťažnú silu.

Menšie koleso môže znížiť požadovaný krútiaci moment kolesa a podporiť nižšiu výšku podvozku, ale môže mať obmedzenia pri prekračovaní prahov, medzier, nerovnej podlahy alebo nájazdov.

Pre ultra kompaktné AMR je preto priemer kolesa kompromisom medzi:

• Výška podvozku

• Svetlá výška

• Požadovaný krútiaci moment

• Maximálna rýchlosť

• Schopnosť prekonať prekážky

• Mechanické balenie

• Trvanlivosť kolies

Nábojový motor by sa mal vyberať spolu s kolesom, a nie považovať koleso za nezávislý komponent.

Vyberte správnu hodnotu a maximálnu rýchlosť

Požiadavky na rýchlosť robota sa výrazne líšia podľa aplikácie.

Skladový transportný robot môže potrebovať relatívne vysokú rýchlosť, zatiaľ čo nemocničný robot môže uprednostňovať plynulú prevádzku pri nízkej rýchlosti.

Ultrakompaktný AMR môže tiež stráviť veľa času prevádzkou pri nízkej rýchlosti.

Preto by sme mali radšej preskúmať celý prevádzkový rozsah, než sa pozerať len na maximálne otáčky.

Medzi dôležité otázky patria:

• Aká je požadovaná maximálna rýchlosť vozidla?

• Aká je bežná prevádzková rýchlosť?

• Ako hladko sa musí robot pohybovať pri veľmi nízkej rýchlosti?

• Ako často robot zrýchľuje a spomaľuje?

• Potrebuje motor dlhodobú prevádzku pri vysokých otáčkach?

• Vyžaduje koleso redukciu prevodu?

Dobré integrované servo riešenie by malo poskytovať stabilnú reguláciu rýchlosti v celom praktickom prevádzkovom rozsahu robota.

Spätná väzba v uzavretej slučke je nevyhnutná pre presný pohyb AMR

Bezkomutátorový motor sám o sebe neposkytuje úroveň riadenia pohybu, ktorú vyžadujú mnohé autonómne mobilné roboty.

Pre presné riadenie rýchlosti a polohy je dôležitá spätná väzba.

Integrovaný servomotor náboja môže využívať kódovač na poskytovanie informácií o rotore alebo kolese v reálnom čase do ovládača.

To umožňuje funkcie ako:

• Uzavretá regulácia rýchlosti

• Spätná väzba polohy

• Presná synchronizácia kolies

• Riadené zrýchlenie

• Ovládanie spomalenia

• Detekcia zastavenia

• Sledovanie chýb

• Koordinácia diferenciálneho pohonu

Pre AMR s diferenciálom s pohonom dvoch kolies je obzvlášť dôležitá presná spätná väzba od oboch kolies.

Ak ľavé a pravé koleso neudrží prikázaný vzťah, robot môže zaznamenať odchýlku kurzu počas jazdy v priamom smere.

To môže ovplyvniť presnosť navigácie, ukotvenie, umiestnenie a opakované vykonávanie cesty.

Komunikačný protokol je dôležitý vo viackolesových AMR

Viackolesový AMR (Autonómny mobilný robot) nie je len vozidlo s niekoľkými motormi. Každé hnacie koleso musí reagovať na príkazy v správnom čase, hlásiť svoj skutočný prevádzkový stav a koordinovať sa s ostatnými kolesami, aby robot mohol plynulo zrýchľovať, otáčať sa, zastaviť a sledovať svoju plánovanú trajektóriu.

To robí komunikačnú sieť dôležitou súčasťou hnacieho ústrojenstva.

Keď vyberieme a integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja pre AMR , mali by sme sa preto pozerať za krútiacim momentom, rýchlosťou, priemerom kolesa a výkonom motora. Komunikačné rozhranie určuje, ako motor prijíma príkazy, vracia spätnú väzbu, hlási poruchy a zúčastňuje sa koordinovaného pohybu.

V závislosti od architektúry robota protokoly ako CAN, CANopen, RS485, Modbus RTU a EtherCAT . je možné zvážiť Správna voľba závisí od počtu hnacích osí, požiadaviek na synchronizáciu, architektúry ovládača, dĺžky kábla, rýchlosti aktualizácie, diagnostiky a celkovej zložitosti systému.

Prečo sa komunikácia stáva dôležitejšou so zvyšujúcim sa počtom kolies

AMR s diferenciálnym pohonom dvoch kolies už vyžaduje koordinované ovládanie.

Ak sa robot potrebuje pohybovať rovno, ľavé a pravé koleso si musia udržiavať primeraný pomer rýchlosti. Počas zákruty musí ovládač plynule upravovať rýchlosť každého kolesa podľa požadovanej trajektórie.

Štvorkolesový alebo viackolesový AMR zavádza ďalšie riadiace vzťahy.

Robot môže napríklad použiť:

• Dve nezávislé hnacie kolesá

• Štyri nezávisle ovládané hnacie kolesá

• Diferenciálny pohon všetkých štyroch kolies

• kolesá Mecanum

• Omni kolesá

• Viacero modulov pohonu a riadenia

So zvyšujúcim sa počtom motorických uzlov sa komunikačná architektúra stáva čoraz dôležitejšou.

Každý modul pohonu môže potrebovať prijať:

• Cieľová rýchlosť

• Cieľová pozícia

• Príkazy na zrýchlenie alebo spomalenie

• Povoliť/zakázať príkazy

• Informácie o smere

• Príkazy režimu ovládania

Súčasne môže centrálny ovládač potrebovať prijať:

• Skutočná rýchlosť kolesa

• Spätná väzba polohy

• Prúd motora

• Teplota

• Stav poruchy

• Stav kódovača

• Stav komunikácie

Dobre navrhnutá komunikačná sieť umožňuje, aby tieto výmeny údajov prebiehali štruktúrovaným a predvídateľným spôsobom.

Komunikácia je súčasťou systému riadenia pohybu

Je lákavé myslieť si, že komunikácia je jednoducho spôsob odosielania príkazov do motora.

Pre AMR je to viac než to.

Komunikačná sieť efektívne spája vysokoúrovňový navigačný systém robota s jeho nízkoúrovňovým pohybovým systémom.

Architektúra môže vyzerať takto:

Navigačný ovládač → Ovládač pohybu → Sieť motora → Integrované servomotory rozbočovača

Navigačný systém určuje, kam má robot ísť.

Ovládač pohybu prevádza tento cieľ na príkazy kolies.

Jednotlivé integrované servomotory potom vykonávajú tieto príkazy a vracajú prevádzkové informácie v reálnom čase.

Toto oddelenie umožňuje každej vrstve vykonávať špecifickú úlohu.

Komunikačný protokol zabezpečuje spojenie medzi týmito vrstvami.

CAN a CANopen pre distribuované riadenie motora AMR

CAN (Controller Area Network) je široko používaná v distribuovaných vstavaných riadiacich systémoch, pretože bola navrhnutá na komunikáciu medzi viacerými elektronickými uzlami.

AMR môže použiť sieť CAN na pripojenie niekoľkých integrovaných servomotorov k centrálnemu ovládaču.

Zjednodušená architektúra môže vyzerať takto:

Hlavný ovládač → CAN zbernica → Ľavý motor pohonu → Pravý motor pohonu → Ďalšie uzly pohonu

Jednou z dôležitých výhod je zníženie počtu káblov z bodu do bodu.

Namiesto samostatného komunikačného spojenia od centrálneho ovládača ku každému motoru môže viacero uzlov zdieľať spoločnú zbernicovú architektúru.

CANopen stavia na CAN a poskytuje štandardizovaný komunikačný rámec vyššej úrovne.

Pre aplikácie AMR môže CANopen poskytnúť štruktúrované mechanizmy pre:

• Konfigurácia zariadenia

• Proces výmeny dát

• Správa parametrov

• Monitorovanie stavu

• Riešenie porúch

• Správa siete

Vďaka tomu môže byť CANopen obzvlášť užitočný, keď robot obsahuje viacero inteligentných servo uzlov.

Prečo môže byť CANopen užitočný pre viackolesové roboty

Zoberme si štvorkolesový AMR so štyrmi nezávislými integrovanými servomotormi.

Ovládač môže potrebovať spravovať:

• Stav aktivácie motora

• Cieľová rýchlosť

• Skutočná rýchlosť

• Poloha kódovača

• Aktuálne

• Teplota

• Poruchový stav

Použitie štruktúrovanej komunikačnej architektúry uľahčuje organizáciu týchto parametrov medzi viacerými uzlami.

To je obzvlášť cenné pre výrobcov OEM, ktorí vyvíjajú opakovateľnú platformu robotov.

Po definovaní architektúry uzla motora je možné potenciálne integrovať ďalšie moduly pohonu pomocou rovnakého komunikačného konceptu.

RS485 a Modbus RTU

RS485 je skôr fyzické komunikačné rozhranie než kompletný aplikačný protokol.

Bežne sa používa s protokolmi ako Modbus RTU.

Pre niektoré kompaktné AGV a AMR môže byť RS485 atraktívny, pretože je jednoduchý, nákladovo efektívny a vhodný na relatívne dlhé komunikačné vzdialenosti v rámci robota.

Typická architektúra môže byť:

Ovládač robota → RS485 → Ovládač motora → Integrovaný servomotor

Pomocou Modbus RTU môže kontrolér čítať a zapisovať definované registre obsahujúce parametre ako:

• Rýchlostné príkazy

• Polohovacie príkazy

• Prevádzkový stav

• Aktuálne

• Teplota

• Poplachové kódy

Komunikácia založená na RS485 môže byť praktická pre systémy, kde sú požiadavky na riadenie pohybu mierne a architektúra ovládača už podporuje Modbus.

Konštruktéri systému by však mali starostlivo vyhodnotiť načasovanie komunikácie a zaťaženie siete, keď viaceré uzly motora zdieľajú rovnakú zbernicu.

EtherCAT pre vysokovýkonné riadenie pohybu

Niektoré AMR vyžadujú užšiu synchronizáciu medzi viacerými pohybovými osami.

V týchto prípadoch EtherCAT . možno zvážiť

EtherCAT je priemyselná komunikačná technológia založená na Ethernete navrhnutá pre vysokovýkonnú komunikáciu v reálnom čase.

Pre viacosové pohybové systémy môže poskytovať synchronizovanú komunikáciu medzi centrálnym ovládačom a distribuovanými servouzlami.

To môže byť užitočné, keď AMR vyžaduje:

• Presná synchronizácia viacerých kolies

• Rýchle aktualizácie príkazov

• Vysokofrekvenčná spätná väzba

• Koordinovaný pohyb

• Pokročilejšie distribuované ovládanie

Napríklad štvorkolesový robot využívajúci nezávislé motory na pohon môže potrebovať, aby všetky štyri kolesá reagovali konzistentne počas zrýchľovania a zatáčania.

Komunikačná architektúra sa stáva obzvlášť dôležitou, keď ovládač pohybu robota vyžaduje časté aktualizácie a presnú synchronizáciu.

CAN vs. CANopen vs. RS485 vs. EtherCAT

Tieto technológie by sa nemali považovať za vzájomne zameniteľné špecifikácie.

Fungujú na rôznych úrovniach a poskytujú rôzne možnosti.

Správna voľba závisí skôr od kompletnej riadiacej architektúry než od toho, ktorý protokol sa javí ako technicky pokročilejší.

Malý vnútorný AMR nemusí vyžadovať rovnakú komunikačnú architektúru ako vysokorýchlostný priemyselný mobilný robot s viacerými synchronizovanými osami.

Na rýchlosti aktualizácie komunikácie záleží

Jednou z dôležitých úvah je, ako často si regulátor potrebuje vymieňať dáta s každým motorom.

Predpokladajme, že robot má štyri nezávislé hnacie motory.

Regulátor môže potrebovať nepretržite odosielať príkazy a prijímať spätnú väzbu od všetkých štyroch motorov.

Požadovaný komunikačný výkon závisí od:

• Počet uzlov

• Počet dátových bajtov

• Frekvencia príkazov

• Frekvencia spätnej väzby

• Sieťová réžia

• Požadovaná synchronizácia

• Rýchlosť spracovania ovládača

Ak sieť nedokáže dodať informácie dostatočne rýchlo, systém riadenia motora nemusí reagovať podľa očakávania.

Toto je obzvlášť dôležité pre aplikácie zahŕňajúce prudké zrýchlenie, vysokorýchlostné cestovanie alebo presné sledovanie trajektórie.

Synchronizácia kolies závisí od viac než len od motora

Dobrá synchronizácia kolies si vyžaduje spoluprácu viacerých komponentov systému.

Patria sem:

Hardvér motora

Motor musí poskytovať dostatočný krútiaci moment a otáčky.

kódovač

Kódovač musí poskytovať použiteľnú spätnú väzbu.

Servo ovládač

Regulátor musí presne regulovať správanie motora.

Komunikačná sieť

Príkazy a spätná väzba sa musia spoľahlivo vymieňať.

Algoritmus riadenia pohybu

Centrálny ovládač musí vypočítať príslušné príkazy kolies.

Mechanický systém

Priemer kolesa, trenie, rozloženie zaťaženia a tolerancie hnacieho ústrojenstva tiež ovplyvňujú skutočný pohyb.

Preto samotný výber rýchleho komunikačného protokolu nezaručuje presný pohyb AMR.

Celý reťazec riadenia pohybu musí spolupracovať.

Komunikačná latencia môže ovplyvniť správanie robotov

Latencia je ďalším dôležitým faktorom.

Ak robot odošle príkaz kolesa a po výraznom oneskorení dostane zodpovedajúcu spätnú väzbu, pohybový ovládač efektívne pracuje so staršími informáciami.

Pre niektoré aplikácie to môže mať malý praktický dopad.

Pre vysoko výkonné riadenie trajektórie však môže byť oneskorenie komunikácie dôležitejšie.

Potenciálne účinky zahŕňajú:

• Menej citlivá korekcia rýchlosti

• Znížená presnosť synchronizácie

• Oneskorené hlásenie poruchy

• Menej presné sledovanie trajektórie

To je dôvod, prečo by sa komunikačný výkon mal hodnotiť spolu s riadiacou slučkou motora.

Detekcia porúch je dôležitá komunikačná funkcia

Spoľahlivý pohon AMR potrebuje vedieť, keď niečo nie je v poriadku.

Inteligentný integrovaný servomotor môže potenciálne hlásiť podmienky, ako napríklad:

• Nadprúd

• Nadmerná teplota

• Porucha kódovača

• Prepätie

• Podpätie

• Zastavenie motora

• Strata komunikácie

• Porucha ovládača

Centrálny ovládač potom môže prijať príslušné opatrenia podľa návrhu systému robota.

Napríklad, ak jeden hnací motor ohlási kritickú poruchu, môže sa stať, že robot bude musieť radšej zastaviť, než pokračovať v prevádzke s nevyváženým krútiacim momentom kolesa.

Komunikačný protokol sa preto stáva súčasťou diagnostickej architektúry robota.

Monitorovanie srdcového tepu a uzlov

Vo viacmotorovom systéme by riadiaca jednotka mala vedieť, či každý uzol motora stále komunikuje.

Mechanizmy správy siete môžu pomôcť odhaliť zlyhania komunikácie.

Regulátor môže napríklad monitorovať, či motor naďalej reaguje v rámci očakávaného časového intervalu.

Ak uzol motora prestane komunikovať, systém dokáže identifikovať abnormálny stav a vykonať preddefinovanú odpoveď.

Toto je obzvlášť dôležité pre autonómne stroje, pretože tam nemusí byť operátor nepretržite monitorujúci hnacie ústrojenstvo.

Dizajn komunikačného kábla je stále dôležitý

Dobrý protokol nemôže kompenzovať zlú fyzickú inštaláciu.

Komunikačné vedenie AMR môže zaznamenať:

• Nepretržité vibrácie

• Opakovaný pohyb

• Elektromagnetické rušenie

• Mechanické ohýbanie

• Tesné inštalačné priestory

• Napätie konektora

Kábel, konektor, tienenie, uzemnenie a vedenie by preto mali byť navrhnuté pre mobilné prostredie.

Pre integrované servomotory náboja je poloha konektora obzvlášť dôležitá.

Technicky vhodný konektor sa stále môže stať mechanickým problémom, ak zasahuje do kolesa, podvozku, zavesenia alebo pohyblivých komponentov.

To je jeden z dôvodov, prečo môže byť prispôsobenie OEM káblov a konektorov pre výrobcov kompaktných zariadení AMR cenné.

Komunikačná architektúra pre štvorkolesové AMR

Zoberme si štvorkolesový AMR so štyrmi nezávisle riadenými integrovanými servomotormi náboja.

Možná architektúra je:

Centrálny ovládač pohybu

↓

CANopen / EtherCAT / Iná priemyselná sieť

↓

Predný ľavý servomotor

Predný pravý servomotor

Servomotor vzadu vľavo

Pravý zadný servomotor

Každý motor môže prijímať svoj vlastný príkaz na rýchlosť alebo polohu, pričom vracia spätnú väzbu do ovládača.

Ovládač potom dokáže koordinovať všetky štyri kolesá podľa modelu pohybu robota.

V prípade systému diferenciálneho pohonu môže ľavá a pravá strana získať rôzne cieľové rýchlosti.

Pre všesmerovú platformu môže každé koleso dostať iný príkaz rýchlosti na základe požadovaného translačného a rotačného pohybu.

Tu sa komunikácia priamo spája so správaním vozidla.

Ako si vybrať správny komunikačný protokol

Pri výbere protokolu pre AMR môžeme použiť niekoľko praktických otázok.

1. Koľko uzlov motora je potrebných?

Dvojkolesový robot má iné požiadavky na sieť ako šesťkolesová platforma.

2. Ako často sa musia aktualizovať príkazy?

Vyššie rýchlosti aktualizácie vo všeobecnosti kladú vyššie požiadavky na výkon siete.

3. Aká dôležitá je synchronizácia?

Ak viaceré kolesá potrebujú vysoko koordinovaný pohyb, dôležitejšie sú možnosti synchronizácie.

4. Čo podporuje hlavný ovládač?

Protokol motora by mal byť kompatibilný s existujúcou architektúrou ovládača robota.

5. Aké diagnostické informácie sa vyžadujú?

Ak robot potrebuje podrobné informácie o stave motora a poruchách v reálnom čase, komunikačná architektúra by mala túto požiadavku podporovať.

6. Koľko vývoja softvéru je prijateľné?

Štandardizovaný protokol môže znížiť úsilie potrebné na vybudovanie komunikačných a diagnostických funkcií.

7. Aké sú požiadavky na fyzické vedenie?

Dôležitá je dĺžka kábla, dizajn konektora, tienenie, vedenie a mechanický pohyb.

Čo by sa mali kupujúci OEM opýtať výrobcu integrovaného servomotora?

Pred výberom integrovaného bezkomutátorového servomotora s nábojom odporúčame potvrdiť:

• Ktoré komunikačné protokoly sú podporované?

• Je rozhranie CAN alebo CANopen?

• Ktoré objekty CANopen sú dostupné?

• Aké prenosové rýchlosti komunikácie sú podporované?

• Aké komunikačné funkcie EtherCAT sú k dispozícii?

• Je podporovaný synchronizovaný pohyb?

• Aké parametre spätnej väzby možno čítať?

• Ako sa hlásia poruchy motora?

• Čo sa stane po strate komunikácie?

• Je možné nakonfigurovať ID uzlov?

• Dajú sa komunikačné parametre prispôsobiť?

• Sú káble a konektory prispôsobiteľné?

• Je k dispozícii príručka komunikačného protokolu?

• Je k dispozícii vzorový motor na testovanie integrácie regulátora?

Tieto otázky môžu odhaliť dôležité integračné detaily ešte predtým, ako hnacie ústrojenstvo vstúpi do štádia prototypu.

Prečo by sa mala pri výbere motora zvážiť komunikácia

Komunikácia by sa nemala považovať za dodatočný nápad.

Elektrické a mechanické špecifikácie motora môžu byť vynikajúce, ale integrácia môže byť stále ťažká, ak komunikačná architektúra nezodpovedá riadiacej jednotke robota.

Z tohto dôvodu odporúčame hodnotiť nasledovné ako jeden balík:

Motor + Encoder + Servo Controller + Komunikačný protokol + Údaje spätnej väzby + Mechanické rozhranie

Tento prístup poskytuje jasnejší obraz skutočného integračného úsilia.

Záverečné jedlo so sebou

Pre viackolesové AMR je komunikačný protokol základnou súčasťou architektúry hnacieho ústrojenstva.

Keďže počet integrovaných bezkomutátorových servomotorov náboja rastie, robot potrebuje spoľahlivú metódu na distribúciu príkazov, zhromažďovanie spätnej väzby, synchronizáciu pohybu kolies, monitorovanie stavu motora a zisťovanie porúch.

CAN/CANopen môže poskytnúť praktickú distribuovanú architektúru pre mnoho kompaktných mobilných robotov. RS485 s Modbus RTU môže vyhovovať jednoduchším aplikáciám sériového riadenia, zatiaľ čo EtherCAT možno zvážiť, keď systém vyžaduje vysoko výkonný synchronizovaný pohyb.

Správna voľba závisí od skutočných požiadaviek robota.

Pre výrobcov OEM AGV a AMR je najlepším prístupom výber komunikačného protokolu spolu s motorom, kódovačom, ovládačom a architektúrou riadenia robota. Keď sú tieto prvky navrhnuté ako jeden integrovaný systém, viackolesová koordinácia sa ľahšie riadi, odstraňuje problémy a škáluje naprieč rôznymi platformami mobilných robotov.

Napätie batérie by malo zodpovedať architektúre robota

Kompaktné mobilné roboty často pracujú z jednosmerných batériových systémov.

Bežné systémové architektúry môžu používať napätie batérie, ako napríklad:

• 24 V

• 36 V

• 48 V

Správne napätie závisí od elektrickej architektúry robota a požiadaviek na napájanie.

Vyššie systémové napätie môže pomôcť znížiť prúd pre danú úroveň výkonu, čo môže ovplyvniť veľkosť kábla, výber konektora, tepelný výkon a distribučné straty.

Skutočný rozsah prevádzkového napätia motora však musí zodpovedať systému batérie, vrátane kolísania napätia počas nabíjania a vybíjania.

Motor by sme nemali vyberať len preto, že jeho menovité napätie zodpovedá štítku batérie.

Je potrebné skontrolovať celý rozsah napätia.

Tepelný manažment je pri kompaktných nábojových motoroch kritický

Tepelný výkon sa môže stať jednou z najťažších technických výziev, keď sú motory inštalované vo vnútri kompaktného šasi.

Okolo motora môže byť obmedzené prúdenie vzduchu.

Súčasne môže AMR pracovať nepretržite mnoho hodín.

Teplo môže pochádzať z:

• Straty medi motora

• Straty ovládačov

• Ložiskové trenie

• Straty prevodovky

• Vysoká frekvencia zrýchlenia

• Neustále vysoký krútiaci moment

• Vysoká teplota okolia

• Obmedzený odvod tepla

Z tohto dôvodu by sme mali hodnotiť tepelný výkon motora pri skutočnom pracovnom cykle, a nie spoliehať sa len na krátkodobý laboratórny test.

Dobrý dizajn môže zahŕňať:

• Monitorovanie teploty

• Ochrana proti prehriatiu

• Obmedzenie prúdu

• Tepelné zníženie

• Vhodný dizajn bývania

• Vedenie tepla cez podvozok

Integrovaný motor, ktorý mechanicky pasuje, ale nedokáže adekvátne odvádzať teplo, nie je úspešným riešením hnacieho ústrojenstva.

Ochrana pred vniknutím do skladového a priemyselného prostredia

Požadované IP hodnotenie závisí od toho, kde bude AMR fungovať.

Čistý vnútorný sklad má iné environmentálne požiadavky ako výrobné zariadenie, kde sa môže nachádzať prach, vlhkosť, mazivá alebo čistiace kvapaliny.

Pre priemyselné mobilné roboty sa ochrana proti prachu a vode môže stať dôležitou požiadavkou pri nákupe.

Konečná špecifikácia by mala zvážiť:

• Metódy čistenia podláh

• Expozícia prachu

• Vlhkosť

• Striekajúca voda

• Znečistenie kolesa

• Chemická expozícia

• Prevádzková teplota

Vybraný integrovaný servomotor rozbočovača by mal mať kryt a konfiguráciu konektorov vhodnú pre skutočné prostredie, a nie jednoducho zvoliť vysoké hodnotenie IP bez pochopenia aplikácie.

Mechanická integrácia je jednou z najväčších výhod

Nábojový servomotor môže zjednodušiť mechanickú architektúru kompaktného AMR.

Tradičné pohonné systémy môžu vyžadovať samostatné montážne konštrukcie pre:

• Motor

• Prevodovka

• koleso

• kódovač

• Brzda

• Servopohon

Integrovaná zostava náboja môže tieto funkcie konsolidovať.

To môže znížiť:

• Inštalačný priestor

• Mechanické rozhrania

• Spojky

• Vonkajšie zátvorky

• Vedenie káblov

• Montážne kroky

Môže tiež uľahčiť štandardizáciu hnacieho ústrojenstva pre rôzne modely robotov.

Pre výrobcov OEM je to užitočné najmä pri vývoji niekoľkých platforiem AMR založených na spoločnej architektúre pohonov.

Požiadavky na brzdy by sa mali posudzovať samostatne

Nie každý AMR potrebuje motorovú brzdu.

Aplikácie zahŕňajúce rampy, vertikálne zaťaženie, dokovacie mechanizmy alebo bezpečnostné požiadavky na držanie si však môžu vyžadovať.

Brzda môže poskytnúť prídržný moment, keď motor aktívne negeneruje krútiaci moment.

Pri hodnotení možnosti brzdy by sme mali preskúmať:

• Prídržný moment

• Brzdové napätie

• Čas odozvy brzdy

• Spotreba energie

• Pracovný cyklus

• Mechanická integrácia

• Požiadavky na bezpečnosť pri poruche

Brzda by sa mala považovať za súčasť celkovej bezpečnosti a mechanického dizajnu, a nie len ako inú špecifikáciu motora.

Ako vybrať správny integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja

Výber doprava Integrovaný bezkomutátorový servomotor je dôležitým krokom pri vývoji AGV, AMR, autonómneho vozíka alebo iného kompaktného mobilného robota. Motor musí robiť viac než len otáčať kolesom. Musí poskytovať dostatočný krútiaci moment, udržiavať kontrolovanú rýchlosť, efektívne pracovať z jednosmerného systému napájaného z batérie, komunikovať s riadiacim systémom robota a spoľahlivo fungovať v kompaktnom mechanickom priestore.

Pre výrobcov OEM robotov sa proces výberu stáva ešte dôležitejším, pretože motor je často integrovaný priamo do architektúry podvozku. Motor, ktorý na špecifikačnom liste vyzerá ako vhodný, môže stále spôsobovať problémy s veľkosťou kolesa, tepelným výkonom, kabelážou, komunikáciou alebo mechanickou inštaláciou.

Preto by sme mali zhodnotiť celý systém servomotorov náboja , a nie vyberať model len na základe menovitého výkonu.

1. Začnite s celkovou hmotnosťou robota

Prvým krokom je určenie skutočnej prevádzkovej hmotnosti robota.

Potrebu motora by sme nemali počítať len s použitím prázdneho podvozku.

Celková hmotnosť by mala zahŕňať:

Hmotnosť robota = podvozok + batéria + elektronika + senzory + mechanizmy + maximálne užitočné zaťaženie

Napríklad mobilný robot, ktorý váži 40 kg bez užitočného zaťaženia, môže pri plnom naložení pracovať s hmotnosťou 70 kg.

Hnacie ústrojenstvo musí byť navrhnuté pre prevádzkové podmienky 70 kg, ak to predstavuje plánované maximálne zaťaženie.

Mali by sme zvážiť aj zmeny v rozložení hmotnosti.

Poloha batérie, umiestnenie užitočného zaťaženia, zdvíhacie mechanizmy a umiestnenie kolies môžu zmeniť zaťaženie každého kolesa.

To je obzvlášť dôležité pre štvorkolesové AMR, pretože zaťaženie nemusí byť rozdelené rovnomerne medzi všetky štyri moduly pohonu.

2. Vypočítajte požadovaný krútiaci moment kolesa

Krútiaci moment je jednou z najdôležitejších špecifikácií pri výbere servomotora náboja.

Základný výpočet trakcie možno vyjadriť ako:

F = ma + Fᵣ + Fg

kde:

• F = požadovaná ťažná sila

• m = celková hmotnosť robota

• a = požadované zrýchlenie

• Fᵣ = valivý odpor

• Fg = sila spôsobená naklonením

Zodpovedajúci krútiaci moment kolesa potom možno odhadnúť ako:

T = F × r

kde:

• T = krútiaci moment kolesa

• F = požadovaná ťažná sila

• r = polomer kolesa

Toto poskytuje východiskový bod pre výber motora.

V reálnych aplikáciách by sme mali zvážiť aj mechanické straty, stav podlahy, preklzávanie kolies, kolísanie užitočného zaťaženia, požiadavky na zrýchlenie a vhodnú inžiniersku rezervu.

Kontinuálny krútiaci moment vs. špičkový krútiaci moment

Toto rozlíšenie je kritické.

Trvalý krútiaci moment určuje, či motor dokáže udržať požadované zaťaženie počas normálnej prevádzky.

Špičkový krútiaci moment určuje, či motor dokáže zvládnuť krátkodobé udalosti, ako sú:

• Spustenie

• Prudké zrýchlenie

• Lezenie po rampe

• Prekračovanie nerovností podlahy

• Prenášanie náhleho dodatočného nákladu

• Zotavenie z dočasného odporu

Motor s primeraným trvalým krútiacim momentom, ale nedostatočným špičkovým krútiacim momentom môže fungovať normálne, ale počas akcelerácie má problémy.

V prípade AMR by sa mali skontrolovať obe špecifikácie.

3. Zvážte priemer kolesa

Priemer kolesa priamo ovplyvňuje hnacie ústrojenstvo.

Väčšie koleso môže zlepšiť:

• Svetlá výška

• Prechod cez prekážky

• Výkon medzi podlahou

• Jazdná kvalita

Väčšie koleso však mení aj vzťah medzi krútiacim momentom kolesa a trakciou vozidla.

Menšie koleso môže pomôcť vytvoriť podvozok s nižším profilom a znížiť niektoré požiadavky na krútiaci moment, ale môže byť menej vhodné na nerovné podlahy alebo väčšie prekážky.

Pre integrovaný servomotor náboja by sa preto mal priemer kolesa zvoliť spolu s:

• Hmotnosť robota

• Požadovaná rýchlosť

• Požadovaný krútiaci moment

• Svetlá výška

• Výška podvozku

• Požiadavky na prekážky

Koleso nie je len príslušenstvo pripojené k motoru. Je súčasťou špecifikácie hnacieho ústrojenstva.

4. Definujte požadovanú rýchlosť vozidla

Otáčky motora by sa mali zvoliť z požadovanej rýchlosti vozidla a priemeru kolesa.

Zjednodušený vzťah je:

Rýchlosť vozidla = obvod kolesa × otáčky kolesa

Napríklad zväčšujúci sa priemer kolesa zväčšuje vzdialenosť prejdenú na otáčku.

Maximálna rýchlosť by však nemala byť jediným hľadiskom.

AMR často trávia značný čas prevádzkou pri relatívne nízkych rýchlostiach počas:

• Dokovanie

• Sústruženie

• Korekcia polohy

• Vyberanie

• Načítava sa

• Navigácia okolo prekážok

Motor by preto mal poskytovať stabilné ovládanie v rámci skutočného prevádzkového rozsahu robota.

Vysoké maximálne otáčky neznamená automaticky lepší výkon AMR.

5. Skontrolujte požiadavku na zrýchlenie

Dva roboty s rovnakou hmotnosťou a maximálnou rýchlosťou môžu vyžadovať veľmi odlišné motory, ak sa ich požiadavky na zrýchlenie líšia.

Skladový transportný robot sa môže postupne zrýchľovať.

Kompaktné priemyselné AMR môže potrebovať rýchle zrýchlenie, aby sa maximalizovala priepustnosť.

Vyššie zrýchlenie vyžaduje väčšiu silu kolesa a tým aj väčší krútiaci moment motora.

Mali by sme definovať:

• Cieľové zrýchlenie

• Maximálne zrýchlenie

• Spomalenie

• Požiadavky na núdzové zastavenie

• Frekvencia udalostí zrýchlenia

Schopnosť špičkového krútiaceho momentu motora by sa potom mala porovnať s týmito požiadavkami.

6. Starostlivo zhodnoťte napätie batérie

Väčšina kompaktných AGV a AMR pracuje z batériou napájaných jednosmerných systémov.

Bežné architektúry môžu zahŕňať:

• 24 V

• 36 V

• 48 V

Motor by mal byť kompatibilný so skutočným rozsahom napätia batériového systému, nielen s jeho menovitým napätím.

Napríklad batéria označená ako 48 V systém bude mať počas nabíjania a vybíjania kolísanie napätia.

Preto by sme mali overiť:

• Menovité napätie

• Minimálne prevádzkové napätie

• Maximálne prevádzkové napätie

• Špičkový prúd

• Nepretržitý prúd

• Rozsah napätia regulátora

Motor a integrovaný ovládač musia zostať v rámci svojho špecifikovaného prevádzkového rozsahu počas celého cyklu batérie.

7. Vyberte správny kódovač a systém spätnej väzby

Integrovaný servomotor náboja potrebuje vhodnú spätnú väzbu pre riadenie v uzavretej slučke.

Kódovač poskytuje informácie o pohybe motora alebo kolesa, čo umožňuje ovládaču regulovať rýchlosť a polohu.

Výber kódovača môže ovplyvniť:

• Regulácia rýchlosti

• Presnosť polohy

• Synchronizácia kolies

• Výkon pri nízkej rýchlosti

• Detekcia porúch

• Opakovateľnosť navigácie

Pre AMR s diferenciálom s pohonom dvoch kolies je spätná väzba od oboch kolies obzvlášť dôležitá.

V prípade viackolesových platforiem je synchronizovaná spätná väzba z viacerých modulov pohonu ešte významnejšia.

Príslušná špecifikácia kódovača závisí skôr od požiadaviek robota na riadenie pohybu, než od jednoduchého výberu najvyššieho dostupného rozlíšenia.

8. Zvoľte správny komunikačný protokol

Motor musí efektívne komunikovať s ovládačom robota.

Bežné možnosti zahŕňajú:

• CAN

• CANopen

• RS485

• Modbus RTU

• EtherCAT

CANopen môže byť užitočný pre distribuované servo uzly v mnohých mobilných robotoch.

RS485 s Modbus môže byť vhodný pre jednoduchšie komunikačné architektúry.

EtherCAT možno zvážiť, keď robot vyžaduje vysokovýkonné synchronizované viacosové riadenie.

Správny protokol by sa mal zhodovať:

• Počet motorov

• Požiadavky na spätnú väzbu

• Rýchlosť aktualizácie príkazov

• Požiadavky na synchronizáciu

• Kompatibilita ovládačov

• Architektúra softvéru

• Diagnostické požiadavky

Komunikáciu je potrebné zvážiť pri výbere motora, nie po dokončení mechanického návrhu.

9. Skontrolujte tepelný výkon motora

Tepelný výkon je obzvlášť dôležitý pre motory s kompaktným nábojom.

AMR môže fungovať niekoľko hodín bez dlhej doby chladenia.

Súčasne môže mať motor obmedzený prietok vzduchu, pretože je inštalovaný vo vnútri malého podvozku.

Teplo môže byť spôsobené:

• Straty medi

• Straty ovládačov

• Straty prevodovky

• Vysoký trvalý krútiaci moment

• Časté zrýchlenie

• Vysoká teplota okolia

Preto by sme mali žiadať špecifikácie pre nepretržitú prevádzku, a nie pozerať sa len na špičkový výkon.

Medzi dôležité parametre patrí:

• Nepretržitý krútiaci moment

• Nepretržitý prúd

• Maximálna teplota

• Tepelná ochrana

• Monitorovanie teploty

• Odporúčaný pracovný cyklus

Motor, ktorý poskytuje pôsobivý špičkový krútiaci moment na krátku dobu, nemusí byť vhodný na nepretržitú prevádzku AMR.

10. Zvážte hodnotenie IP

Požadovaná úroveň ochrany závisí od prostredia robota.

Čistý vnútorný sklad má iné požiadavky ako výrobná hala, kde sa robot môže stretnúť:

• Prach

• Voda

• Olej

• Čistiace kvapaliny

• Vlhkosť

• Zmeny teploty

Pri vyhodnocovaní ochrany životného prostredia je potrebné zvážiť kryt motora, konektory, káble a zostavu kolesa.

V prípade priemyselných mobilných robotov môže vhodné hodnotenie IP pomôcť chrániť pohonný systém pred vystavením vplyvu prostredia.

Skutočné požadované hodnotenie by malo byť určené skôr na základe prevádzkových podmienok robota než len na marketingové účely.

11. Rozhodnite sa, či je potrebná brzda

Nie každý mobilný robot potrebuje brzdu.

Brzda však môže byť dôležitá, keď musí robot za určitých podmienok udržať svoju pozíciu.

Potenciálne aplikácie zahŕňajú:

• Šikmé podlahy

• Zdvíhacie mechanizmy

• Vertikálne zaťaženie

• Dokovacie stanice

• Prídržné funkcie súvisiace s bezpečnosťou

Pri hodnotení brzdy by sme mali skontrolovať:

• Prídržný moment

• Brzdové napätie

• Čas odozvy

• Spotreba energie

• Mechanická integrácia

• Chovanie bezpečné pri poruche

• Pracovný cyklus

Brzda by mala byť integrovaná do celkovej bezpečnosti a mechanického dizajnu robota.

12. Skontrolujte mechanické rozmery

Kompaktný vývoj AMR často zahŕňa veľmi prísne rozmerové obmedzenia.

Pred výberom motora by sme si mali overiť:

• Priemer motora

• Dĺžka motora

• Priemer kolesa

• Šírka kolesa

• Montážne otvory

• Montážna hĺbka

• Konfigurácia hriadeľa

• Poloha konektora

• Smer výstupu kábla

• Celková hmotnosť zostavy

Motor môže mať vynikajúce elektrické špecifikácie a stále môže byť nevhodný, ak jeho montážne rozhranie nepasuje k podvozku.

V prípade ultrakompaktných robotov by sa mechanická obálka mala potvrdiť na začiatku procesu návrhu.

13. Zvážte hmotnosť motora

Samotný motor sa podieľa na celkovej hmotnosti vozidla.

To je dôležité, pretože dodatočná hmotnosť hnacieho ústrojenstva môže znížiť:

• Kapacita nosnosti

• Výdrž batérie

• Zrýchlenie

• Energetická účinnosť

Pre mobilné roboty nie je cieľom len maximálny výkon motora.

Mali by sme hľadať vhodnú rovnováhu medzi:

Krútiaci moment + rýchlosť + hmotnosť + účinnosť + fyzická veľkosť

Toto sa stáva čoraz dôležitejším pre AMR napájané z batérie, kde každý kilogram ovplyvňuje výkon na úrovni systému.

14. Vyhodnoťte energetickú účinnosť

Výkon motora ovplyvňuje výdrž batérie.

Skutočná energetická potreba závisí od viac než len nominálnej účinnosti motora.

Mali by sme zvážiť:

• Účinnosť motora

• Účinnosť ovládača

• Účinnosť prevodovky

• Prevádzková rýchlosť

• Načítať profil

• Frekvencia zrýchlenia

• Regeneračné správanie

• Spotreba v pohotovostnom režime

AMR, ktoré funguje nepretržite počas celej zmeny, môže výrazne ťažiť z efektívneho hnacieho ústrojenstva.

Energetická účinnosť by sa preto mala vyhodnocovať v rámci skutočného pracovného cyklu robota a nie iba v jednom prevádzkovom bode.

15. Pozrite si kompletný pracovný cyklus

Motor môže pri rôznych pracovných zaťaženiach robota fungovať odlišne.

Napríklad:

Nízka záťaž → vysoká rýchlosť → krátke zrýchlenie → dlhá doba plavby

sa veľmi líši od:

Veľké zaťaženie → časté štarty → opakované zrýchľovanie → časté zastavovanie

Druhá aplikácia môže vytvoriť oveľa vyššie tepelné požiadavky a nároky na špičkový prúd.

Dobrý výberový proces by preto mal definovať reprezentatívny prevádzkový cyklus.

To môže zahŕňať:

• Prevádzkový čas

• Cestovná vzdialenosť

• Priemerná rýchlosť

• Maximálna rýchlosť

• Frekvencia zrýchlenia

• Percento užitočného zaťaženia

• Prevádzka rampy

• Frekvencia otáčania

• Frekvencia zastavenia/spustenia

Tieto informácie umožňujú výrobcovi motora presnejšie vyhodnotiť aplikáciu.

16. Zvážte preklzávanie a trakciu kolies

Vyšší krútiaci moment motora nie je vždy lepší.

Ak dostupný krútiaci moment kolesa prekročí trakčnú schopnosť kolesa a podlahy, koleso môže skĺznuť.

Preklzávanie kolies môže znížiť:

• Presnosť polohy

• Presnosť navigácie

• Životnosť pneumatík

• Energetická účinnosť

Hnacie ústrojenstvo by preto malo byť prispôsobené skutočným trakčným podmienkam.

Materiál kolies, povrch podlahy, rozloženie zaťaženia a krútiaci moment sú dôležité.

Servomotor s presnou reguláciou krútiaceho momentu a rýchlosti môže pomôcť systému riadenia pohybu efektívnejšie riadiť správanie kolies.

17. Vyhodnoťte kompletnú funkčnosť ovládača

Integrovaný servomotor náboja môže obsahovať ovládač vo vnútri zostavy motora.

Mali by sme pochopiť, čo vlastne integrovaný ovládač poskytuje.

Otázky môžu zahŕňať:

• Podporuje ovládanie rýchlosti?

• Podporuje kontrolu polohy?

• Je k dispozícii ovládanie krútiaceho momentu?

• Je možné nakonfigurovať parametre zrýchlenia a spomalenia?

• Dajú sa aktuálne limity upraviť?

• Sú k dispozícii chybové kódy?

• Je zahrnuté monitorovanie teploty?

• Dajú sa regulačné parametre prispôsobiť?

Tieto detaily môžu výrazne ovplyvniť integráciu s hlavným ovládačom AMR.

18. Zvážte prispôsobenie OEM

Štandardné produkty môžu urýchliť vývoj, ale výrobcovia robotov OEM často potrebujú prispôsobené konfigurácie.

Možné požiadavky na prispôsobenie zahŕňajú:

• Priemer kolesa

• Výkon motora

• Prevodový pomer

• Montážne rozmery

• Poloha konektora

• Dĺžka kábla

• kódovač

• Komunikačný protokol

• Brzda

• Napätie

• Parametre firmvéru

• Bývanie

Pre kompaktné AMR môže byť prispôsobenie obzvlášť cenné, pretože mechanický priestor je často obmedzený.

Prispôsobená poloha konektora alebo montážny vzor môže niekedy eliminovať potrebu prepracovania celého šasi.

19. Otestujte motor v skutočných podmienkach robota

Laboratórne špecifikácie sú dôležité, ale testovanie prototypov zostáva nevyhnutné.

Kompletné hnacie ústrojenstvo by sa malo v ideálnom prípade otestovať pomocou:

• Skutočná hmotnosť robota

• Maximálne užitočné zaťaženie

• Skutočná batéria

• Skutočné koleso

• Skutočný ovládač

• Zamýšľaná komunikačná sieť

• Očakávaný povrch podlahy

Testovanie by malo vyhodnotiť:

• Štartovací výkon

• Zrýchlenie

• Brzdenie

• Nepretržitá prevádzka

• Teplota motora

• Aktuálna spotreba

• Synchronizácia kolies

• Stabilita komunikácie

• Obnova porúch

• Výdrž batérie

To poskytuje oveľa užitočnejší obraz o tom, ako sa integrovaný servomotor náboja bude správať v konečnom AMR.

Praktický kontrolný zoznam pre výber integrovaného servomotora

Záverečné jedlo so sebou

Výber správneho integrovaného bezkomutátorového servomotora náboja vyžaduje prístup na úrovni systému.

Mali by sme začať s celkovou hmotnosťou robota, užitočným zaťažením, priemerom kolesa, rýchlosťou, zrýchlením a prevádzkovým prostredím. Odtiaľ môžeme určiť požadovaný trvalý a špičkový krútiaci moment, napätie batérie, spätnú väzbu kódovača, komunikačný protokol, tepelný výkon, IP hodnotenie a mechanické rozmery.

Pre kompaktné AGV a AMR poskytuje integrácia dôležitú výhodu, pretože motor, ovládač, spätná väzba a koleso môžu byť navrhnuté ako jeden kompaktný modul hnacieho ústrojenstva.

Najlepší motor preto nemusí byť nevyhnutne najvýkonnejší alebo najmenší dostupný model. Je to ten, ktorého krútiaci moment, rýchlosť, spätná väzba, komunikácia, tepelné charakteristiky, rozmery a možnosti prispôsobenia zodpovedajú skutočnej architektúre robota.

Pre výrobcov OEM môže skorá spolupráca s integrovaným dodávateľom motorov tiež zjednodušiť vývoj prototypov, mechanickú integráciu, testovanie komunikácie a prípadnú hromadnú výrobu.

Prečo je prispôsobenie OEM dôležité pre ultra kompaktné AGV AMR

Pre ultra kompaktné AGV a AMR výber štandardného motora z katalógu nie je vždy dostatočný. Tieto autonómne mobilné roboty fungujú v rámci prísnych limitov veľkosti podvozku, polohy kolies, kapacity batérie, užitočného zaťaženia, svetlej výšky, priestoru pre kabeláž a celkovej výšky vozidla. Hnací motor, ktorý dobre funguje v bežnom AGV, môže stále vyžadovať značnú mechanickú alebo elektrickú úpravu, kým sa zmestí do kompaktného mobilného robota.

Tu sa stáva dôležitým prispôsobenie OEM .

V JKONGMOTOR pristupujeme k integrovanému vývoju motoriky z pohľadu kompletného pohybového systému. Namiesto toho, aby sme považovali motor za izolovaný komponent, obchádzame skutočné požiadavky AGV alebo AMR, vrátane veľkosti kolies, krútiaceho momentu, rýchlosti, napätia, spätnej väzby kódovača, komunikácie, mechanických rozmerov, kabeláže, brzdenia a inštalačných obmedzení..

Pre výrobcov kompaktných mobilných robotov môže tento prístup znamenať rozdiel medzi jednoduchým nájdením motora, ktorý funguje, a vývojom hnacieho ústrojenstva, ktoré je skutočne optimalizované pre robota.

Prečo ultrakompaktné AGV a AMR potrebujú prispôsobené systémy pohonu

Vesmír je jednou z najväčších výziev v ultrakompaktnom mobilnom robote.

Podvozok môže potrebovať prispôsobiť:

• Batérie

• Hlavný ovládač

• LiDAR

• Kamery

• Bezpečnostné senzory

• Bezdrôtové komunikačné moduly

• Užitočné zaťaženie

• Nabíjanie komponentov

• Zdvíhacie mechanizmy

• Ovládače motora

• Rozdelenie energie

• Hnacie motory a kolesá

Zároveň môže byť potrebné, aby robot zostal dostatočne nízko, aby sa mohol pohybovať pod regálmi, policami, vozíkmi alebo inými zariadeniami.

Bežné hnacie ústrojenstvo môže spotrebovať cenný vnútorný priestor, pretože motor, prevodovka, kódovač, ovládač a kabeláž môžu byť inštalované samostatne.

An integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja môže znížiť túto zložitosť, ale aj integrovaný motor môže vyžadovať prispôsobenie tak, aby presne zodpovedal architektúre vozidla.

To je dôvod, prečo sa spolupráca OEM stáva cennou už vo fáze návrhu.

1. Prispôsobené rozmery motora pre obmedzený priestor podvozku

Jednou z prvých požiadaviek v ultrakompaktnom projekte AMR je zvyčajne mechanický priestor.

Dostupná obálka motora môže byť obmedzená:

• Šírka podvozku

• Výška podvozku

• Rázvor kolies

• Svetlá výška

• Umiestnenie batérie

• Komponenty zavesenia

• Priestor pre užitočné zaťaženie

• Inštalácia snímača

Štandardný motor môže mať správny krútiaci moment, ale nesprávny priemer alebo dĺžku.

Namiesto prepracovania celého robota okolo nevhodného motora môže výrobca OEM motora spolupracovať s výrobcom robota na definovaní vhodnej mechanickej konfigurácie.

V spoločnosti JKONGMOTOR možno prispôsobiť prispôsobenie skutočným mechanickým požiadavkám mobilného robota, čo pomáha zákazníkom OEM prirodzenejšie integrovať motor do podvozku.

2. Priemer kolesa a integrácia náboja

V prípade servomotora náboja je koleso úzko spojené s konštrukciou hnacieho ústrojenstva.

Priemer kolesa ovplyvňuje:

• Rýchlosť vozidla

• RPM kolesa

• Požadovaný krútiaci moment

• Svetlá výška

• Schopnosť prekonať prekážky

• Výška robota

Kompaktný AMR môže vyžadovať špecifický priemer kolesa, pretože podvozok bol optimalizovaný pre určitú výšku alebo rázvor.

Prispôsobenie OEM môže pomôcť koordinovať motor, štruktúru náboja, rozmery kolies a montážne rozhranie namiesto toho, aby nútilo výrobcu robota prispôsobiť celý podvozok generickému motoru.

Toto je obzvlášť dôležité pre mobilné roboty, kde poloha kolies priamo ovplyvňuje navigáciu a mechanickú stabilitu.

3. Krútiaci moment možno prispôsobiť skutočnému robotovi

Nie každé AGV potrebuje rovnaký krútiaci moment.

Malá nemocničná dodávka AMR má veľmi odlišné požiadavky od skladového robota, ktorý nesie ťažký náklad.

Požiadavky na krútiaci moment závisia od:

• Celková hmotnosť vozidla

• Užitočné zaťaženie

• Počet poháňaných kolies

• Priemer kolesa

• Zrýchlenie

• Sklon

• Valivý odpor

• Podmienky podlahy

Je možné vyvinúť prispôsobené riešenie motora podľa skutočných prevádzkových podmienok.

V spoločnosti JKONGMOTOR môže tento aplikačne orientovaný prístup pomôcť zákazníkom OEM vyhnúť sa výberu motora len preto, že jeho nominálny výkon sa javí ako vhodný.

Cieľom je stanoviť vhodný vzťah medzi trvalým krútiacim momentom, špičkovým krútiacim momentom, rýchlosťou, priemerom kolesa a pracovným cyklom.

4. Maximálny krútiaci moment je dôležitý počas akcelerácie AGV

Ultrakompaktné AMR často potrebujú rýchle a kontrolované zrýchlenie.

Hnacie ústrojenstvo môže zaznamenať svoj najvyšší krútiaci moment počas:

• Počnúc odpočinkom

• Prudké zrýchlenie

• Lezecké rampy

• Otáčanie pri zaťažení

• Prekonanie valivého odporu

• Nosenie maximálneho užitočného zaťaženia

To znamená, že samotný menovitý výkon motora neposkytuje dostatok informácií.

Motor by sa mal hodnotiť podľa požiadaviek na nepretržitú aj špičkovú prevádzku.

Výrobca motorov OEM môže pomôcť definovať vhodné charakteristiky krútiaceho momentu a prúdu podľa skutočnej aplikácie namiesto jednoduchého výberu najbližšej štandardnej špecifikácie.

5. Prispôsobené napätie pre AMR napájané z batérie

Architektúra batérie je ďalším dôležitým faktorom.

Kompaktné AGV a AMR bežne používajú jednosmerné batériové systémy s rôznymi platformami navrhnutými pre rôzne úrovne napätia.

Motor a integrovaný ovládač musia podporovať skutočný rozsah prevádzkového napätia a nie len nominálnu hodnotu batérie.

Prispôsobenie OEM môže zahŕňať:

• Menovité napätie

• Rozsah prevádzkového napätia

• Aktuálne limity

• Akceleračný prúd

• Regeneračné správanie

• Nízkonapäťová ochrana

V JKONGMOTOR možno elektrické špecifikácie zvážiť spolu s kompletnou architektúrou napájania mobilných robotov.

To pomáha zaistiť, že integrovaný motor je kompatibilný s batériou a ovládačom, namiesto toho, aby sa neskôr v projekte stal elektrickým obmedzením.

6. Prispôsobenie komunikačného protokolu

Moderné AMR sa vo veľkej miere spoliehajú na komunikáciu medzi centrálnym ovládačom a jednotlivými modulmi pohonu.

V závislosti od architektúry robota môže hnacie ústrojenstvo používať:

• CAN

• CANopen

• RS485

• Modbus RTU

• EtherCAT

• Pulz a smer

AMR s diferenciálnym pohonom dvoch kolies môže mať relatívne jednoduché komunikačné požiadavky.

Štvorkolesová alebo viackolesová autonómna platforma môže vyžadovať podstatne viac koordinácie.

Každý modul pohonu môže potrebovať prijímať príkazy cieľovej rýchlosti alebo polohy počas hlásenia:

• Skutočná rýchlosť

• Poloha kódovača

• Aktuálne

• Teplota

• Stav alarmu

• Stav komunikácie

Prispôsobenie OEM môže pomôcť zosúladiť komunikačné rozhranie integrovaného servomotora s existujúcou riadiacou architektúrou robota.

To je obzvlášť užitočné, keď zákazník už má definovaný ovládač, softvérovú platformu alebo komunikačný protokol.

7. Možnosti kódovania a spätnej väzby

Presná spätná väzba je nevyhnutná pre pohyb AMR v uzavretej slučke.

Kódovač umožňuje integrovanému servoregulátoru sledovať pohyb motora a regulovať rýchlosť kolies.

V prípade kompaktných mobilných robotov môže spätná väzba kódovača ovplyvniť:

• Presnosť priamej čiary

• Konzistencia otáčania

• Synchronizácia kolies

• Dokovanie

• Korekcia polohy

• Nízkorýchlostné ovládanie

Rôzne platformy robotov môžu vyžadovať rôzne charakteristiky spätnej väzby.

Projekty OEM preto môžu zahŕňať výber alebo konfiguráciu kodéra podľa požadovaného rozlíšenia riadenia a architektúry systému.

8. Prispôsobená dĺžka kábla a poloha konektora

Ide o malý detail, ktorý môže mať zásadný vplyv na integráciu kompaktného robota.

Štandardný motorový kábel môže byť:

• Príliš dlhé

• Príliš krátke

• Náročné na trasu

• Umiestnené na nesprávnu stranu

• Príliš blízko k pohyblivému komponentu

Mimoriadne kompaktné šasi ponecháva len veľmi malý priestor na správu káblov.

V JKONGMOTOR môže prispôsobenie OEM riešiť praktické detaily inštalácie, ako napríklad:

• Dĺžka kábla

• Typ konektora

• Orientácia konektora

• Smer výstupu kábla

• Konfigurácia zapojenia

To môže znížiť zbytočné káblové slučky a urobiť konečnú montáž čistejšou.

9. Integrácia bŕzd pre špecifické aplikácie AMR

Nie každý mobilný robot potrebuje brzdu.

Niektoré aplikácie však môžu vyžadovať mechanické držanie pri odpojení napájania alebo pri prevádzke vozidla na svahu.

Integrovanú brzdu možno zvážiť podľa:

• Prídržný moment

• Brzdové napätie

• Reakcia brzdy

• Spotreba energie

• Pracovný cyklus

• Bezpečnostné požiadavky

Pre zákazníka OEM môže integrovaná brzda do zostavy motora zjednodušiť hnacie ústrojenstvo v porovnaní s pridaním samostatného brzdového mechanizmu.

Skutočná architektúra brzdenia by mala byť vždy overená vzhľadom na úplný bezpečnostný dizajn robota.

10. Tepelná optimalizácia pre nepretržitú prevádzku AMR

Ultra kompaktné balenie predstavuje ďalšiu výzvu: rozptyl tepla.

Mobilný robot môže pracovať mnoho hodín pri opakovanom zrýchľovaní, spomaľovaní, otáčaní a prenášaní užitočného zaťaženia.

Zahrievanie motora môže byť spôsobené:

• Straty medi

• Straty ovládačov

• Straty prevodovky

• Vysoký prúd

• Opakované zrýchlenie

• Nepretržitý krútiaci moment

Motor, ktorý funguje dobre počas krátkej ukážky, nemusí poskytovať dostatočný tepelný výkon počas nepretržitej prevádzky.

Vývoj OEM preto môže brať do úvahy skutočný pracovný cyklus a nie hodnotiť motor iba za ideálnych podmienok.

V spoločnosti JKONGMOTOR možno tepelnú ochranu a aplikačné požiadavky považovať za súčasť integrovaného riešenia motora.

11. Prispôsobenie mechanického rozhrania

Motor môže mať správny krútiaci moment a rýchlosť a stále môže byť nevhodný, ak ho nemožno efektívne nainštalovať.

Medzi dôležité mechanické rozhrania patria:

• Montážne otvory

• Vzor skrutky

• Rozmery nápravy

• Montáž kolesa

• Rozmery bývania

• Poloha konektora

• Káblový výstup

• Mechanická vôľa

Prispôsobené rozhrania môžu znížiť potrebu ďalších držiakov, adaptérov alebo mechanických úprav.

Pre výrobcu OEM, ktorý pripravuje produkt na hromadnú výrobu, to môže zjednodušiť montáž a zlepšiť konzistentnosť výroby.

12. Prispôsobenie OEM môže skrátiť čas vývoja

Hlavnou výhodou spolupráce priamo s výrobcom motorov je možnosť prediskutovať mechanické a elektrické požiadavky pred dokončením návrhu robota.

Typický proces vývoja OEM môže nasledovať:

Aplikačné požiadavky → Výber motora → Mechanický dizajn → Prototyp → Testovanie → Optimalizácia → Hromadná výroba

Počas fázy prototypu môže výrobca a dodávateľ motora vyhodnotiť:

• Krútiaci moment

• Rýchlosť

• Zrýchlenie

• Tepelný výkon

• Komunikácia

• Hluk

• Vibrácie

• Trakcia kolies

• Inštalácia

• Nepretržitá prevádzka

Táto spätná väzba môže identifikovať problémy skôr, ako sa dizajn dostane do sériovej výroby.

13. Integrovaný pohybový prístup JKONGMOTOR

JKONGMOTOR sa zameriava na integrované riešenia riadenia pohybu pre OEM aplikácie, vrátane integrovaných servo a BLDC motorových platforiem určených pre priemyselnú automatizáciu a mobilnú robotiku.

Pri projektoch AGV a AMR možno riešenie vyhodnotiť podľa skutočných požiadaviek zákazníka na hnacie ústrojenstvo, a nie jednoducho vybrať štandardný motor z katalógu.

V závislosti od projektu môže prispôsobenie pokrývať oblasti, ako sú:

• Výkon motora

• Menovité napätie

• Krútiaci moment

• Rýchlosť

• Integrácia kolies

• kódovač

• Komunikačné rozhranie

• Prevodovka

• Brzda

• Montážna konštrukcia

• Konfigurácia kábla a konektora

• Riadiace parametre

Tento prístup je obzvlášť dôležitý pre ultrakompaktné AGV a AMR , kde sú mechanický priestor a elektrická integrácia často úzko prepojené.

14. Od prototypu k sériovej výrobe

Pre zákazníkov OEM je výber motora len začiatok.

Úplný vývojový proces môže zahŕňať:

Analýza aplikácie

Najprv definujeme celkovú hmotnosť robota, užitočné zaťaženie, rýchlosť, zrýchlenie, priemer kolesa, napätie batérie, pracovný cyklus a podmienky prostredia.

Konfigurácia motora

Motor, enkodér, prevodovka, koleso, komunikačné rozhranie a ďalšie funkcie sú prispôsobené aplikácii.

Vývoj prototypu

Prispôsobený motor je integrovaný do skutočného podvozku robota.

Výkonnostné testovanie

Kompletné hnacie ústrojenstvo je testované pri realistickom užitočnom zaťažení a prevádzkových podmienkach.

Optimalizácia

Mechanické, elektrické, tepelné a riadiace parametre je možné upraviť na základe výsledkov testov.

Hromadná výroba

Po overení návrhu môže byť konfigurácia motora štandardizovaná pre výrobu.

Tento proces pomáha preklenúť priepasť medzi laboratórnym prototypom a pohonom AMR pripraveným na výrobu.

15. Prečo je prispôsobenie obzvlášť cenné pre ultrakompaktné AMR

Čím je robot menší, tým je menšia tolerancia pre nesúlad komponentov.

Veľké AGV môže mať dostatok vnútorného priestoru na umiestnenie externého ovládača, prídavných držiakov a ďalšej kabeláže.

Ultrakompaktný AMR nemusí.

To znamená, že prispôsobenie môže poskytnúť hodnotu v niekoľkých oblastiach súčasne:

Mechanická integrácia: Motor sa prispôsobí podvozku namiesto toho, aby nútil podvozok prispôsobiť sa motoru.

Elektrická integrácia: Charakteristiky napätia, prúdu, kódovača a komunikácie zodpovedajú architektúre robota.

Integrácia riadenia: Servomotor komunikuje s existujúcim ovládačom pohybu.

Tepelná integrácia: Motor sa vyhodnocuje podľa aktuálneho pracovného cyklu.

Integrácia výroby: Konečná konfigurácia môže byť štandardizovaná pre opakovateľnú montáž.

Praktický kontrolný zoznam prispôsobenia OEM

Pred spustením projektu integrovaného servomotora náboja odporúčame pripraviť si nasledujúce informácie:

Včasné poskytnutie týchto informácií umožňuje dodávateľovi motora presnejšie vyhodnotiť aplikáciu.

Záver

V prípade ultra kompaktných AGV a AMR nie je prispôsobenie OEM len o tom, že sa motor odlišuje od štandardného produktu . Ide o prispôsobenie hnacieho ústrojenstva skutočnému robotovi.

Správny integrovaný bezkomutátorový servomotor musí zodpovedať dostupnému priestoru, dodať požadovaný krútiaci moment a rýchlosť, komunikovať s ovládačom robota, poskytovať vhodnú spätnú väzbu, pracovať v rozsahu napätia batérie, riadiť teplo počas nepretržitej prevádzky a čisto integrovať s kolesom a podvozkom.

S JKONGMOTOR môžu OEM zákazníci pristupovať k týmto požiadavkám ako k úplnému projektu integrovaného pohybu, od počiatočnej analýzy aplikácie a konfigurácie motora cez testovanie prototypov, optimalizáciu a výrobu.

Výrobcom mobilných robotov, ktorí vyvíjajú čoraz kompaktnejšie AGV a AMR, môže tento prístup založený na aplikácii poskytnúť väčšiu flexibilitu ako spoliehanie sa výlučne na štandardné katalógové motory. Čím bližšie je motor k robotu, tým ľahšie je optimalizovať celé vozidlo z hľadiska veľkosti, užitočného zaťaženia, účinnosti, spoľahlivosti a výroby.

Čo by sme sa mali opýtať výrobcu integrovaného servomotora náboja?

Pred nákupom by sme si mali vyžiadať jasné technické informácie a nie hodnotiť produkt iba na základe marketingového popisu.

Medzi dôležité otázky patria:

1. Aké sú menovité a špičkové hodnoty krútiaceho momentu?

2. Aká je nepretržitá prevádzková rýchlosť?

3. Aké priemery kolies sú k dispozícii?

4. Aké rozsahy napätia batérie sú podporované?

5. Aké možnosti kódovania sú k dispozícii?

6. Ktoré komunikačné protokoly sú podporované?

7. Je k dispozícii brzda?

8. Aké je hodnotenie IP motora?

9. Aké je trvalé tepelné hodnotenie?

10. Aká schopnosť preťaženia je k dispozícii?

11. Aké sú montážne rozmery?

12. Je možné prispôsobiť konfiguráciu konektora a kábla?

13. Dajú sa parametre firmvéru prispôsobiť?

14. Aké testy sa vykonávajú pred odoslaním?

15. Môže výrobca poskytnúť inžiniersku podporu počas vývoja prototypu?

Tieto otázky nám pomáhajú hodnotiť motor ako súčasť kompletného hnacieho ústrojenstva AMR a nie ako izolovaný motor.

Integrovaný servomotor náboja vs. Konvenčná architektúra externého pohonu

Voľba medzi integrovanou a konvenčnou architektúrou závisí od robota.

Bežný systém môže ponúknuť flexibilitu, keď je v skrini dostatok miesta a keď chce dizajnér fyzicky oddeliť motor a elektroniku pohonu.

Integrovaná architektúra servo rozbočovača sa stáva obzvlášť atraktívnou, keď robot uprednostňuje:

• Kompaktné rozmery

• Znížená kabeláž

• Nižšia zložitosť inštalácie

• Modulárny dizajn hnacieho ústrojenstva

• Distribuované ovládanie motora

• Zjednodušená montáž

• Priestorovo efektívne balenie

Správna voľba závisí od celkovej architektúry systému.

Pre ultrakompaktné roboty však môže byť potenciál integrácie, ktorý šetrí priestor, obzvlášť cenný.

Záverečný kontrolný zoznam pre výber an Ultra kompaktný servomotor AMR Hub

Pred potvrdením motora by sme mali overiť nasledovné:

Záver

Výber integrovaného bezkomutátorového servomotora s nábojom pre ultrakompaktný AGV alebo AMR vyžaduje viac než len prispôsobenie výkonu motora robotovi.

Musíme zhodnotiť kompletný pohybový systém.

Krútiaci moment, rýchlosť, priemer kolies, užitočné zaťaženie, zrýchlenie, napätie batérie, spätná väzba kódovača, komunikačný protokol, tepelný výkon, úroveň ochrany, mechanické rozmery a požiadavky na brzdenie, to všetko ovplyvňuje to, či bude hnacie ústrojenstvo v teréne spoľahlivo fungovať.

Pre kompaktné autonómne mobilné roboty môže integrácia poskytnúť praktický spôsob, ako znížiť objem hnacieho ústrojenstva, zjednodušiť zapojenie a vytvoriť čistejšiu mechanickú architektúru. V kombinácii so spätnou väzbou v uzavretej slučke, vhodnou komunikáciou, tepelnou ochranou a prispôsobením OEM sa môže integrovaný bezkefkový servomotor stať vysoko prispôsobivým modulom pohonu pre priestorovo obmedzenú mobilnú robotiku.

Najspoľahlivejší proces výberu sa začína skutočnými prevádzkovými požiadavkami robota a pokračuje smerom k špecifikácii motora. Výpočtom požiadaviek na krútiaci moment a rýchlosť, kontrolou kompletného elektrického a tepelného obalu, overením mechanickej integrácie a testovaním hnacieho ústrojenstva v podmienkach skutočného užitočného zaťaženia môžeme znížiť riziko prepracovania a vybudovať spoľahlivejšiu platformu AMR.

Pre výrobcov OEM AGV a AMR by mal byť motor v konečnom dôsledku hodnotený nielen ako komponent, ale ako kompletné riešenie riadenia pohybu navrhnuté podľa mechanických, elektrických a prevádzkových požiadaviek robota..

často kladené otázky

1. Prečo je prispôsobenie OEM dôležité pre ultra kompaktné AGV a AMR?

Prispôsobenie OEM umožňuje motoru a pohonnému systému zodpovedať dostupnému priestoru robota, užitočnému zaťaženiu, veľkosti kolies, napätiu, krútiacemu momentu, komunikačnému protokolu a mechanickému rozhraniu. V prípade ultra kompaktných AGV a AMR sú tieto faktory často prísne obmedzené, takže štandardný motor nemusí zodpovedať architektúre vozidla bez mechanických alebo elektrických kompromisov.

2. Čo je možné prispôsobiť v integrovanom bezkomutátorovom servomotore náboja?

V závislosti od aplikácie môže prispôsobenie zahŕňať rozmery motora, priemer kolesa, menovitý a špičkový krútiaci moment, prevádzkové napätie, rozsah otáčok, konfiguráciu kódovača, komunikačné rozhranie, brzdu, dĺžku kábla, typ konektora, montážnu štruktúru, úroveň ochrany a tepelnú ochranu. Tieto možnosti umožňujú prispôsobenie motora skutočnému hnaciemu ústrojenstvu AGV alebo AMR.

3. Ako pomáha prispôsobený motor náboja šetriť miesto v AMR?

Integrovaný bezkomutátorový servomotor náboja kombinuje motor, komponenty spätnej väzby a elektroniku pohonu do kompaktného hnacieho ústrojenstva. Prispôsobenie OEM môže ďalej optimalizovať kryt motora, rozhranie kolesa, polohu konektora a montážne rozmery. To môže znížiť vonkajšie komponenty, kabeláž, držiaky a priestor v skrinke vo vnútri kompaktného mobilného robota.

4. Dá sa integrovaný servomotor prispôsobiť pre rôzne veľkosti kolies AGV?

áno. Integrovaný servomotor náboja môže byť navrhnutý alebo nakonfigurovaný okolo rôznych priemerov kolies a mechanických rozhraní. Veľkosť kolies ovplyvňuje požadovaný krútiaci moment, rýchlosť vozidla, zrýchlenie, svetlú výšku a balenie, takže kombinácia motora a kolesa by mala byť zvolená podľa požiadaviek na kompletné hnacie ústrojenstvo.

5. Môžu integrované servomotory OEM podporovať CANopen alebo EtherCAT?

áno. V závislosti od platformy motora a riadiacej architektúry môžu byť integrované servomotory nakonfigurované s komunikačnými rozhraniami, ako sú CANopen, EtherCAT, RS485 alebo iné priemyselné komunikačné riešenia. Vhodné rozhranie závisí od ovládača AGV alebo AMR, požadovanej synchronizácie, diagnostiky a architektúry systému.

6. Prečo je tepelné prispôsobenie dôležité pre kompaktné motory AGV?

Ultrakompaktné motory majú obmedzený fyzický priestor na odvod tepla. Nepretržité zrýchľovanie, stúpanie, prevádzka s vysokým užitočným zaťažením a opakované štarty a zastavovania môžu zvýšiť teplotu motora. Tepelné prispôsobenie môže zahŕňať dizajn motora, nastavenia ochrany, optimalizáciu krytu a prevádzkové parametre, ktoré pomôžu udržať spoľahlivý výkon pri špecifikovanom pracovnom cykle.

7. Je možné prispôsobiť systém kódovania a spätnej väzby?

áno. Výber kódovača možno prispôsobiť požiadavkám robota na umiestnenie, riadenie rýchlosti, synchronizáciu a spätnú väzbu. V závislosti od aplikácie môžu zákazníci špecifikovať typ kódovača, rozlíšenie, rozhranie spätnej väzby a ďalšie charakteristiky spätnej väzby požadované systémom riadenia pohybu.

8. Aké mechanické rozhrania je možné prispôsobiť pre motory AGV a AMR?

Prispôsobenie môže zahŕňať montážne rozmery, konštrukcie hriadeľa alebo náboja, prírubové rozhrania, vzory skrutiek, montáž kolies, výstupy káblov, polohy konektorov a celkové rozmery motora. Mechanické prispôsobenie je užitočné najmä vtedy, keď sa motor musí hodiť do existujúceho podvozku AGV alebo do novo navrhnutého kompaktného hnacieho ústrojenstva.

9. Čo by mal poskytnúť výrobca AGV, keď požaduje OEM motor?

Dopyt OEM by mal normálne zahŕňať hmotnosť vozidla, maximálne užitočné zaťaženie, priemer kolesa, cieľovú rýchlosť, zrýchlenie, sklon, napätie batérie, pracovný cyklus, požadovaný krútiaci moment, dostupný inštalačný priestor, komunikačný protokol, požiadavky na kódovač, požiadavky na brzdy a podmienky prostredia. Poskytnutie týchto parametrov pomáha výrobcovi motora efektívnejšie vybrať alebo vyvinúť vhodné hnacie ústrojenstvo.

10. Môže JKONGMOTOR poskytnúť prispôsobené integrované riešenia servomotorov pre AGV a AMR?

áno. JKONGMOTOR poskytuje integrované riešenia riadenia pohybu, ktoré je možné prispôsobiť pre aplikácie AGV a AMR. V závislosti od projektu môže prispôsobenie zahŕňať výkon motora, mechanické rozmery, integráciu kolies, kódovač, komunikáciu, káble a konektory, brzdenie, tepelnú ochranu a ďalšie požiadavky na hnacie ústrojenstvo. Typický proces OEM môže zahŕňať technické hodnotenie, návrh motora, vývoj prototypu, testovanie a sériovú výrobu.