以技術(shù)創(chuàng)新成為移動(dòng)機(jī)器人 (AGV/AMR)應(yīng)用首選

文:上海安浦鳴志自動(dòng)化設(shè)備有限公司2021年第四期

  2012年亞馬遜和Kiva的成功組合,使AGV大規(guī)模集群化部署對物流整體效率的改善得到了行業(yè)的普遍認(rèn)可。從系統(tǒng)組成看由總控、車載控制器、車輛導(dǎo)航系統(tǒng)構(gòu)成的控制體系作為系統(tǒng)的“大腦”發(fā)揮著統(tǒng)籌規(guī)劃的作用。得益于激光雷達(dá)的興起,現(xiàn)代AGV的導(dǎo)航已經(jīng)從傳統(tǒng)的磁條、二維碼導(dǎo)航逐步升級(jí)為SLAM (Simultaneous Localization and Mapping)導(dǎo)航,使車輛擺脫固定路徑的約束,可以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)避障,實(shí)時(shí)更新地圖,運(yùn)行更靈活多變。而以鋰電池和低壓伺服電機(jī)為代表的動(dòng)力模塊和驅(qū)動(dòng)模塊為主的車輛驅(qū)動(dòng)單元作為系統(tǒng)的“大腿”保障整個(gè)AGV/AMR系統(tǒng)組成的高效執(zhí)行。

伺服驅(qū)動(dòng)器

圖 1 AGV/AMR 系統(tǒng)組成結(jié)構(gòu)

  在過去五年中,中國AGV產(chǎn)業(yè)已經(jīng)從最初的嚴(yán)重依賴進(jìn)口轉(zhuǎn)變?yōu)閾碛泻诵募夹g(shù)研發(fā)、多場景深度集成的高科技產(chǎn)業(yè),中國市場也已經(jīng)成為世界最大的AGV機(jī)器人使用市場之一。以鳴志(MOONS’)為代表的國內(nèi)低壓伺服電機(jī)廠商憑借獨(dú)有的技術(shù),多樣化的產(chǎn)品以及完善的生產(chǎn)能力成為AGV/AMR驅(qū)動(dòng)單元的首選品牌。鳴志是中國移動(dòng)機(jī)器人(AGV)產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟核心成員,國際知名運(yùn)動(dòng)控制廠商,公司擁有電機(jī)制造和控制的核心技術(shù),在移動(dòng)機(jī)器人應(yīng)用方面具有豐富的經(jīng)驗(yàn),和全球多家AGV/AMR設(shè)備制造廠商及物流行業(yè)最終用戶有廣泛而深入的技術(shù)合作,其電機(jī)及驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品已受到海內(nèi)外用戶的一致認(rèn)可。

  經(jīng)過多年的市場調(diào)研及技術(shù)積累,鳴志認(rèn)為從提升整體倉儲(chǔ)效率的角度考慮,AGV本體正在向緊湊型、小型化發(fā)展,傳統(tǒng)的低壓伺服產(chǎn)品如不進(jìn)行徹底的技術(shù)革新,將制約AGV廠商在技術(shù)層面的突破創(chuàng)新。2017年針對AGV/AMR行業(yè)的發(fā)展需求,鳴志開發(fā)了MDX系列集成式低壓伺服電機(jī)產(chǎn)品線,開創(chuàng)了國內(nèi)低壓伺服電機(jī)一體化設(shè)計(jì)的先河。

伺服驅(qū)動(dòng)器

  一體化設(shè)計(jì)使電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器集成為一個(gè)整體,省去了傳統(tǒng)電機(jī)和驅(qū)動(dòng)器之間動(dòng)力和信號(hào)反饋的線束。不但接線工作量下降50%,而且使車輛內(nèi)部空間更充裕。MDX一經(jīng)推出就受到了AGV廠家的熱烈歡迎,不論是負(fù)責(zé)產(chǎn)品研發(fā)的設(shè)計(jì)人員,還是負(fù)責(zé)現(xiàn)場安裝調(diào)試的應(yīng)用工程師無不拍手稱贊鳴志MDX這種人性化設(shè)計(jì)。MDX使用便捷,支持多種工業(yè)通訊協(xié)議,除了傳統(tǒng)的RS232/485協(xié)議,還支持CANopen、Modbus/TCP、Ethernet/IP等工業(yè)以太網(wǎng)通訊,使用數(shù)字信號(hào)取代了嘈雜的模擬信號(hào),抗干擾性好,系統(tǒng)擴(kuò)展性能更佳。2018、2019年MDX連續(xù)獲得MM《現(xiàn)代制造》和中國傳動(dòng)網(wǎng)頒布的年度創(chuàng)新產(chǎn)品大獎(jiǎng)。

  根據(jù)《中國電子商務(wù)發(fā)展報(bào)告2019-2020》指出,2019年中國電子商務(wù)交易總額為34.81萬億元人民幣,同比增長6.7%,快遞/電商領(lǐng)域?qū)GV的需求依舊保持強(qiáng)勁。同年國內(nèi)AGV/AMR市場規(guī)模達(dá)到61.75億元,同比增長45.2%。同時(shí)由于資本的不斷介入,在催生很多優(yōu)秀企業(yè)的同時(shí),亦導(dǎo)致了行業(yè)參差不齊、魚龍混雜的局面。如何擺脫同質(zhì)化競爭,保持行業(yè)健康發(fā)展呢?在挑戰(zhàn)與機(jī)遇并存的情況下,叉車AGV行業(yè)穩(wěn)步發(fā)展成為行業(yè)轉(zhuǎn)型升級(jí)的原動(dòng)力,不少傳統(tǒng)叉車企業(yè)開始布局轉(zhuǎn)型。截止2019年末業(yè)內(nèi)已有超10家傳統(tǒng)叉車企業(yè)進(jìn)軍叉車AGV市場。

  2019年3月鳴志集團(tuán)對外宣稱完成對瑞士Technosoft Motion公司的收購。Technosoft不僅是鳴志全球化“Smart Micro Motion”戰(zhàn)略實(shí)施的重要組成部分,旗下高功率密度智能型伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品線——iPOS更是以瑞士制造、精益求精的品質(zhì)征服了無數(shù)海內(nèi)外制造業(yè)用戶。

伺服驅(qū)動(dòng)器

  iPOS智能型伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品具有顯著優(yōu)勢

  1.大功率,小體積——由于AGV不像固定安裝的工廠流水線那樣配備專用電控柜,即使如無人叉車這種AGV家族中的“大塊頭”亦需要對內(nèi)部空間多層優(yōu)化。因此大功率、小體積的驅(qū)動(dòng)單元成為無人叉車的重要選擇因素。iPOS系列產(chǎn)品可以提供最大連續(xù)100A,峰值120A的輸出電流,額定功率達(dá)到8000W,峰值功率9600W。產(chǎn)品體積卻只是常人的手掌大小,不到傳統(tǒng)伺服驅(qū)動(dòng)器的十分之一;

  2.All in One——內(nèi)置強(qiáng)大的運(yùn)動(dòng)控制器和圖形化可編程軟件EasyMotion Studio。幾乎任何一種運(yùn)行模式都可以動(dòng)態(tài)地切換到另外一種模式。這一特性特別適用于位置/速度的控制應(yīng)用,其中目標(biāo)參考由內(nèi)部軌跡發(fā)生器使用位置/速度軌跡規(guī)劃模式、位置/速度輪廓模式、電子齒輪、電子凸輪和停止模式提供,這使得車輛在復(fù)雜環(huán)境下的應(yīng)變控制更為靈活簡便;

  3.運(yùn)行平穩(wěn)、減少延遲——iPOS系列支持EtherCAT,CANopen,Ethernet,TMLCAN等多種工業(yè)總線通訊協(xié)議,實(shí)現(xiàn)高響應(yīng)、低延時(shí)的特性;支持PVT、S曲線、電子凸輪、3階插補(bǔ)等運(yùn)算功能,即使在車輛啟停、加減速階段也能減少抖動(dòng),保證車輛平穩(wěn)運(yùn)行。

  大多數(shù)AGV/AMR的驅(qū)動(dòng)輪都是由獨(dú)立的電機(jī)驅(qū)動(dòng),雖然這種設(shè)計(jì)在理論上使車輛的控制更靈活,但是實(shí)際運(yùn)行中各驅(qū)動(dòng)輪之間會(huì)產(chǎn)生細(xì)微的時(shí)間差,我們稱之為同步誤差。同步誤差會(huì)使車輛在行駛中偏離規(guī)劃好的路徑,為了緩解這種客觀存在的微小誤差對車輛理想行駛路徑的干擾,車載控制器需要實(shí)時(shí)采集各電機(jī)反饋數(shù)據(jù)進(jìn)行糾偏。如何盡可能地減小同步誤差,走出完美的理想路線,這是每一位技術(shù)工程師畢生的追求。

  2020年11月CeMAT(亞洲國際物流技術(shù)與運(yùn)輸系統(tǒng)展覽會(huì))展上鳴志隆重發(fā)布了MBDV型二合一低壓伺服驅(qū)動(dòng)產(chǎn)品。MBDV采用緊湊型設(shè)計(jì),體積縮小36.8%,支持20-60V 寬電壓輸入,兼容全信號(hào)A/B/Z & Hall型和通訊型兩種編碼器伺服電機(jī),可以適配100W~750W低壓伺服電機(jī)。MBDV 是根據(jù)未來5年AGV/AMR發(fā)展需求而設(shè)計(jì),相對于現(xiàn)有方案具有技術(shù)領(lǐng)先優(yōu)勢。

伺服驅(qū)動(dòng)器

圖 2 鳴志 MBDV 驅(qū)動(dòng)方案與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電氣方案系統(tǒng)結(jié)構(gòu)對比

伺服驅(qū)動(dòng)器

表 1 鳴志 MBDV 驅(qū)動(dòng)方案與傳統(tǒng)驅(qū)動(dòng)電氣方案之對比

  從對比中可以看出,MBDV相對傳統(tǒng)方案做了系統(tǒng)級(jí)的優(yōu)化,同步性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)領(lǐng)先于目前市場上的通用型方案,使AGV/AMR少走“彎”路,車輛安全性和穩(wěn)定性均達(dá)到了新高度,有效提升現(xiàn)場綜合作業(yè)效率,也提升了國內(nèi)AGV制造商的綜合競爭力。

  鳴志作為國內(nèi)控制電機(jī)領(lǐng)域的領(lǐng)軍企業(yè),堅(jiān)持以用戶需求為中心,行業(yè)健康發(fā)展為前提,持續(xù)投入技術(shù)創(chuàng)新,以優(yōu)良的產(chǎn)品品質(zhì)實(shí)現(xiàn)我們和合作伙伴的共同價(jià)值。

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