1. 行業(yè)背景及挑戰(zhàn):
清潔行業(yè),尤其是室內(nèi)清潔,需要大量人工做重復性的勞動,然而越來越多的城市物業(yè),面臨著招工難、成本高的問題。隨著人工智能的發(fā)展,智能化無人清潔機器人應運而生。由于是無人化全智能運行,清潔機器人對行進輪電機的要求大幅提高,傳統(tǒng)的有刷電機、簡易無刷電機無法滿足智能化設備的要求。例如,機器人要求電機低速特性好,從而能夠順利完成充電對樁或建立地圖;要求電機體積小、輸出力矩大;要求電機在有水的情況下,也能正常工作;要求電機噪音低,以符合室內(nèi)環(huán)境的要求;要求電機安全性高,能夠快速制動,以幫助機器人不發(fā)生撞人、撞墻等事故,讓機器與人和諧相處。
2. 解決方案:
面向清潔機器人行業(yè),和利時電機特地推出了行業(yè)專用的伺服電動輪系統(tǒng),以滿足客戶對行進輪的各種嚴苛要求。以下為我們的清潔機器人行走電機解決方案:
- 產(chǎn)品組合:
伺服電動輪 10050LA2350F30
伺服驅(qū)動器 DS20270C
- 解決方案的系統(tǒng)框圖:
- 產(chǎn)品組合的關鍵技術指標:
伺服電動輪 10050LA2350F30
電機外徑 |
140mm |
安裝方式 |
單邊安裝 |
電源電壓(V) |
DC 48 |
額定輸出功率(W) |
300 |
額定轉(zhuǎn)矩(Nm) |
15 |
瞬間最大轉(zhuǎn)矩(Nm) |
23 |
額定電流(A) |
18 |
瞬間最大電流(A) |
27 |
額定轉(zhuǎn)速(rpm) |
200 |
最高轉(zhuǎn)速(rpm) |
400 |
編碼器形式 |
光電 |
編碼器線數(shù) |
1400 |
電機防護性能 |
防濺水 |
伺服驅(qū)動器 DS20270C
行業(yè)應用實景圖
3. 技術優(yōu)勢
面向清潔機器人行業(yè)對電機的高要求,我們的伺服電動輪解決方案,具有突出的技術優(yōu)勢,能夠完全適用于該行業(yè)。我們的技術優(yōu)勢如下:
1) 載重能力強,可支持機器人總重高達150kg。
2) 低速特性突出、穩(wěn)定性好,轉(zhuǎn)速低至1rpm仍能平穩(wěn)運行。
3) 電機防濺水,可在有水的環(huán)境工作。
4) 靜音性能優(yōu)異,與傳統(tǒng)有刷或無刷電機+減速機方案相比,噪聲低很多,靜音效果好。
5) 節(jié)能省電,典型的外轉(zhuǎn)子伺服電機系統(tǒng),電流-力矩效率高,節(jié)約能耗。
6) 體積小,結(jié)構(gòu)簡單,便于安裝。
7) 加減速能力強,瞬間200%過載能力,可快速制動。
8) 驅(qū)動器和電機帶有溫度檢測功能,上位機可實時監(jiān)測電機內(nèi)部溫度,提高系統(tǒng)可靠性。
9) 標準和完整的CANopen協(xié)議,可靠完善的CAN總線數(shù)據(jù)包接受和處理機制,保證數(shù)據(jù)包完整,不丟包。驅(qū)動器內(nèi)置終端電阻,可通過撥碼開關選用。
10) 驅(qū)動器具備兩輪差速算法,可在建立機械模型后,給定機器人的線速度、角速度來做整體控制。
11)驅(qū)動器具備遠程升級功能,客戶可以通過CAN總線對驅(qū)動器進行升級,方便設備維護。
4. 客戶價值
基于上述技術優(yōu)勢,清潔機器人行業(yè)客戶,可以采用該方案快速搭建底盤,形成產(chǎn)品。我們的解決方案也將給客戶帶來成本上的優(yōu)勢,并且在產(chǎn)品設計、調(diào)試驗證、批量生產(chǎn)、售后維護等全生命周期,給客戶帶來超乎預期的價值。
a. 行進輪系的部件成本對比:
- 傳統(tǒng)方案是,機械輪系+減速機+電機+驅(qū)動單元;
- 伺服電動輪方案是,伺服電動輪(已含輪胎)+伺服驅(qū)動器;
可見,我們的方案,把輪系部件由四個減少為兩個,而且還不包括機械連接機構(gòu)等零件,因此輪系或底盤成本可以得到優(yōu)化。同時,伺服電動輪方案,相比傳統(tǒng)方案,還有低速特性好、靜音、制動距離短等諸多優(yōu)勢,可見性價比很高。
b. 產(chǎn)品設計階段,基于伺服電動輪的底盤設計非常簡單,客戶只需設計簡單的支架即可,由于省掉了減速機,而且電機體積小,可以支持客戶設計出體積小巧的機器人。伺服驅(qū)動器體積也同樣小巧,節(jié)省了機器人內(nèi)部的寶貴空間;與上位機的通訊,可只用通訊線來實現(xiàn)與上位機的連接,簡單易行;同時驅(qū)動器集成了終端電阻,讓客戶組網(wǎng)更加簡便。
c. 調(diào)試驗證階段,基于行業(yè)經(jīng)驗,伺服驅(qū)動器已經(jīng)集成了相應的默認參數(shù),客戶僅需在默認參數(shù)基礎上,按照自己的應用屬性,簡單調(diào)整幾個參數(shù)即可,快速完成適合機器人的底盤系統(tǒng)。
d. 批量生產(chǎn)階段,整個輪系減少了機械輪系、減速機等部件,讓生產(chǎn)過程變得簡單,生產(chǎn)部門僅需用一個螺母把電機軸與支架緊固即可。同時,驅(qū)動器可以控制兩臺電機,相比于控制單臺電機的驅(qū)動器,減少了安裝步驟,減少了部分連接線,讓驅(qū)動器的生產(chǎn)也變得簡單。生產(chǎn)環(huán)節(jié),安裝部件的減少,為客戶減少了工時,降低了風險,從而提高了機器人產(chǎn)品的可靠性。
e. 售后維護環(huán)節(jié),上位機可以通過CANopen/RS485等通訊方式,與驅(qū)動器進行通訊,實時監(jiān)測電機的運行狀態(tài),例如電機轉(zhuǎn)速、碼盤信號、電機負載率、電機內(nèi)部溫度等等,幫助客戶在能夠遠程監(jiān)測電機狀態(tài),大大提升了維護效率。
無人清潔機器人行業(yè),剛剛起步,有著蓬勃的發(fā)展動力。從傳統(tǒng)的清潔設備看,每年僅中國市場就有數(shù)萬臺傳統(tǒng)的清潔設備銷售量,而隨著勞動力成本的提高,人們對生活品質(zhì)提升的不斷追求,無人清潔機器人必將逐漸成為主流。伺服電動輪系統(tǒng),將給清潔機器人行業(yè)客戶帶來全生命周期的價值,而且性價比超乎預期,必將助力清潔機器人行業(yè)的快速發(fā)展!