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“森创”伺服电动轮在服务机器人上的应用
时间:2019-11-12
面向服务机器人行业对电机的高要求,我司的伺服电动轮解决方案,具有突出的技术优势,能够完全适用于该行业。

行业背景及挑战:

       最近几年,随着人工智能技术的发展,和国家的大力倡导,服务机器人公司,如雨后春笋般地落地生根,迅速涌现。例如,引导机器人、配送机器人、巡检机器人、安防机器人、盘点机器人等等。而服务机器人行业的快速发展,也对机器人底盘用的运控控制电机提出了新的要求,一般的直流有刷电机或无刷电机配合减速机的结构,可能会无法满足。例如,机器人要求电机低速特性好,从而能够顺利完成充电对桩或建立地图;要求电机体积小、输出力矩大;要求电机噪音低,以适应有人、安静的室内场合;要求电机安全性高,能够快速制动,以帮助机器人不发生撞人、撞墙等事故,让机器与人和谐相处。

解决方案:

       面向服务机器人行业,我们特地推出了行业专用的伺服电动轮系统,以满足客户对底盘行进轮的各种严苛要求。以下为服务机器人行走电机解决方案:

产品组合:

       伺服电动轮10530NA1550F20+伺服驱动器DS20270C

 

产品组合的关键技术指标:

伺服电动轮  10530NA1550F20

电机外径  

150/169/200mm*

安装方式  

单边安装

电源电压(V

DC 24

额定输出功率(W

160

额定转矩(Nm)

8

瞬间最大转矩(Nm)

15

额定电流(A

14

瞬间最大电流(A

27

额定转速(rpm

200

最高转速(rpm

500

编码器形式  

光电

编码器线数  

1400

电机防护性能

防溅水#

   

*备注1: 该伺服电动轮有不同的轮胎或包胶形式。

#备注2:部分型号具备该功能。

 

伺服驱动器DS20270C

\

  • 引导机器人、配送机器人、盘点机器人等两轮差速底盘,解决方案的系统框图:


 

行业应用实景图



 

  • 巡检机器人等四轮底盘,解决方案的系统框图:


     

  • 行业应用实景图

  • 售卖机器人、配送机器人等双差速运动单元,解决方案的系统框图:

    备注:双差速运动单元这种底盘形式,可以提高越障能力,且结构简单,但运动控制算法相对复杂。

  • 行业应用实景图

3. 技术优势

面向服务机器人行业对电机的高要求,我们的伺服电动轮解决方案,具有突出的技术优势,能够完全适用于该行业。我们的技术优势如下:

      1)载重能力强,可支持机器人总重高达80~100kg(根据越障要求不同)。

      2)低速特性突出、稳定性好,转速低至1rpm仍能平稳运行。

      3)静音性能优异,与传统有刷或无刷电机+减速机方案相比,噪声低很多,静音效果好。

      4)节能省电,典型的外转子伺服电机系统,电流-力矩效率高,节约能耗。

      5)体积小,结构简单,便于安装。

      6)加减速能力强,瞬间200%过载能力,可快速制动,让机器人更加安全。

      7)驱动器和电机带有温度检测功能,上位机可实时监测电机内部温度,提高系统可靠性。

      8)标准和完整的CANopen协议,可靠完善的CAN总线数据包接受和处理机制,保证数据包完整,不丢包。驱动器内置终端电阻,可通过拨码开关选用。

      9)驱动器具备两轮差速算法,可在建立机械模型后,给定机器人的线速度、角速度来做整体控制。

      10)驱动器具备远程升级功能,客户可以通过CAN总线对驱动器进行升级,方便设备维护(开发验证中)。

4. 客户价值

       基于上述技术优势,服务机器人行业客户,可以采用该方案快速搭建底盘,形成产品。我们的解决方案也将给客户带来成本上的优势,并且在产品设计、调试验证、批量生产、售后维护等全生命周期,给客户带来超乎预期的价值。

1)行进轮系的部件成本对比:

       传统方案是,机械轮系+减速机+电机+驱动单元;

       伺服电动轮方案是,伺服电动轮(已含轮胎)+伺服驱动器;

       可见,我们的方案,把轮系部件由四个减少为两个,而且还不包括机械连接机构等零件,因此轮系或底盘成本可以得到优化。同时,伺服电动轮方案,相比传统方案,还有低速特性好、静音、制动距离短等诸多优势,可见性价比很高。

2)产品设计阶段,基于伺服电动轮的底盘设计非常简单,客户只需设计简单的支架即可,由于省掉了减速机,而且电机体积小,可以支持客户设计出体积小巧的机器人。伺服驱动器体积也同样小巧,节省了机器人内部的宝贵空间;与上位机的通讯,可只用通讯线来实现与上位机的连接,简单易行;同时驱动器集成了终端电阻,让客户组网更加简便。

3)调试验证阶段,基于行业经验,伺服驱动器已经集成了相应的默认参数,客户仅需在默认参数基础上,按照自己的应用属性,简单调整几个参数即可,快速完成适合机器人的底盘系统。

4)批量生产阶段,整个轮系减少了机械轮系、减速机等部件,让生产过程变得简单,生产部门仅需用螺丝把电机轴与支架紧固即可。同时,驱动器可以控制两台电机,相比于控制单台电机的驱动器,减少了安装步骤,减少了部分连接线,让驱动器的生产也变得简单。生产环节,安装部件的减少,为客户减少了工时,降低了风险,从而提高了机器人产品的可靠性。

5)售后维护环节,上位机可以通过CANopen/RS485等通讯方式,与驱动器进行通讯,实时监测电机的运行状态,例如电机转速、码盘信号、电机负载率、电机内部温度等等,帮助客户在能够远程监测电机状态。同时,如果客户需要驱动器有软件版本变更,可以采用远程升级的方式来进行,对于分布于各地的设备,减少了很多现场维护的工作量,大大提升了维护效率。

       服务机器人行业仍在快速发展着,有着蓬勃的发展动力。随着90后这代年轻人逐渐成为劳动者的主力,艰苦、重复的劳动,将会逐渐被机器人替代。而人工智能和自动化技术的发展,为这种需求,提供了答案。北京和利时电机的伺服电动轮方案,将会助力行业发展,为人们的美好生活添砖加瓦!